“高鐵技術樹起國際標桿”。6月24日,“復興號高速列車”摘取2023年度國家科學技術進步獎特等獎。

如今,復興號高速列車已成為世界上商業(yè)運營速度最高、運營場景最豐富的動車組列車。

從雪域高原到熱帶雨林,從渤海之濱到沙漠腹地……復興號高速列車奔馳在祖國廣袤的大地上,截至2023年底,已累計安全運行23.4億公里。

京滬高鐵,全長1318公里,復興號最快4小時18分可達;貴南高鐵,復興號串起“多彩貴州”與“秀美廣西”,半日即可實現(xiàn)游小七孔、品螺螄粉……從熱鬧繁華的大都市到安靜祥和的小鄉(xiāng)村,高鐵重構時空。截至2023年底,復興號高速列車累計運送旅客22億人次。

2013年啟動研制,2017年精彩亮相,從追趕到領跑,復興號丈量大國前行腳步,鐫刻中國創(chuàng)新高度。

為何研發(fā)復興號?

國外技術平臺、國外標準,制約進一步發(fā)展

時間回溯到2004年。面對社會高漲的鐵路“提速”需求,我國開始追蹤世界高鐵技術,相繼引進日本、法國、加拿大和德國的高速動車組技術。

2007年,和諧號動車組列車正式上線,隨后系列產(chǎn)品如雨后春筍般成長,大批量生產(chǎn)投用。截至2012年底,我國共投用和諧號系列高速動車組816列,合計里程11.6億公里。

和諧號如此厲害,為何還要研發(fā)復興號?

原來,多方引進、博采眾長的彎道超車,如同一把雙刃劍,為中國高鐵爭取寶貴發(fā)展時間的同時,也留下兼容性的難題。

“我們從國外引進1型車、2型車、3型車和5型車共四種不同的技術平臺;诓煌脚_研發(fā)的車型,大到車廂布局、載客量,小到車鉤、閘片等零部件,都難以互聯(lián)互通,給實際操作帶來很大挑戰(zhàn)。”中國鐵道科學研究院集團公司首席研究員趙紅衛(wèi)介紹。

一個最簡單的例子是司機操作臺。引進的1型車是一個手柄,2型車是2個手柄,3型車則是3個手柄,司機操作界面也不一樣,高鐵司機不得不學習每個車型。

更大的麻煩是檢修維護零部件尚未統(tǒng)型,檢修維護復雜。

“動車組每天上線運營,每天都要檢修,零部件損耗或壞掉,就要及時更換!眹F集團機輛部副主任單巍說,這要求檢修部門必須準備各式各樣的備品備件,運營成本較高。

更重要的是,放眼世界,沒有哪個國家的高鐵運營距離有中國這么長,更沒有哪個國家的運營環(huán)境如此復雜!耙恍┮M車型難免‘水土不服’,需要再創(chuàng)新。”國鐵集團總工程師葉陽升說,使用國外技術平臺,每一次升級改造,都繞不過軟件更新,有時還要請外方專家來解決。

多次參加國內外高鐵會議、展覽,時任中國鐵路總公司總工程師何華武體會深刻:盡管我們掌握了和諧號動車組的技術,許多技術還是自主創(chuàng)新研發(fā)改進的,但由于使用國外的技術平臺、采用國外標準,進一步發(fā)展受到制約。

何華武對科研團隊說:“必須研發(fā)中國標準動車組,把發(fā)展主導權牢牢掌握在自己手里!”

創(chuàng)新,勢在必行。

“消化吸收的目的是自主創(chuàng)新。從引進的那一天起,我們就做好了自主研發(fā)的準備!比~陽升說,要盡快搭建由中國主導、具有中國特色的高鐵技術體系,其設計、制造、試驗、驗收、運維必須遵循中國標準。

中國標準怎樣打造?

車體、轉向架等關鍵技術自主研發(fā),軟件自主開發(fā)

“一列時速350公里的高鐵列車大概由4萬多個零部件組成,涵蓋機械、冶金、材料、電力電子、化工、信息控制等眾多技術領域。”中國中車首席科學家王軍說,加之我國特有的超大規(guī)模路網(wǎng)、復雜地理氣候條件、超長距離持續(xù)高速運行工況,高速列車自主研發(fā)面臨前所未有的困難。

以列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)為例,其負責完成動車組上的高壓、牽引、制動、輔助供電、車門等的控制、監(jiān)視,以及車上所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲和顯示,作為動車組的“大腦”,是國外技術封鎖的重點。

列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的軟件開發(fā),需要有一套仿真測試平臺。彼時,當趙紅衛(wèi)向國外企業(yè)詢價購買時,要么石沉大海音信全無,要么明確拒絕報價和出售。她不甘心,帶著團隊從零做起,從方案設計、畫圖實施到接線測試等,僅用一年時間,就自己搭建起仿真平臺。

平臺建好了,但買不到網(wǎng)絡芯片、網(wǎng)卡。怎么辦?自己制作!網(wǎng)絡軟件的所有源代碼自己編寫,團隊實現(xiàn)了中國標準動車組列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的硬件和軟件全部自主化,使中國動車組真正有了“中國腦”。

為降低噪聲,不同材料和結構的隔音試驗做了3000多次,最終實現(xiàn)復興號時速350公里運行,車廂噪聲最小低至65分貝;為降低車輛運行阻力和能耗,對40多種方案進行仿真分析和風洞試驗,最終實現(xiàn)氣動阻力降低14%,人均百公里能耗降低20%;為實現(xiàn)整車諧波優(yōu)化控制,一次次設計、分析、試驗、優(yōu)化,最終研發(fā)全新的控制插件,達到國際領先水平……

回首來路,復興號自主創(chuàng)新的征途上,研發(fā)團隊突破了牽引、制動、網(wǎng)絡等核心控制和車輪、車軸、齒輪箱設計制造等關鍵技術。復興號采用的254項重要標準中,中國標準占到84%。動車組整體設計以及車體、轉向架等關鍵技術都是自主研發(fā),軟件全部自主開發(fā),具有完全自主知識產(chǎn)權。

復興號家族有多大?

設計生產(chǎn)動車組零部件的核心企業(yè)超100家、關聯(lián)企業(yè)超2100家

2015年6月,中國標準動車組揭開神秘面紗,兩列復興號動車組成功完成組裝、調試并下線。然而距離投用,還有漫漫長路。

“高鐵不僅是設計出來的,更是試驗出來的。”葉陽升說。國家鐵道試驗中心、大西高鐵、鄭徐高鐵、哈大高鐵……1年多時間,復興號運行約61萬公里,相當于圍繞赤道跑了15圈。

終于,在歷經(jīng)上萬項仿真計算、地面試驗、線路試驗后,2017年,中國標準動車組列車取得型號合格證和制造許可證,6月,以“復興號”命名的中國標準動車組亮相。

2017年9月,復興號在京滬高鐵實現(xiàn)時速350公里商業(yè)運營;2019年12月,在京張高鐵實現(xiàn)時速350公里自動駕駛;2021年6月,高原內電雙源動力集中動車組開進西藏、開到拉薩,復興號覆蓋31個省份……

今日的復興號,家族體系日益龐大——

涵蓋時速350公里、250公里、160公里不同速度等級;包括8輛、16輛、17輛等多種編組型式;分為動力集中和動力分散不同牽引模式;囊括標準型、高寒型、智能型等不同配置……復興號家族全方位滿足旅客出行需求。

今日的復興號,帶動起“塊大力強”的軌道交通產(chǎn)業(yè)——

從研發(fā)、制造到運維服務,設計生產(chǎn)動車組零部件的核心企業(yè)超100家、關聯(lián)企業(yè)超2100家,一個全球領先的軌道交通產(chǎn)業(yè)興起。

中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院數(shù)據(jù)顯示,2022年我國軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模達4800億元左右,預計2025年可達6000億元左右。

今日的復興號,走出國門,成為國家名片——

2021年12月,中老鐵路開通運營,復興號首次走出國門;2023年10月,基于復興號技術平臺研制的時速350公里高速列車在印尼雅萬高鐵投用,中國高鐵首次全系統(tǒng)、全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈在海外落地……

截至2023年底,中國鐵路累計主持ISO、ICE和UIC國際標準制定修訂項目65項,參與國際標準制定修訂項目249項,國際鐵路聯(lián)盟高鐵領域全部11項系統(tǒng)級國際標準均由中國鐵路主持制定。

重溫歷史,展望未來,復興號為什么能?中國鐵路為什么能?

跨越,根植于新型舉國體制的強大優(yōu)勢。

集中力量辦大事。復興號的研制,從中央到地方,從科研創(chuàng)新、生產(chǎn)組織到產(chǎn)業(yè)化應用,從規(guī)劃設計、工程建設、裝備制造到運營管理,眾多配套企業(yè)、近百家高校及科研單位共同參與。

跨越,根植于挑戰(zhàn)極限的鐵路精神。

從“解放”型、“建設”型蒸汽機車到“東風”型內燃機車、“韶山”型電力機車,再到和諧號動車組、復興號動車組……不同型號、不同動力的“火車頭”,在各個歷史時期承載著推動國家發(fā)展的重要使命。

跨越,根植于工業(yè)實力的整體躍升。

軌道交通是裝備制造業(yè)中產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈、市場鏈最豐富的門類之一。生產(chǎn)一列復興號動車組,涉及工業(yè)體系的方方面面。從相關零部件造不出,到造到世界最好,復興號日益成熟的背后是我國工業(yè)實力的整體提升。

當前,中國鐵路科技創(chuàng)新團隊正在全力推進CR450高速動車組的研制,這是更快速度、更加節(jié)能、更加環(huán)保、更加安全的新一代動車組。

輪軌之上,動力澎湃,創(chuàng)新的腳步永不停歇。

《人民日報》(2024年06月28日03版)

編輯:牛谷月
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