
姬军鹏带领团队在高铁现场测试数据
俯瞰华夏大地,纵横成网的铁路线上,一条条钢铁巨龙,穿云破雾,呼啸而过,朝着既定的目标疾驰而去,分秒不差地诠释着中国速度的硬核实力。当广播里的提示音落下,车厢门缓缓闭合,银灰色的动车车身轻轻一颤,列车便如蓄势已久的箭,以惊人的速度将原本缓慢后退的站台灯柱,瞬间变成了一道道模糊的光影,连站台上挥手的身影,也一闪而过……
高铁是国家现代化的重要标志,是一个国家工业化实力与工程智慧的集中体现。中国高铁的发展历程是一部波澜壮阔的奋斗史诗。我国高铁起步较晚,相比发达国家晚了四十余年。然而,我国仅用短短十几年时间,就实现了从追赶者到领跑者的华丽转身。其间,每一项核心技术的突破,都凝聚着广大科研人员的智慧与汗水。如今,每天穿梭于多个城市的“复兴号”动车组,作为我国自主研发的高速列车,在技术自主性、安全性、舒适性、节能环保以及智能化水平等多个方面,均具备领先国际的优势。然而,它却曾面临过电磁干扰超标、量产受阻的严峻挑战,恰逢此时,西安理工大学姬军鹏教授带领团队挺身而出,成功研发出拥有自主知识产权的电磁干扰滤波器,被誉为高铁的“滤波芯”。这一技术不仅保障了“复兴号”的顺利量产,更推动了中国在高性能电磁干扰滤波领域走到世界前沿。
攻坚电磁干扰
护航“复兴”量产
复兴号电力动车组(以下简称“复兴号”)是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车。它的成功研制和运营,标志着中国已全面掌握高铁关键核心技术,建立了基于自主知识产权的高速动车组技术平台和技术标准体系,迈出了从追赶到领跑的关键一步。同时,还为我国轨道交通领域高端装备产业链的培育和发展奠定了坚实基础,也为增强我国装备制造业优势、实现产业链现代化作出了重要贡献。
然而,“复兴号”的发展并非一帆风顺。十余年前,作为中国标准动车组标杆的350公里时速“复兴号”,从首辆试制转向批量生产,突遇电磁干扰超标难题,直接影响高铁产业化进程。当时,生产的首辆车符合国家标准,但第二辆车却出现电磁干扰超标问题,业内传统解决方法均未能有效破解难题,“复兴号”的量产进程不得不按下“暂停键”。
“当时的情况确实非常棘手。”作为项目负责人的姬军鹏回忆道。高铁牵引系统功率达兆瓦级,远超姬军鹏团队此前研究的千瓦级范畴,技术跨度很大,国内能够攻克此项难题的科研力量寥寥无几。更为严峻的是,高铁量产任务等不起,每一分每一秒的延误都关乎中国高铁产业的发展大局。
在巨大的压力面前,姬军鹏团队毅然扛起重任。团队成员包括二三十名研究生和本科生,驻扎在高铁检修基地,白天跟车观测数据,深夜进入车库开展检测分析,持续奋战近两个月。最终,通过反复测试、分析及集中研讨,团队提出了动态抑制电磁干扰的新方法。该方法并非简单的“被动抑制”,而是创新采用“主动对消”技术。因为传统抗干扰方式主要靠加厚金属盖板屏蔽、串联电感的阻挡,属于被动抑制,效果有限。而姬军鹏团队提出的“主动滤波”思路,类似于降噪耳机原理——通过注入反向补偿电流,与干扰电流实时对消,从而净化电磁环境。但这项技术的难点在于高铁运行时运况复杂,干扰频段动态变化。因此,必须让滤波器具备“跟踪”能力,动态调整输出,实现精准抵消。
经过不懈攻关,这项技术不仅显著降低了电磁干扰引发的故障率,还大幅缩减了滤波器的体积和生产成本,真正实现了轻量化、高效能。最终,该技术保障了“复兴号”如期通过验证、顺利实现量产。
此后,这项技术成果并未局限于高铁领域应用,而是逐步拓展至地铁、纯电重卡、光伏等多个领域,实现了跨行业技术转让。成功转化的关键在于姬军鹏团队抓住了电磁干扰的本质:它是伴随电力电子装置高密度发展而产生的共性技术难题,不同领域装备的功率、频率、结构虽存在差异,但干扰产生机理相似。
“我们建立起一套‘参数跟踪—动态迭代’的设计体系,可根据不同应用场景快速调整滤波器设计方案。例如,为陕汽重型电动卡车设计的滤波器,必须适应车辆频繁启停、负载突变的复杂工况;用于光伏逆变器,则需应对并网发电功率大幅波动的异常情况。”姬军鹏说道。这种柔性研发能力,使得相关技术能够快速适配多种产业需求。
此外,在高铁电磁干扰超标问题解决后,姬军鹏团队将其抽象为科学研究课题,并形成理论方法和课程体系,以科研反哺教学,以本项目为背景创建了《高铁牵引传动系统运行特性虚拟仿真》的国家级一流课程,也在国内较早为本科生开设了“电磁兼容技术”课程。从高铁到地铁、再到新能源领域,每一步技术突破都是学术研究与产业需求深度融合、相互促进的结果。

姬军鹏(左一)在介绍实验平台
锚定科创未来
聚力拓维新局
如今,中国高铁滤波技术已实现从跟跑到领跑的跨越,但姬军鹏团队并未停下创新脚步。面向未来,他们将聚焦“智能化”与“标准化”两大方向,持续巩固技术优势。
“我们已经开始探索AI赋能电磁滤波技术。”姬军鹏表示,团队已率先启动智能化升级,目前正探索AI赋能电磁干扰滤波的前沿技术,通过智能算法精准预测干扰频谱分布,实现干扰信号的“等量抵消”,进一步提升滤波效果;同时利用AI模拟瞬态干扰、实时预警由瞬态干扰引发的设备异常风险,提升系统运行的安全性。这项技术在航空、无人机等高端装备领域,将拥有广阔的应用前景。
另一方面,姬军鹏认为,我国作为制造强国,应当积极推动自主标准输出。姬军鹏团队正在参与制定更优于国际标准的中国电磁兼容标准,未来在“一带一路”合作中,推动中国技术、中国标准走向世界,并不断提升中国在国际电磁兼容领域标准上的话语权。
回顾多年科研历程,姬军鹏最深的体会是:干困难事,必有所得。科研路上,尤其工程技术领域,没有白走的路。从早年为解决开关电源装置数码管乱码问题潜心钻研一年半,进而踏入电磁兼容领域,到攻克高铁“卡脖子”技术难题,每一次的破局都源于长期的技术积累与坚定的科研坚守。
从“复兴号”高铁的“滤波器”,到新能源车、光伏逆变器、地铁的“绿波工程”,姬军鹏团队的科研足迹,映照出一条清晰的高校科技创新路径——以国家重大需求为导向,以核心技术突破为使命,在产学研深度融合中培育人才、创造价值。他们的故事表明,中国自主创新之路,既需要以自主创新铸就科技自立自强的勇气,也需要脚踏实地稳重坚守的底气。奋楫争先,创新者强,创新引领每一项技术的突破,都是对国家发展的贡献,都是对民族复兴的助力。正是这种信念,支撑着无数科研工作者在科研征程上勇毅前行,不断攀登新的科技高峰。