开栏语：星光不负赶路人，创新之火正燎原！历时四个月的2025年“晋创之星·光耀三晋”宣传推举活动，在精彩纷呈中画上圆满句号。本届活动以“星光大路·创新有我”为主题，聚焦科技创新成果转化，致力于发掘全省范围内涌现出的杰出科技企业与领军人物，汇聚科技力量，推动科技创新与产业创新深度融合，为山西转型发展注入源源不断的新动能。
经过层层选拔与激烈比拼，来自全省各地的24个优秀项目和16位科技领军人物最终脱颖而出，他们用智慧与实干，点亮了三晋大地的创新星空。即日起，本报将推出系列报道，全方位、多角度展现“晋创之星”的创新成果与人物风采，旨在进一步激发全社会创新创业热情，促进创新链与产业链有效对接，加快科技成果向现实生产力转化，为谱写中国式现代化山西篇章注入强劲科技动能。
在风驰电掣的中国高铁背后，是无数科技工作者无声的坚守与智慧的迸发。他们攻克一道道技术壁垒，支撑着中国轨道交通装备迈向世界前列。中车永济电机有限公司研究院院长、正高级工程师、中车首席技术专家刘冠芳，正是这样一位在关键核心技术领域默默耕耘、终获硕果的杰出代表。
她带领团队，在被誉为“列车心脏”的牵引电机领域，尤其是在长期在轴承与绝缘材料技术这块短板上，实现了从理论突破、技术攻关到工程应用的全链条自主创新，为中国高铁这张“国家名片”注入了更坚实、更可靠的“中国芯”。
临危受命，勇闯技术破壁之路
牵引电机是轨道交通车辆的驱动核心，其性能直接决定了列车的动力、效率和可靠性。而绝缘材料和轴承，则是电机可靠运行的两大关键基础部件。长期以来，高端牵引电机用的特种绝缘材料和高速轴承严重依赖进口，不仅采购成本高昂、周期漫长，更存在供应链断供的巨大风险，成为制约产业安全与发展的“阿喀琉斯之踵”。
“关键技术是买不来、讨不来、求不来的。”刘冠芳深知其中利害。面对这一严峻挑战，她毅然扛起了“牵引电机用轴承及绝缘材料研究应用”项目负责人的重担。这项工作的难度超乎想象，它涉及材料科学、电磁学、机械工程、热力学等多个学科的深度交叉，国内几乎没有成熟的经验可循。
理论先行，构建自主技术基座
真正的创新，始于源头。刘冠芳没有选择简单的仿制之路，而是决定从最底层、最基础的仿真模型和设计方法学上进行突破。她和团队发现，传统设计方法中的边界条件不准确，是导致电机在实际复杂工况下提前失效的主要原因。
“我们必须建立起自己的设计‘法典’，才能从根本上解决问题。”凭借深厚的理论功底和多年的实践经验，刘冠芳带领团队在国际上首次系统性地提出了适用于变频牵引电机的“三相脉冲电压激励电场分布仿真计算模型”“轴承电压仿真分析模型”以及“复合绝缘热机械应力分析模型”。
这一系列原创性模型，如同为电机设计装上了“高精度导航”，能够精准模拟电机在真实运行中承受的电、热、机械等多重应力耦合作用，彻底改变了过去依赖经验、边界模糊的设计困境，将设计精度和可靠性提升至行业领先水平。这套方法论，不仅填补了国内空白，更让中国在牵引电机基础理论研究领域拥有了国际话语权。
技术攻坚，实现材料部件自主
理论突破之后，是更为艰辛的材料研制与工程化应用。在绝缘材料方面，刘冠芳团队联合国内材料厂商，基于“热-力-电多功能改性”思路，突破了干法上胶、树脂增韧、多尺度纳米再造粒等一系列关键技术，成功研制出性能优异的国产化绝缘材料。部分关键性能指标甚至超越了进口产品。
为了让国产材料经得起实践检验，她主导建立了“电热-温度变化-湿热-机械振动-沙尘”多因子可靠性评定体系，将原本冗长的评估周期缩短了三分之二，极大地加速了研发进程。这套方法如今已成为行业的重要参考。
轴承方面，团队建立了更为严苛的“轴承随机动载荷测试方法”，能够真实模拟线路上的随机振动与正弦振动耦合的复杂环境，使轴承验证更加充分、可靠。他们研发的国产化绝缘轴承，设计寿命达到300万千米以上，媲美国际顶尖产品。
成果闪耀，奔驰在祖国广袤大地
所有的汗水与智慧，最终凝结为运行在祖国四方轨道上的卓越成果。
由刘冠芳主持开发的国产化绝缘系统，率先通过了国际电工委员会（IEC）最严苛的60034-18-31标准耐温等级测试，达到最高的220级（C级）要求。它已批量应用于“复兴号”系列动车组，在智能动车组牵引电机上稳定运行超过200万千米，在HXD2新八轴大功率电力牵引电机上也已安全运行超过28万千米，表现优异。
国产化轴承同样不辱使命，在动车组上已安全运行超过120万千米，打破了国外厂商长期的技术和市场垄断。
据测算，仅绝缘材料一项，每年就为中车永济电机公司节约采购成本约500万元。更重要的是，自主技术的突破，彻底扭转了受制于人的被动局面，采购周期从“望穿秋水”变为“心中有数”，保障了国家轨道交通产业链的自主可控与安全稳定。在2022至2024年间，相关技术产品为公司带来了超过13亿元的新增销售收入，实现了科技价值与经济价值的双丰收。
标准引领，塑造行业新生态
一流的企业做标准。刘冠芳深谙此道。她不满足于技术突破和产品应用，更致力于将创新的成果固化为行业共同遵循的准则。作为全国绝缘材料标准化技术委员会等多个权威标委会的委员，她主持制定了1项国家标准、2项行业标准、2项地方标准，并参与了1项国际标准的制定工作。
她主持制定的《牵引电机绝缘系统多因子评定方法》等标准，为整个行业提供了科学、统一的产品可靠性验证规范，推动了中国牵引电机绝缘技术从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的跨越。
作为团队的带头人，刘冠芳非常重视人才梯队的建设。她所领导的团队共84人，是一支年轻化、高学历、高素质的创新尖兵。团队成员中，35岁以下青年占比高达56%，硕士以上学历占74%，工程师及以上职称占76%，中车专家及以上占比25%。这支队伍先后荣获中车“先进集体”“科技突出贡献团队”等荣誉。
近五年来，在她的带领下，团队主持国家级、省部级等重点科研项目8项；主持制定上级标准9项，参与制修订国家及行业标准15项；获得省部级及以上科技奖励14项；授权发明专利15件；发表核心期刊论文30余篇。这一连串闪亮的数字，是她作为科技领军人物，知人善任、育才有方的生动体现。
团队铸剑，迈向绿色与智能
在攻克核心技术的同时，刘冠芳的目光早已投向更前沿的未来。她积极布局绿色高效与智能可靠技术方向。
在绿色方面，她推动增材制造（3D打印）技术在电机轻量化端盖、绝缘轴制备上的应用，实现了“散热面积增加30%、重量降低5%、成本降低20%”的显著效益。她带领团队研究新型石墨烯铜复合材料、高稳定性稀土永磁材料等，致力于实现电机的进一步轻量化与高效化，目前已在实验室阶段取得突破，同等功率下电机重量可降低16%，功率密度提升至1.1kW/kg。
在智能方面，她主导将人工智能（AI）与数字孪生技术深度融合。基于AI的机器视觉系统，实现了电机关键部件的自动化、高精度、高效率检测，定转子线槽检测时间从30分钟缩短至5分钟。她构建的列车级牵引系统数字孪生平台，在太原地铁2号线等项目上成功应用，实现了全速度范围内“电-磁-热-力”双向耦合的实时仿真，精度超过92%，为产品的正向设计、智能运维和故障预测诊断提供了强大技术支撑。团队研发的故障预测与健康管理（PHM）系统，已在多条地铁线路和铁路项目中批量应用超过350台，算法准确率高达95%。
多年来，刘冠芳的付出赢得了广泛认可。她先后荣获了詹天佑铁道科学技术奖、火车头奖章、运城市科技创新人物、中车“科技创新英才人物奖”“劳动模范”“巾帼科创标兵”等多项重量级荣誉。然而，对她而言，最大的荣誉不是奖章和证书，而是看到由自己和团队亲手打造的、印刻着“中国制造”烙印的牵引电机，正驱动着一列列钢铁长龙，安全、平稳地飞驰在祖国广袤的大地上。
“让中国的列车，用上中国最好的电机。”这是刘冠芳朴素而坚定的初心。在科技强国的征途上，她和她的团队将继续驭电而行，破壁前行，为中国轨道交通事业贡献更多的“星光”与力量。
山西科技报记者 张晶 周晓艳
