“高鐵技術(shù)樹(shù)起國(guó)際標(biāo)桿”。6月24日，“復(fù)興號(hào)高速列車(chē)”摘取2023年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
如今，復(fù)興號(hào)高速列車(chē)已成為世界上商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度最高、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景最豐富的動(dòng)車(chē)組列車(chē)。
從雪域高原到熱帶雨林，從渤海之濱到沙漠腹地……復(fù)興號(hào)高速列車(chē)奔馳在祖國(guó)廣袤的大地上，截至2023年底，已累計(jì)安全運(yùn)行23.4億公里。
京滬高鐵，全長(zhǎng)1318公里，復(fù)興號(hào)最快4小時(shí)18分可達(dá)；貴南高鐵，復(fù)興號(hào)串起“多彩貴州”與“秀美廣西”，半日即可實(shí)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(gòu)時(shí)空。截至2023年底，復(fù)興號(hào)高速列車(chē)?yán)塾?jì)運(yùn)送旅客22億人次。
2013年啟動(dòng)研制，2017年精彩亮相，從追趕到領(lǐng)跑，復(fù)興號(hào)丈量大國(guó)前行腳步，鐫刻中國(guó)創(chuàng)新高度。
為何研發(fā)復(fù)興號(hào)？
國(guó)外技術(shù)平臺(tái)、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，制約進(jìn)一步發(fā)展
時(shí)間回溯到2004年。面對(duì)社會(huì)高漲的鐵路“提速”需求，我國(guó)開(kāi)始追蹤世界高鐵技術(shù)，相繼引進(jìn)日本、法國(guó)、加拿大和德國(guó)的高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)。
2007年，和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組列車(chē)正式上線(xiàn)，隨后系列產(chǎn)品如雨后春筍般成長(zhǎng)，大批量生產(chǎn)投用。截至2012年底，我國(guó)共投用和諧號(hào)系列高速動(dòng)車(chē)組816列，合計(jì)里程11.6億公里。
和諧號(hào)如此厲害，為何還要研發(fā)復(fù)興號(hào)？
原來(lái)，多方引進(jìn)、博采眾長(zhǎng)的彎道超車(chē)，如同一把雙刃劍，為中國(guó)高鐵爭(zhēng)取寶貴發(fā)展時(shí)間的同時(shí)，也留下兼容性的難題。
“我們從國(guó)外引進(jìn)1型車(chē)、2型車(chē)、3型車(chē)和5型車(chē)共四種不同的技術(shù)平臺(tái)。基于不同平臺(tái)研發(fā)的車(chē)型，大到車(chē)廂布局、載客量，小到車(chē)鉤、閘片等零部件，都難以互聯(lián)互通，給實(shí)際操作帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。”中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)公司首席研究員趙紅衛(wèi)介紹。
一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子是司機(jī)操作臺(tái)。引進(jìn)的1型車(chē)是一個(gè)手柄，2型車(chē)是2個(gè)手柄，3型車(chē)則是3個(gè)手柄，司機(jī)操作界面也不一樣，高鐵司機(jī)不得不學(xué)習(xí)每個(gè)車(chē)型。
更大的麻煩是檢修維護(hù)零部件尚未統(tǒng)型，檢修維護(hù)復(fù)雜。
“動(dòng)車(chē)組每天上線(xiàn)運(yùn)營(yíng)，每天都要檢修，零部件損耗或壞掉，就要及時(shí)更換。”國(guó)鐵集團(tuán)機(jī)輛部副主任單巍說(shuō)，這要求檢修部門(mén)必須準(zhǔn)備各式各樣的備品備件，運(yùn)營(yíng)成本較高。
更重要的是，放眼世界，沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家的高鐵運(yùn)營(yíng)距離有中國(guó)這么長(zhǎng)，更沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家的運(yùn)營(yíng)環(huán)境如此復(fù)雜。“一些引進(jìn)車(chē)型難免‘水土不服’，需要再創(chuàng)新。”國(guó)鐵集團(tuán)總工程師葉陽(yáng)升說(shuō)，使用國(guó)外技術(shù)平臺(tái)，每一次升級(jí)改造，都繞不過(guò)軟件更新，有時(shí)還要請(qǐng)外方專(zhuān)家來(lái)解決。
多次參加國(guó)內(nèi)外高鐵會(huì)議、展覽，時(shí)任中國(guó)鐵路總公司總工程師何華武體會(huì)深刻：盡管我們掌握了和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組的技術(shù)，許多技術(shù)還是自主創(chuàng)新研發(fā)改進(jìn)的，但由于使用國(guó)外的技術(shù)平臺(tái)、采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步發(fā)展受到制約。
何華武對(duì)科研團(tuán)隊(duì)說(shuō)：“必須研發(fā)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組，把發(fā)展主導(dǎo)權(quán)牢牢掌握在自己手里！”
創(chuàng)新，勢(shì)在必行。
“消化吸收的目的是自主創(chuàng)新。從引進(jìn)的那一天起，我們就做好了自主研發(fā)的準(zhǔn)備。”葉陽(yáng)升說(shuō)，要盡快搭建由中國(guó)主導(dǎo)、具有中國(guó)特色的高鐵技術(shù)體系，其設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收、運(yùn)維必須遵循中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)怎樣打造？
車(chē)體、轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)，軟件自主開(kāi)發(fā)
“一列時(shí)速350公里的高鐵列車(chē)大概由4萬(wàn)多個(gè)零部件組成，涵蓋機(jī)械、冶金、材料、電力電子、化工、信息控制等眾多技術(shù)領(lǐng)域。”中國(guó)中車(chē)首席科學(xué)家王軍說(shuō)，加之我國(guó)特有的超大規(guī)模路網(wǎng)、復(fù)雜地理氣候條件、超長(zhǎng)距離持續(xù)高速運(yùn)行工況，高速列車(chē)自主研發(fā)面臨前所未有的困難。
以列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為例，其負(fù)責(zé)完成動(dòng)車(chē)組上的高壓、牽引、制動(dòng)、輔助供電、車(chē)門(mén)等的控制、監(jiān)視，以及車(chē)上所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)和顯示，作為動(dòng)車(chē)組的“大腦”，是國(guó)外技術(shù)封鎖的重點(diǎn)。
列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)，需要有一套仿真測(cè)試平臺(tái)。彼時(shí)，當(dāng)趙紅衛(wèi)向國(guó)外企業(yè)詢(xún)價(jià)購(gòu)買(mǎi)時(shí)，要么石沉大海音信全無(wú)，要么明確拒絕報(bào)價(jià)和出售。她不甘心，帶著團(tuán)隊(duì)從零做起，從方案設(shè)計(jì)、畫(huà)圖實(shí)施到接線(xiàn)測(cè)試等，僅用一年時(shí)間，就自己搭建起仿真平臺(tái)。
平臺(tái)建好了，但買(mǎi)不到網(wǎng)絡(luò)芯片、網(wǎng)卡。怎么辦？自己制作！網(wǎng)絡(luò)軟件的所有源代碼自己編寫(xiě)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的硬件和軟件全部自主化，使中國(guó)動(dòng)車(chē)組真正有了“中國(guó)腦”。
為降低噪聲，不同材料和結(jié)構(gòu)的隔音試驗(yàn)做了3000多次，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)興號(hào)時(shí)速350公里運(yùn)行，車(chē)廂噪聲最小低至65分貝；為降低車(chē)輛運(yùn)行阻力和能耗，對(duì)40多種方案進(jìn)行仿真分析和風(fēng)洞試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)阻力降低14%，人均百公里能耗降低20%；為實(shí)現(xiàn)整車(chē)諧波優(yōu)化控制，一次次設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、優(yōu)化，最終研發(fā)全新的控制插件，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平……
回首來(lái)路，復(fù)興號(hào)自主創(chuàng)新的征途上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了牽引、制動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)等核心控制和車(chē)輪、車(chē)軸、齒輪箱設(shè)計(jì)制造等關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)興號(hào)采用的254項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)占到84%。動(dòng)車(chē)組整體設(shè)計(jì)以及車(chē)體、轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵技術(shù)都是自主研發(fā)，軟件全部自主開(kāi)發(fā)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
復(fù)興號(hào)家族有多大？
設(shè)計(jì)生產(chǎn)動(dòng)車(chē)組零部件的核心企業(yè)超100家、關(guān)聯(lián)企業(yè)超2100家
2015年6月，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組揭開(kāi)神秘面紗，兩列復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組成功完成組裝、調(diào)試并下線(xiàn)。然而距離投用，還有漫漫長(zhǎng)路。
“高鐵不僅是設(shè)計(jì)出來(lái)的，更是試驗(yàn)出來(lái)的。”葉陽(yáng)升說(shuō)。國(guó)家鐵道試驗(yàn)中心、大西高鐵、鄭徐高鐵、哈大高鐵……1年多時(shí)間，復(fù)興號(hào)運(yùn)行約61萬(wàn)公里，相當(dāng)于圍繞赤道跑了15圈。
終于，在歷經(jīng)上萬(wàn)項(xiàng)仿真計(jì)算、地面試驗(yàn)、線(xiàn)路試驗(yàn)后，2017年，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組列車(chē)取得型號(hào)合格證和制造許可證，6月，以“復(fù)興號(hào)”命名的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組亮相。
2017年9月，復(fù)興號(hào)在京滬高鐵實(shí)現(xiàn)時(shí)速350公里商業(yè)運(yùn)營(yíng)；2019年12月，在京張高鐵實(shí)現(xiàn)時(shí)速350公里自動(dòng)駕駛；2021年6月，高原內(nèi)電雙源動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組開(kāi)進(jìn)西藏、開(kāi)到拉薩，復(fù)興號(hào)覆蓋31個(gè)省份……
今日的復(fù)興號(hào)，家族體系日益龐大——
涵蓋時(shí)速350公里、250公里、160公里不同速度等級(jí)；包括8輛、16輛、17輛等多種編組型式；分為動(dòng)力集中和動(dòng)力分散不同牽引模式；囊括標(biāo)準(zhǔn)型、高寒型、智能型等不同配置……復(fù)興號(hào)家族全方位滿(mǎn)足旅客出行需求。
今日的復(fù)興號(hào)，帶動(dòng)起“塊大力強(qiáng)”的軌道交通產(chǎn)業(yè)——
從研發(fā)、制造到運(yùn)維服務(wù)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)動(dòng)車(chē)組零部件的核心企業(yè)超100家、關(guān)聯(lián)企業(yè)超2100家，一個(gè)全球領(lǐng)先的軌道交通產(chǎn)業(yè)興起。
中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)4800億元左右，預(yù)計(jì)2025年可達(dá)6000億元左右。
今日的復(fù)興號(hào)，走出國(guó)門(mén)，成為國(guó)家名片——
2021年12月，中老鐵路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，復(fù)興號(hào)首次走出國(guó)門(mén)；2023年10月，基于復(fù)興號(hào)技術(shù)平臺(tái)研制的時(shí)速350公里高速列車(chē)在印尼雅萬(wàn)高鐵投用，中國(guó)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(guó)鐵路累計(jì)主持ISO、ICE和UIC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定修訂項(xiàng)目65項(xiàng)，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定修訂項(xiàng)目249項(xiàng)，國(guó)際鐵路聯(lián)盟高鐵領(lǐng)域全部11項(xiàng)系統(tǒng)級(jí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均由中國(guó)鐵路主持制定。
重溫歷史，展望未來(lái)，復(fù)興號(hào)為什么能？中國(guó)鐵路為什么能？
跨越，根植于新型舉國(guó)體制的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。
集中力量辦大事。復(fù)興號(hào)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(yīng)用，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、裝備制造到運(yùn)營(yíng)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(shè)”型蒸汽機(jī)車(chē)到“東風(fēng)”型內(nèi)燃機(jī)車(chē)、“韶山”型電力機(jī)車(chē)，再到和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組、復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組……不同型號(hào)、不同動(dòng)力的“火車(chē)頭”，在各個(gè)歷史時(shí)期承載著推動(dòng)國(guó)家發(fā)展的重要使命。
跨越，根植于工業(yè)實(shí)力的整體躍升。
軌道交通是裝備制造業(yè)中產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈、市場(chǎng)鏈最豐富的門(mén)類(lèi)之一。生產(chǎn)一列復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組，涉及工業(yè)體系的方方面面。從相關(guān)零部件造不出，到造到世界最好，復(fù)興號(hào)日益成熟的背后是我國(guó)工業(yè)實(shí)力的整體提升。
當(dāng)前，中國(guó)鐵路科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)正在全力推進(jìn)CR450高速動(dòng)車(chē)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(dòng)車(chē)組。
輪軌之上，動(dòng)力澎湃，創(chuàng)新的腳步永不停歇。
