前沿技术攻关的河北故事
来源: 河北日报客户端  
2026-07-10 17:43:54
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1000吨架桥机成套装备。秦皇岛天业通联重工科技有限公司供图

  科技攻关要坚持问题导向,奔着最紧急、最紧迫的问题去。“十四五”期间,省科技厅紧扣科技创新和产业创新深度融合,大力推动关键核心技术攻关,培育和发展新质生产力,以“产业出题、科技答题、市场阅卷”的协同机制,聚焦生物医药、高端装备制造、新材料等17个重点产业领域,累计支持科技重大项目超千个,涌现出一批标志性、引领性创新成果,为构建现代化产业体系、加快建设经济强省美丽河北注入源源不断的科创动能。

  突破千吨架梁极限,铸就中国高端装备新标杆

  在崇山峻岭间穿梭的高铁,早已成为中国基建的标志性符号。但鲜为人知的是,每一公里高铁桥梁的平稳落地,都考验着重型施工装备的极限性能。

  随着我国时速400公里级高速路网建设提速,传统32米箱梁架梁设备性能受限、适配性不足的短板持续凸显,已无法适配新时代高标准、高难度、高效率的高铁建设需求。

  针对这一技术瓶颈,秦皇岛天业通联重工科技有限公司(以下简称“天业通联”)联合多所高校院所开展产学研协同攻关,成功研发出国内首套千吨级40米整孔桥梁运架成套装备。

  “我们最大的创新,是实现了‘重载不笨重、灵活不失稳’。”该公司研究院院长王大江介绍,他们在全球率先实现40米预应力箱梁的整孔架设,攻克了“隧道口零距离架梁”“小半径曲线架设”等世界级施工难题,研制出高铁用40米/1000吨整孔桥梁运架成套装备,把高铁桥梁跨度从32米提升到了40米。

  跨度增加8米,远非数字变化那么简单。箱梁变长了,重量也增加到了1000吨。架桥机的受力情况和之前完全不同,所有部件的受力分析全部得重来。

  天业通联团队从核心部件设计到智能化控制进行了全方位创新,花了3年时间,自主研发了这套拥有多项专利技术的架桥机。

  独创的多模式转向液压悬挂技术,让设备在重载1000吨状态下依然平稳,支持直行、斜行、原地转向等多种模式,能在隧道口、路基、窄场等复杂地形灵活穿梭。同时,架桥机具备了架设曲线桥梁的能力,填补国内技术空白。

  智能协同与远程监控系统同样值得一提。引入云平台数据采集技术,实现了毫米级定位纠偏与多设备远程监控;同步配置防瞌睡、防溜车、智能辅助驾驶系统。人工成本缩减50%,架设一孔梁的时间缩短至1.5天。

  这套装备最让人印象深刻的,是它对复杂工况的适应能力。

  装备能够完美满足30‰大坡度、2000米小曲线半径等极端苛刻的线路设计需求。通过优化结构设计,技术团队研发出了凹体型运梁车,承载面高度仅1.3米,可驮运1000吨箱梁安全通过客运专线双线隧道。

  “运梁车从研发到设计完成共用时6个月,设计中最大的难度是要保证运梁高度足够低。”天业通联车辆所所长谭天宇说,如今,这套装备能在隧道口甚至隧道内实现零距离无缝架梁,为复杂地形下的高铁建设扫清了障碍。

  作为国内首套千吨级40米整孔桥梁运架成套装备,这套设备已成功在昌景黄、沈白、深江等国家级重点工程规模化应用。目前,天业通联桥梁架设装备国内市场占有率高达40%,稳居国内第一,系列产品创造新增销售收入超1亿元。

  不仅在国内市场大放异彩,装备更成功走出国门。

  天业通联成功打破国外在大吨位、智能化装备领域的技术垄断,出口韩国、泰国、越南等国家,实现了从“受制于人”到“技术输出”的跨越。

  “从千吨重载到智能架设,从国内领跑至全球领先,天业通联以自主创新打破国际垄断,以硬核装备支撑中国高铁持续领跑世界。不仅为新一代高铁建设提供关键支撑,更为中国高端装备制造业走向世界、服务全球基建贡献重要力量,彰显中国制造向中国创造跨越的硬核实力。”有关专家如是说。

  给大气污染“精准画像”,以数字守护蓝天

  日前,笔者来到石家庄高新区,在河北先河环保科技股份有限公司看到了关于科学治污、精准治污的数智化生动实践。

  由河北先河环保科技股份有限公司牵头,联合河北新禾科技有限公司、北京邮电大学、河北华烨冀科信息技术有限责任公司、河北志晟信息技术股份有限公司共同承担的“基于大数据综合分析应用的大气环境监控预警及溯源评估系统开发与应用示范”项目,成功突破了多源数据融合、污染快速溯源、高精度预报等关键技术瓶颈。

  “这套系统将污染溯源时间从‘天级’压缩至‘小时级’,溯源效率提升10倍以上,全面推动大气治理由‘经验判断’向‘数据驱动’转变。”先河环保副总裁刘水东介绍。

  传统大气治理面临污染溯源慢、预警不及时、监管粗放、突发高值难定位等突出瓶颈,难以满足精准治污、科学治污、依法治污的现实需求。先河环保项目团队以跨领域、跨部门生态环境大数据为数据基础,运用机器学习、统计算法、数值模拟等技术手段,构建起集实时监控、异常检测、精细溯源、实景展示、决策支撑于一体的智慧化管控体系。

  在技术攻关上,团队实现了多项突破。

  首先是空气质量的精细溯源技术。团队通过把原有模型“改造”和“打包”在一起,优化了计算流程,单次运行时间从传统的2至3天缩短到1至2小时。一旦出现污染高值,系统能在分钟级响应内高精度锁定污染来源。

  其次是多源数据融合与智能感知技术。系统全面纳入了空气质量监测、网格化监测、交通、地形、气象、污染源在线、排放清单、组分检测、卫星遥感、走航监测、乡镇站监测等多源数据信息。每日采集数据量约1000万条,覆盖了省内外14个地级市和60个区县。

  此外,团队还应用了高精度二三维实景可视化技术,将复杂的溯源结果以直观的实景地图方式呈现。环保管理人员可以在屏幕上“看见”污染的移动轨迹,大幅提升了决策效率。

  这套系统的落地应用,为石家庄市空气质量改善提供了有力的技术保障。数据显示,2025年相较于2023年,石家庄全市空气质量综合指数降幅达16.1%,PM10、PM2.5和NO2改善幅度介于14%至25%之间。

  依托网格化监测站、高值溯源站等各类监测设备,先河环保团队形成了污染源排放高值空间溯源及决策系统建设方案、大气污染防治系统开发及服务方案等一系列标准化、规范化方案。

  这些成果不仅在石家庄落地生根,更在全国范围内形成了可复制、可推广的智慧治污模式。目前,该系统已在唐山、荆门、赣州等多地成功开展示范应用,服务范围持续扩大,产业化成效显著。

  “今天,仅‘测得准’已经不够了,要让数据真正‘用起来、用得深、用出决策力’。”刘水东介绍,进入人工智能时代,公司自主训练的先河生态环境大模型,融合环境监测全要素的专业知识图谱,构建了“垂类知识+行业算法集群”双引擎架构。目前,这款“懂环保”的大模型,已在城市治理和工业领域两个关键战场扎根落地,充分释放生态环境数据潜能和价值,形成一套成熟、可行的模式路径。

  当机器人“走”进脑血管

  2月24日,在保定·中关村创新基地,易度河北机器人科技有限公司员工正在组装手术机器人设备。(资料片)许佳奇 摄

  近日,笔者来到保定·中关村创新基地。易度河北机器人科技有限公司(以下简称“易度科技”)的厂房在2号楼B座。走进厂房,科研人员正在一台设备前操作手柄,手术机器人伸出导管、导丝,精准插入模拟的人体脑动脉血管各个分支……整台“手术”平稳、精准。这是易度科技研制的脑血管介入手术辅助操作系统。

  2023年3月,易度科技研制的脑血管介入手术辅助操作系统,成为国内首个获批上市的血管介入机器人,这也是世界上第一台获批的脑血管介入机器人。

  手术机器人,如今在外科手术中应用很广,但血管机器人还鲜有应用。

  “因为它的制造难度太大。”易度科技负责人史文宝说,用机器人在狭窄的血管中完成一系列动作,犹如“螺蛳壳里做道场”,对操作的精度、安全性要求极高。

  2017年,研发团队开始研发血管机器人,而且挑战的是最复杂的脑血管领域。他们的目标,是打造一款脑血管造影手术机器人。

  脑血管造影手术,通俗来讲,就是将导丝、导管伸进人的血管中,制造出一条通路,然后注入显影液,让血管回路在X射线下清晰可见,医生据此观察病变情况。这款机器人就是要以机械代替人手,完成上述操作。

  研发要解决的核心问题,是机器人如何平稳、精确控制导丝和导管的运动。

  “人体内的血管如同支流遍布的河流,导丝、导管要在宽窄不同的‘河流’中穿梭,还要完成诸如‘翻越’等动作。”史文宝说,脑血管造影手术中,导丝、导管从大腿根部血管进入人体内,最终抵达头部血管。沿途穿越的血管,最粗处直径2到3厘米,最窄处仅3到5毫米。

  在手术中,如果导丝、导管失控,轻则损伤血管,严重的会造成血管破裂、血栓,甚至死亡。

  “安全性要通过控制推进速度和力量实现。”史文宝说,研发团队经过大量仿真实验,确定了速度和推力的安全值,机器人的运行始终处于安全区间。

  真正的困难,是对导丝、导管前进后退精度的把控。

  一个有经验的医生,可以准确完成导丝和导管的进退、旋转等动作,但机器人要做到这些不容易,相当于让人戴上手套,或者用镊子夹住导丝、导管操作。

  1.0版用于控制导丝、导管的夹持器被设计出来了,最大误差5毫米。这个结果难以被团队接受。

  在史文宝的办公室,摆着一个最新迭代的5.0版夹持器,是一套高精度多级传动装置。

  “要达到高精度,需要每一级传动都准确,接近零误差。此外,在材料使用、零部件加工和组装中,每一个环节都近乎完美才行。”史文宝说。

  研发团队在不同选择间博弈,反复改进装置,最终,经历5次大迭代、近20次小改进后,夹持器误差被控制在1毫米内。

  河北医科大学第一医院是该机器人上市后首批应用机构,也是河北省首个脑血管介入手术机器人应用场景落地单位,双方共建了国内首个脑血管介入手术机器人培训班,开展常态化临床应用、实操培训与产品迭代优化。

  “使用这款国产脑血管介入手术机器人,能够显著缩短手术时长、降低术中操作风险,最核心的优势是实现了医生隔室远程操作,让医护人员彻底脱离手术室射线辐射环境,极大优化了介入科医生的工作条件与职业健康保障。”河北医科大学第一医院神经外科主任李聪慧说。

  目前,产品已在北京、河北、黑龙江、宁夏等多地多家三甲医院完成多中心、多场景临床落地,累计完成百余例真实世界临床研究。项目不仅实现我国脑血管介入手术机器人领域零的突破,更依托海量临床数据,建立起一套自主、完善的血管介入手术机器人临床评价体系,进一步巩固我国在该领域的全球领先地位。

  海上平台有颗“中国心”

  东方汽轮机多场景源网荷储智慧低碳综合能源项目。新奥动力科技(廊坊)有限公司供图

  渤海湾深处,一座海上采油平台正在平稳运转。

  驱动它的“心脏”,是一台由我国企业自主研发的300千瓦级微型燃气轮机。单台机组最长连续运行已超过20000小时,年减碳600吨以上。

  燃气轮机被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”,集新技术、新材料、新工艺于一身。传统的平台供电方案,体积大、重量高、效率低、维护复杂。

  依托河北省前沿攻关项目,新奥动力科技(廊坊)有限公司(以下简称“新奥动力”)联合华北电力大学(保定)等单位,在现有300千瓦级微型燃气轮机基础上,向核心技术发起攻关。

  团队开发了适应多样化燃料的低排放燃烧技术,能够匹配油田伴生气、海上平台放空气、化工尾气、生物质气等多样化燃料的稳定燃烧和低排放应用需求,覆盖绝大多数中低热值燃料。结合单筒式燃烧室的模块化设计,方便快速定制和更换。同时配合多样化燃料需求,压气机也提前布局系列化改型设计,匹配不同热值范围的燃气,减少定制开发周期。

  在运行控制层面,通过智能运行控制技术,保证燃烧稳定。并结合热电比可调技术,在用户热负荷需求变化时,调节范围大,对负荷波动适应性好。在保证满足热负荷的条件下,燃机不用降低状态运行,就能维持较高的发电功率和发电效率,综合收益更高,提高了系统运行的经济性。

  在运维层面,通过远程监控+预测性维护平台的模块化部署,利用预测性维护算法,以数字化、智能化手段提前警示风险,使运维模式从被动到主动可预测,降低运维成本。

  在海上,300千瓦级微燃机已在我国渤海、南海采油平台实现稳定运行。在陆地,吐哈油田、华北油田、胜利油田、大庆油田的接转站热电联供、伴生气利用等场景,都能看到它的身影。相比原有燃气锅炉方案,能效提升20%以上,年减碳600吨以上。在工业尾气利用、分布式供能、园区冷热电联供等场景综合能效可达80%以上。

  与此同时,2兆瓦级小型燃气轮机也已在海上平台成功投用,年发电量可达1.4万兆瓦时,每年可回收伴生气380万立方米、减少二氧化碳排放5600吨。

  截至目前,300千瓦级微燃机已实现市场化项目复制推广,产品不仅覆盖国内市场,同时也正积极布局海外市场。

  “新奥的燃气轮机技术不仅突破了高端能源装备‘卡脖子’难题,更带动了河北高端装备产业链升级,推动了分布式能源高效低碳发展,为保障国家能源安全、实现‘双碳’目标、壮大战略性新兴产业提供了硬核支撑。”业内专家表示。

  目前,新奥动力已具备微、小型燃气轮机研发、设计、制造、试验及运维服务全流程自主化能力。已在廊坊建成微、小型燃气轮机生产基地,产能可满足市场需要,并具备根据订单批次动态排单提升产能的弹性生产能力,实现周期内累计交付能力的提升。

  “零”的突破!中国脂质体首闯欧洲

  4月29日,石药集团注射用两性霉素B脂质体(HC1507G2)在欧盟获批上市,成为中国首个闯入欧洲市场的脂质体制剂,标志着高端制剂出海迈出关键一步。

  脂质体被企业视为差异化出海方向,但此前能拿到欧洲市场入场券的企业始终是“零”。

  两性霉素B是深部真菌感染“金标准”,抗菌谱广、耐药率低,但输注后常出现寒战、高烧甚至肾损伤。脂质体将其包裹于磷脂双分子层囊泡中,优先聚集于感染部位,大幅降低毒性同时保留疗效。

  但该药技术难度极高——不同于常规脂质体将药物包裹在内腔,两性霉素B嵌入双分子层,微结构精巧复杂,被称为“最难做的脂质体”。

  全球成功在欧美上市的该类制剂不超过3款。欧洲审评极为严苛:2021年欧洲药品管理局发布专门《生物等效性指南》,要求建立包封与游离药物高精度分析方法,工艺中严格控制批间一致性等。《柳叶刀》指出,其复杂结构使多数产品无法证明与原研等效。

  两性霉素B脂质体的研发,有四道必须翻越的高墙:建立工艺参数与产品属性的关联,攻克产业化放大技术,保证多步骤生产的无菌性,完成精准的产品质量表征。

  以工艺参数与产品属性的关联为例,脂质体的形成是“牵一发而动全身”的过程,改变一个参数,多个产品属性就会跟着变。

  再看产品质量表征这一关,普通仿制药的一致性评价主要对比生物等效性即可,而脂质体则远比这复杂,除体内的生物等效性要求外,针对粒子的多项属性也需要与参比制剂保持一致。

  这背后,是一个从零开始的故事。

  2004年,石药决定成立研发团队,进军脂质体制剂领域,搭建自己的纳米药物技术平台。彼时,脂质体领域的技术积累几乎是空白,没有现成的经验可借鉴。

  那一年,石药启动首个脂质体产品盐酸多柔比星脂质体注射液(多美素)研发立项,一条从无到有的旅程就此开启。

  国内设备不达标,进口困难,团队就自己设计,绘制图纸与厂商联合开发,2006年建成中国首条脂质体自动化生产线。研发需把控三十多个质量指标,逐项建立、优化、放大。团队攻克一个又一个难关,实现了从技术到产品的多项突破。

  2011年,多美素获批,成为平台首款产品,也是国内首个通过一致性评价的盐酸多柔比星脂质体。

  与此同时,团队深知“仿制只是起点,创新才是王牌”,并逐步探索出以多恩达和多恩益为代表的仿创结合型复杂制剂。

  2024年9月,平台成立20年之际,注射用两性霉素B脂质体(安速利克)国内获批,为首家过评。2026年4月,该产品又成为中国首个在欧洲获批的脂质体制剂。

  如今,团队从4人扩至200多人,方向从脂质体拓展至白蛋白纳米粒、乳剂、微球、微晶、纳晶等。平台已有11个特殊制剂全球获批,在研30多个,申请国家级课题近20项,获国内外专利120项。石药已成为国内脂质体领域管线最丰富、上市产品最多、技术最成熟的企业。

  更重要的是,从2004年起步的纳米药物技术平台,正作为关键的“技术原点”,深度赋能前沿技术布局。

  回顾这条创新路,它的意义远不止于做出几个优质产品。研发团队凭借着“二十年如一日”的攻坚,真正锻造出一套可复用的技术平台、一套可对标国际的标准,也为后来者留下了一条有迹可循的道路。(王璐丹)

责任编辑:张晓鹏
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