高铁技术树起国际标杆

“高铁技术树起国际标杆”。6月24日，“复兴号高速列车”摘取2023年度国家科学技术进步奖特等奖。如今，复兴号高速列车已成为世界上商业运营速度最高、运营场景最丰富的动车组列车。从雪域高原到热带雨林，从渤海之滨到沙漠腹地……复兴号高速列车奔驰在祖国广袤的大地上，截至2023年底，已累计安全运行23.4亿公里。京沪高铁，全长1318公里，复兴号最快4小时18分可达；贵南高铁，复兴号串起“多彩贵州”与“秀美广西”，半日即可实现游小七孔、品螺蛳粉……从热闹繁华的大都市到安静祥和的小乡村，高铁重构时空。截至2023年底，复兴号高速列车累计运送旅客22亿人次。2013年启动研制，2017年精彩亮相，从追赶到领跑，复兴号丈量大国前行脚步，镌刻中国创新高度。时间回溯到2004年。面对社会高涨的铁路“提速”需求，我国开始追踪世界高铁技术，相继引进日本、法国、加拿大和德国的高速动车组技术。2007年，和谐号动车组列车正式上线，随后系列产品如雨后春笋般成长，大批量生产投用。截至2012年底，我国共投用和谐号系列高速动车组816列，合计里程11.6亿公里。和谐号如此厉害，为何还要研发复兴号？原来，多方引进、博采众长的弯道超车，如同一把双刃剑，为中国高铁争取宝贵发展时间的同时，也留下兼容性的难题。“我们从国外引进1型车、2型车、3型车和5型车共四种不同的技术平台。基于不同平台研发的车型，大到车厢布局、载客量，小到车钩、闸片等零部件，都难以互联互通，给实际操作带来很大挑战。”中国铁道科学研究院集团公司首席研究员赵红卫介绍。一个最简单的例子是司机操作台。引进的1型车是一个手柄，2型车是2个手柄，3型车则是3个手柄，司机操作界面也不一样，高铁司机不得不学习每个车型。更大的麻烦是检修维护零部件尚未统型，检修维护复杂。“动车组每天上线运营，每天都要检修，零部件损耗或坏掉，就要及时更换。”国铁集团机辆部副主任单巍说，这要求检修部门必须准备各式各样的备品备件，运营成本较高。更重要的是，放眼世界，没有哪个国家的高铁运营距离有中国这么长，更没有哪个国家的运营环境如此复杂。“一些引进车型难免‘水土不服’，需要再创新。”国铁集团总工程师叶阳升说，使用国外技术平台，每一次升级改造，都绕不过软件更新，有时还要请外方专家来解决。多次参加国内外高铁会议、展览，时任中国铁路总公司总工程师何华武体会深刻：尽管我们掌握了和谐号动车组的技术，许多技术还是自主创新研发改进的，但由于使用国外的技术平台、采用国外标准，进一步发展受到制约。何华武对科研团队说：“必须研发中国标准动车组，把发展主导权牢牢掌握在自己手里！”创新，势在必行。“消化吸收的目的是自主创新。从引进的那一天起，我们就做好了自主研发的准备。”叶阳升说，要尽快搭建由中国主导、具有中国特色的高铁技术体系，其设计、制造、试验、验收、运维必须遵循中国标准。“一列时速350公里的高铁列车大概由4万多个零部件组成，涵盖机械、冶金、材料、电力电子、化工、信息控制等众多技术领域。”中国中车首席科学家王军说，加之我国特有的超大规模路网、复杂地理气候条件、超长距离持续高速运行工况，高速列车自主研发面临前所未有的困难。以列车网络控制系统为例，其负责完成动车组上的高压、牵引、制动、辅助供电、车门等的控制、监视，以及车上所有控制信息和故障信息的传输、处理、存储和显示，作为动车组的“大脑”，是国外技术封锁的重点。列车网络控制系统的软件开发，需要有一套仿真测试平台。彼时，当赵红卫向国外企业询价购买时，要么石沉大海音信全无，要么明确拒绝报价和出售。她不甘心，带着团队从零做起，从方案设计、画图实施到接线测试等，仅用一年时间，就自己搭建起仿真平台。平台建好了，但买不到网络芯片、网卡。怎么办？自己制作！网络软件的所有源代码自己编写，团队实现了中国标准动车组列车网络控制系统的硬件和软件全部自主化，使中国动车组真正有了“中国脑”。为降低噪声，不同材料和结构的隔音试验做了3000多次，最终实现复兴号时速350公里运行，车厢噪声最小低至65分贝；为降低车辆运行阻力和能耗，对40多种方案进行仿真分析和风洞试验，最终实现气动阻力降低14%，人均百公里能耗降低20%；为实现整车谐波优化控制，一次次设计、分析、试验、优化，最终研发全新的控制插件，达到国际领先水平……回首来路，复兴号自主创新的征途上，研发团队突破了牵引、制动、网络等核心控制和车轮、车轴、齿轮箱设计制造等关键技术。复兴号采用的254项重要标准中，中国标准占到84%。动车组整体设计以及车体、转向架等关键技术都是自主研发，软件全部自主开发，具有完全自主知识产权。2015年6月，中国标准动车组揭开神秘面纱，两列复兴号动车组成功完成组装、调试并下线。然而距离投用，还有漫漫长路。“高铁不仅是设计出来的，更是试验出来的。”叶阳升说。国家铁道试验中心、大西高铁、郑徐高铁、哈大高铁……1年多时间，复兴号运行约61万公里，相当于围绕赤道跑了15圈。终于，在历经上万项仿真计算、地面试验、线路试验后，2017年，中国标准动车组列车取得型号合格证和制造许可证，6月，以“复兴号”命名的中国标准动车组亮相。2017年9月，复兴号在京沪高铁实现时速350公里商业运营；2019年12月，在京张高铁实现时速350公里自动驾驶；2021年6月，高原内电双源动力集中动车组开进西藏、开到拉萨，复兴号覆盖31个省份……今日的复兴号，家族体系日益庞大——涵盖时速350公里、250公里、160公里不同速度等级；包括8辆、16辆、17辆等多种编组型式；分为动力集中和动力分散不同牵引模式；囊括标准型、高寒型、智能型等不同配置……复兴号家族全方位满足旅客出行需求。今日的复兴号，带动起“块大力强”的轨道交通产业——从研发、制造到运维服务，设计生产动车组零部件的核心企业超100家、关联企业超2100家，一个全球领先的轨道交通产业兴起。中国电子信息产业发展研究院数据显示，2022年我国轨道交通装备产业规模达4800亿元左右，预计2025年可达6000亿元左右。今日的复兴号，走出国门，成为国家名片——2021年12月，中老铁路开通运营，复兴号首次走出国门；2023年10月，基于复兴号技术平台研制的时速350公里高速列车在印尼雅万高铁投用，中国高铁首次全系统、全要素、全产业链在海外落地……截至2023年底，中国铁路累计主持ISO、ICE和UIC国际标准制定修订项目65项，参与国际标准制定修订项目249项，国际铁路联盟高铁领域全部11项系统级国际标准均由中国铁路主持制定。重温历史，展望未来，复兴号为什么能？中国铁路为什么能？跨越，根植于新型举国体制的强大优势。集中力量办大事。复兴号的研制，从中央到地方，从科研创新、生产组织到产业化应用，从规划设计、工程建设、装备制造到运营管理，众多配套企业、近百家高校及科研单位共同参与。跨越，根植于挑战极限的铁路精神。从“解放”型、“建设”型蒸汽机车到“东风”型内燃机车、“韶山”型电力机车，再到和谐号动车组、复兴号动车组……不同型号、不同动力的“火车头”，在各个历史时期承载着推动国家发展的重要使命。跨越，根植于工业实力的整体跃升。轨道交通是装备制造业中产业链、价值链、市场链最丰富的门类之一。生产一列复兴号动车组，涉及工业体系的方方面面。从相关零部件造不出，到造到世界最好，复兴号日益成熟的背后是我国工业实力的整体提升。当前，中国铁路科技创新团队正在全力推进CR450高速动车组的研制，这是更快速度、更加节能、更加环保、更加安全的新一代动车组。轮轨之上，动力澎湃，创新的脚步永不停歇。 原文链接：//shuzhiren.com/post/125304.html