为高铁打造一双隐形的翅膀

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  这是中国人创造的“等式”:
  5年=40年;
  3小时=11小时;
  1种=4种;
  ……
  5年,走完国际上40年高速铁路发展历程;3小时,跑完武广间曾需要11个小时的路途;集世界最先进的四种技术,中国人创造出独一无二的中国高铁品牌。
  
  中国,地域辽阔、人口众多,铁路是国民经济的大动脉和大众化交通工具,在铁路、公路、民航、水运、管道运输组成的综合交通运输体系中处于骨干地位,是国家最重要的基础设施之一。
  看看如下的数字就能说明问题:占全社会85%的木材、85%的原油、60%的煤炭、80%的钢铁和冶炼物资是靠铁路运输的。通过优先安排运输计划、优先配置车辆、优先装车、优先挂运、优先卸车等措施,铁路把90%的运力都投入到煤炭、粮食、冶炼、农用物资等重点物资的运输上来,以保证关系国计民生的物资运输,确保国民经济平稳运行和人民群众生产生活的需要。
  新中国成立60年来,铁路旅客发送量由年1.04亿人增长到14.6亿人,增长了14倍,货物发送量由0.58亿吨增长到32.9亿吨,增长了58倍。60年来铁路共完成旅客发送量461.5亿人,共完成货运量674.4亿吨。我国铁路以占世界4%的营业里程,完成了世界铁路25%的运输量。
  还记得2008年那场百年不遇的低温雨雪冰冻灾害吧,广州、深圳80万旅客滞留在春节探亲的路上,广州火车站人满为患。铁路部门停货车保客车,用内燃机车摆渡运输和借其他线路迂回运输的方式,把滞留在广州、深圳等地的35万旅客送回了家。
  别说春运期间或者长休假日,即使在没有雨雪灾害的平日,火车票也经常是一票难求。在铁路客运全面紧张的同时,铁路货运满足率不到35%。严酷的事实告诉人们,铁路发展相对滞后,运输能力严重不足,长期以来成为制约经济社会发展的“瓶颈”。
  我国13亿人口,只有8万多千米铁路,平均每个人拥有的铁路只有一根香烟长。由于铁路线路少,只能客货混跑,快车慢车混跑。我国铁路成了世界上列车与列车间隔时间最短、密度最大、最为繁忙的铁路。为了能够在既有线上多拉快跑,铁路部门想尽了办法:提高机车的牵引力、整治线路、改进信号设备、编制更加饱满的运行图……这一切的初衷,就是想千方百计地提高列车的行驶速度,增加载重量,最大限度地提高运输能力。
  从1997年4月1日开始,中国铁路实施了第一次大提速,其后又在1998年、2000年、2001年、2004年连续进行了4次大提速。
  先后共5次大提速的成功虽然极大地提高了我国既有铁路的运输能力,但进一步提速却受到了制约。主要原因归结于四点:一是我国没有时速200千米以上的牵引机车;二是客货列车混跑制约了客车的提速,行驶速度慢的货车总要避让快速通过的客车,影响货运;三是既有铁路的线路条件也不适合把速度提得太快,而对既有线路的改造工程巨大又对现有运输产生影响;四是既有铁路平交道口多、线路封闭条件差,列车再提速,制动距离延长容易发生安全隐患。还有当列车时速超过200千米之后,地面上架设的信号灯一晃而过,看也看不清了,信号系统也要做较大的改进。种种原因告诉铁路部门的决策者,在既有铁路挖潜提速已经走到了尽头。出路只有一条,就是另起炉灶,研制高速动车,修建高速铁路,实现客货分线。
  从世界范围看,速度作为交通运输现代化的重要标志之一,往往在很大程度上影响着某种运输方式或某种交通工具的兴衰。铁路自诞生以来,正是由于它在运输速度和运输能力上的巨大优势,才在很长的历史时期内成为世界各国交通运输的骨干,极大地推动着社会进步和历史进程。
  放眼世界,20世纪中叶以来,世界铁路以高速客运为突破口开始了新一轮的复兴。高速铁路的问世,使一度被人们称为“夕阳产业”的铁路焕发了青春,出现了新的生机。客运高速化是世界铁路发展的趋势。在许多国家,越来越多的旅客把乘坐舒适便捷的高速列车作为出行的首选。
  建设现代化的中国铁路,必须在速度上“突出重围”。高速铁路具有速度快、运量大、节约土地、节能环保等明显优势。发展高速铁路,符合中国经济社会发展需要,对于构建现代综合交通运输体系,实施可持续发展战略,建设创新型国家具有重要作用。
  2003年,我国政府作出了加快发展铁路的战略决策。2004年1月,国务院原则通过的《中长期铁路网规划》,第一次提出到2020年建设高速铁路1.2万千米的发展目标。紧接着于4月召开的国务院会议,提出了加快我国铁路机车车辆装备现代化的总体要求:“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”。在会议《纪要》中,确定引进时速200千米以上高速动车组技术。我国发展高速铁路的帷幕就此拉开。
  
  站在巨人的肩膀上
  
  当我国即将踏上高速铁路的征程时,面临着两条路可走:一条路是完全依靠我国自身的力量研制,另一条路是在引进国外先进技术的基础上创新。要想完全靠自己的力量研发,不是不可以,时间会很长,估计需要15~20年。这样一个研究周期,很难满足国民经济对铁路运输发展的要求。
  看看我国高速铁路2004年起步时,我国铁路机车车辆装备工业的制造水平:虽然自主研制出了动车组样车,基本掌握了时速160千米机车车辆的成套技术,但在时速200千米及以上高速动车组和大功率交流传动机车的系统集成、转向架、网络控制、交流传动、制动等关键技术上,与国外先进水平还有很大差距。
  要在高起点上起步,就要借鉴国外先进技术,引进、消化、吸收后再创新,这对我们民族工业的发展来讲,是一条捷径。就是说要站在巨人的肩膀上再往上攀登。可是有哪一个国家会心甘情愿地把自己多年苦心研究的成果,特别是核心技术拱手让人呢?
  清醒的中国铁路决策者们源于知己知彼。世界上有4家高铁巨头:西门子、阿尔斯通、川崎重工和庞巴迪;我国有35家机车车辆厂、18个铁路局。如果我国的这些企业和4家跨国巨头分头谈判,就像单根筷子没有力量,会被卖方各个击破。铁道主管部门认为,我国铁路市场这么大,中国铁路的买家用一个声音说话,就可形成战略买家。所谓战略买家,购买量巨大,一张订单可能会决定某家企业的命运。故下令:任何一辆车,任何一个配件,都不能分散购买。一声号令,35家机车车辆厂和18家铁路局绑成了一把筷子。
  惊心动魄的谈判开始了。西门子公司自恃技术先进,开出了天价,直到开标前一夜,仍不肯让步。铁道部首席谈判代表告诫西门子公司,如果技术转让费不降到1.5亿欧元以下肯定出局。西门子不以为然。次日一开标:阿尔斯通、川崎、庞巴迪中标,西门子出局。消息传到德国,西门子股票狂跌,谈判团队被集体解雇。一年后,铁道部第二轮时速300千米及以上动车组竞标,西门子再次来到中国,在技术转让上完全达到了中方要求。这次成功的引进让我国节省了100亿元人民币。2005年11月10日,中德两国领导人共同在柏林签署了时速300千米及以上高速动车组采购合同和技术转让协议,市场换技术取得了双赢的成果。
  高速道岔是保证高速列车平稳转线或快速通过的关键设备,全世界掌握高速铁路道岔核心技术的只有法国和德国的两家跨国公司。一个不转让,另一个要价高,让你买不起。这两家跨国公司甚至打起了收购我国宝鸡桥梁厂和山海关桥梁厂的算盘,以垄断高速道岔技术和市场。
  铁道部决定:要两条腿走路,在进行引进谈判的同时,启动国产高速道岔自主创新项目。中国铁路集中了铁道科学研究院、西南交通大学、山海关桥梁厂、宝鸡桥梁厂等单位的多位道岔技术专家,昼夜奋战联合设计攻关。18号道岔在很短的时间里研制出来了,250千米时速的列车可以安全通过。
  宝鸡桥梁厂的领导把法国专家请到了厂里,请他看中国制造的高速道岔,并告诉他们,虽然产品还差你一点,但等我们赶上来,你的技术就没用了。法国人睡不着了,连续三天晚上到车间去看。他们惊叹中国人的创造力,再不转让,就会失去中国的市场。法方马上调整了策略,同意了技术转让。
  中国人靠聪明才智、攥紧的“拳头”和中国铁路这块巨大的市场,牢牢掌握了一系列技术引进谈判的主导权,用最低的成本引进了世界上最先进的高速铁路核心技术。
  
  走前人没有走过的路
  
  引进了的技术并不等于就是自己的技术,“水土不服”在世界上屡见不鲜。韩国人为了最大限度地为本国厂商创造机会,只引进了法国高速列车的核心部分,而其他部分及道路、供电系统则采用国内技术。
  由于车辆系统与道路系统不兼容,法国的技术到了韩国表现出“水土不服”,自2004年开通运营后,韩国高铁故障不断、运营亏损。我国台湾高铁的教训也非常深刻。台湾高铁是日本技术和欧洲技术的“混血儿”,它最大的问题在于日本技术和欧洲技术无法兼容,造成了极大的安全隐患,最后由日本技术主导,风风雨雨十余年才建成通车。
  前车之覆,后车之鉴。中国铁路吸取了世界上引进技术的经验教训,把引进消化吸收再创新、自主创新、集成创新结合起来,找到了一条符合中国国情路况的成功之路。
  高速铁路动车组有九大关键技术:动车组系统集成、高速转向架、牵引变压器、牵引和辅助变流器、车体、牵引电机、牵引控制系统、列车网络控制系统、制动系统。2006年7月,中国南车四方厂生产出第一列时速250千米和谐号CRH2A动车组列车。不到3年,时速200~250千米的和谐号CRH2、CRH1、CRH5型动车组列车相继亮相,并在2007年4月18日开始的中国铁路第六次大提速中发挥了骨干作用。
  引进和国产化之快让国外同行震惊,而此时站在巨人肩膀上的中国铁路并没有停止脚步,通过消化吸收再创新,开始向更高的目标——运行速度的世界纪录发起冲击,走前人没有走过的路。那时世界上高速铁路的平均运营时速都不超过300千米。中国铁路把目标定在了时速300千米以上。
  引进的原型车最高运营时速250千米,要提高到300千米以上,就完全靠中国人自己了。比如高速列车空气动力学研究项目,中国科学院院士卢强感慨地说:“从提出项目建议到交出研究报告只用了半年时间,且两个月后就应用在了和谐号高速动车组列车上。这样的研制速度我从来没有见过。”这只是中国高速铁路自主创新的一个缩影。
  为了让动车组在时速300千米时速以上持续运行,我国工程专家优化了牵引系统的参数设计,使启动加速和持续高速运行能力得到大幅度提高。根据仿真计算及动应力测试结果,进行了裙板、设备仓底板等部件的优化,增加了抗疲劳强度。细到每一个部件,甚至每一个螺栓、垫圈,都保证在长距离持续高速运行中安全可靠。2008年4月,第一列国产时速350千米CRH3动车组在中国北车唐山厂下线。2010年8月,首批CRH380A新一代高速动车组在中国南车四方长竣工下线。
  不仅仅是动车组,高速铁路涉及工务工程、牵引供电、通信信号、系统设备、运营调度、客运服务六大系统。为此,自2004年以来我国铁路系统围绕高速铁路建设安排了110项重大科研课题,持续开展了高速铁路技术自主创新工作。如通信信号,它是高速铁路的顺风耳和千里眼。高速铁路的起停快慢都要靠通信信号。尤其是在京津城际、武广高铁列车运营时速达到350千米,每秒钟行驶90多米,靠传统信号不行,要靠列车自动控制系统。而列控技术只被法国、日本、德国等少数国家所垄断,转让技术需数十亿元。2007年底,在铁道部的领导下,由中国铁路通信信号公司牵头,北京交大、中国铁道科学研究院等组成攻关组,攻关组成员平均年龄只有27岁。就是这群小小年纪的年轻专家办成了大事,实现了中国人的梦想。破世界纪录、运行时速350千米的武广高速铁路用的就是我国自己的列车自动控制系统。这个系统可以对列车前方32千米范围内的线路和车辆情况进行自动报告和预警,满足时速350千米以上、动车组行车间隔3分钟以内的列车运行指挥和控制要求,并能使动车组在5千米内安全停车。
  至2010年第七届世界高速铁路大会在北京召开之际,中国高速铁路的营运里程已达到7531千米。中国成了全世界高铁营运里程最长且运营速度最快的国家。百年前,中国近代科技先驱、“中国铁路之父”詹天佑的伟大理想“不让欧美以前驱,岂仅偕扶桑而并骑”,在站起来的中国人面前变成了现实!
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