中国高铁|让中国高铁装上“中国心”

《中国经济周刊》 记者郭志强 | 湖南报道

根据中国国家铁路集团有限公司近日公布的数据，中国铁路总里程将突破16万公里，高铁里程近4.6万公里，稳居世界第一。

从落后到跟随再到引领，中国铁路走过了一条漫长而艰难的科技自立自强之路。

1949年，中国可统计的4069台机车分别来自9个国家的30多家工厂，机车型号多达198种，被称为“万国机车博物馆”。直到1958年12月28日，我国第一台电力机车“韶山型”电力机车才诞生。

1978年，邓小平访问日本。途中，他坐上日本新干线后感叹：“一个字，‘快’。像是有人在推着我们跑，我们现在很需要跑。”

同一年，原铁道部部长傅志寰随团出国时发现，“我们当时最高速度100公里，人家一跑200公里，这就非常吃惊，感到落后了”。

高速铁路在中国人心中埋下了一颗种子。1990年底，原铁道部出台了《京沪高速铁路线路方案构想报告》，并成立了高铁办，开启我国高铁的探索之路。此后，经过大量探索，我国陆续研制成功“中华之星”“先锋”“蓝剑”等国产高速列车，为我国高铁的进一步发展沉淀了诸多技术储备。

2003年左右，高铁引进过程确定了“先僵化，再固化，后优化”的路线，每花1元钱引进技术，就再花3元钱进行消化、吸收和再创新，从而跳出“引进再引进”怪圈。

2004年，我国引进加拿大、日本、法国和德国的高速动车组技术，希望走一条“引进消化吸收再创新”之路。消化吸收的目的是自主创新。2007年，和谐号动车组列车正式上线。

然而，我国路网规模大、地域分布广、外部环境复杂等特性，对高速铁路的安全性、可靠性和运输效率等提出了更高要求。从高铁大国迈向高铁强国，亟需完全自主、性能优越的高速列车，实现世界最高商业运营速度。

从1990年铁道部开始擘画高铁蓝图到2012年启动中国标准动车组（复兴号）研制，中国高铁自主创新的步伐一直没有停止，经过20多年的积累，具备了完全自主创新的能力。复兴号的诞生可以说是其时已至，其势已成。

2017年，复兴号精彩亮相，展示了我国高铁自主研发的科研成果，成为我国自主创新的一个成功范例。复兴号是首次以中国标准为主导制造的时速350公里的动车组。复兴号从启动研发到最终定型，整整5年时间，历经503项仿真计算、5278项地面试验、2362项线路试验。复兴号的问世，标志着中国铁路技术装备达到了领跑世界的水平。有一项数据很重要，那就是复兴号采用的254项重要标准中，中国标准占84%。

随着一项项关系高铁运行“心脏”和“大脑”的关键技术取得国产化突破，如今，中国高铁已经有了“中国心”。

当前，以中国中车为代表的企业正在加速生产新一代复兴号列车（CR450）样车，2024年年底有望正式下线，众多崭新科技届时将闪亮登场。

回顾中国高铁的发展历程，科技自立自强是关键。科技的强大是多少钱都买不来的，唯有靠中国人自己发愤图强，真正掌握核心技术，才能在世界高端技术领域占有一席之地，才能在激烈的竞争中胜出。

亲历者：冯江华中国中车首席科学家

1989年，我大学一毕业就进入轨道交通领域，从此投身于中国高铁自主创新的全过程。我30多年的科研经历几乎完全贴合我国高铁的发展之路，扎根轨道交通牵引与控制系统这一核心领域，亲历了我国高速列车核心技术的持续创新和跨越。我深刻体会到，核心技术是买不来、要不来和讨不来的，只有通过艰苦自觉的科研创新，才能掌握最先进的技术。

从“心脏”和“大脑”，为高铁做技术准备

1990年底，原铁道部成立了高铁办。彼时的中车株洲电力机车研究所有限公司（下称“株洲所”）有些同事进了高铁办，我也是那时候第一次接触高铁发展的初始信息。

当时，我刚大学毕业，种种因缘际会到了现在的株洲所，从此进入列车牵引与控制系统这一领域。

牵引与控制系统是实现轨道交通车辆能量转换的关键，它决定了车辆的速度和性能，被形容为电力机车的“心脏”和“大脑”。因此，这也是国外技术封锁的重点。

20世纪90年代初，我国轨道交通技术相对于国外还比较落后。一进株洲所，我刚好赶上交流传动技术攻关项目启动，参与了我国轨道交通由直流传动向异步交流传动升级换代的工程。我受命主持原铁道部“交直交电传动微机控制系统及其模块化研究”课题，牵头组织大功率异步牵引控制技术的研究，组建了国内最早的电力牵引高性能交流传动控制技术研究与工程实践团队，走上了一条自主探索之路。

不过，我们当时研究异步牵引控制技术并不是仅仅为了高铁。牵引技术是一种通用的技术，最终应用到高铁上是水到渠成的事。

那个时候，我们几乎没有任何可借鉴的资料，很多原理性试验只能“摸着石头过河”，甚至连试验结果的准确性都无法判断，只能靠查询国外文献来佐证。

在这样的情况下，我们夜以继日地开展了不计其数的中小功率样机系统试验研究，攻克了低开关频率下电机磁链和转矩高实时控制等关键技术，确立了自主异步牵引控制技术模式，实现了我国大功率交流传动控制技术的从无到有，使我国成为少数几个掌握该技术的国家之一。该技术装备于中华之星，后来在和谐号实现自主替代、批量应用。

2003年10月，我国自建的第一条高速铁路——秦沈客运专线竣工运营，为中华之星的研制提供了绝佳的试验条件。我们在实验室和试验现场两个战场同步开展了大量试验研究，最终我们成功攻克了系列关键技术，并创造了当时的“中国铁路第一速”——321.5公里/小时。

虽然中华之星研制出来后仅两年就停运了，但它这8年的研制为中国高铁发展积累了宝贵的技术和人才，为此后进入“引进消化吸收”时期奠定了很好的基础。如果没有中华之星，后面引进和谐号时，很多技术可能无法理解和掌握，也难以进行国产化和创新。

“引进消化吸收再创新”，掌握主动权要靠自主研发

2004年，我国高铁发展进入以和谐号为代表的阶段。

在研究和谐号的初期，外方技术支持有限，中方技术人员承担了很多问题的解决工作。在消化吸收的第一阶段，我们的主要任务是服务和谐号的国产化制造、运营等，深入了解高速列车的运营边界条件和应用需求。我们坚持不懈地进行自主研发。外方并不会把核心的产品设计技术和控制技术传授给中方。因此，株洲所组织团队齐头并进地进行自主研发，以避免受制于人。

例如，在和谐号的控制系统方面，我们不断改进和优化控制策略，提高列车的运行效率和安全性。我们还通过优化算法解决了电机超温问题，部分技术实现了对国外的超越。

我还记得高寒动车组原进口牵引技术在兰州至乌鲁木齐运用时，出现电机超温失效的问题，无法满足兰新线长大坡道持续高速运行需求，而系统配置已固化，无法变更硬件。我和团队大胆提出新的控制策略，在硬件不变条件下，只替换自主控制软件，使得电机功率增加20%、温升降低25K，解决了全局高能效牵引行业难题。

博采众长的和谐号实现了中国高铁的加速发展，然而，由于使用国外的技术平台、采用国外标准，我国高铁的进一步发展受到制约。比如说，和谐号引进时有4种车型，标准不统一，零部件不通用，给运营维护带来很大挑战和成本。

复兴号：迈出从追赶到领跑的关键一步

2012年开始研发的复兴号是我国高铁从追赶到领跑的关键一步。

我受命主持研发复兴号牵引与控制系统。我和团队奔赴全国十数个铁路局、动车段调研，跟车添乘、测量，采集列车复杂、多变的运行工况数据，先后攻克一系列关键难题，打造了完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台，使复兴号的速度、加速度、牵引动力等关键指标领先国际同行。

创新永无止境，我们瞄准了更高的目标。2011年，株洲所受命参与国家“863计划”之“高速铁路重大关键技术及装备研制重点项目”，承担高速动车组用永磁牵引系统的研发工作。

永磁牵引具有能耗低、噪音低、功率密度大等优势，是更高速列车的必然选择。对轨道交通牵引技术来说，永磁牵引系统是一场革命，谁拥有永磁牵引系统，谁就拥有高铁的话语权。

其实，我们最初关注到永磁牵引系统是2003年，但那时已经晚了别人差不多10年。为避免我国牵引传动技术重陷“落后、追赶”的被动局面，株洲所组建国内第一支永磁牵引系统研发团队，开展牵引系统向永磁升级换代的研究。当时，大功率永磁牵引技术属于前瞻性核心技术，发达国家对研究成果严格保密，没有任何可以借鉴的资料，也缺少研发测试用的相关设备，研究团队只能“摸着石头过河”，不少数据仍要依靠比较原始的笨办法。比如说，电机升温试验一做就是五六个小时，电机温控数据就靠人工全程蹲守来慢慢记录积累。

研发团队成立8年后，也就是2011年底，中车株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车，实现了国内轨道交通领域的首次应用，结束了中国铁路没有永磁牵引系统的历史。当年，株洲所受命承担高速动车组用永磁牵引系统的研发工作。2013年12月，株洲所成功开发出可用于时速350公里高铁动车的永磁牵引系统。

2015年，中国铁路总公司组织专家鉴定，这套永磁同步牵引系统使我国高速铁路拥有了世界上最先进的牵引技术，有力提升了我国高速铁路的技术水平，再次向世界表明我国高速铁路完全具备自主创新的技术能力，让我国成为世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家。

为持续巩固高铁领跑全球优势，由国铁集团牵头实施的更高速度高速列车（CR450）科技创新工程正在全面推进。2023年6月，试验列车跑出了单列时速453公里、相对交会时速891公里的世界新纪录，牵引动力采用的正是永磁牵引技术。

（本文刊发于《中国经济周刊》2024年第18期）

（文章来源：经济网-中国经济周刊）

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