“高鐵技術(shù)樹起國際標桿”。6月24日，“復(fù)興號高速列車”摘取2023年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎。
如今，復(fù)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(fù)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(fù)興號最快4小時18分可達；貴南高鐵，復(fù)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(gòu)時空。截至2023年底，復(fù)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(lǐng)跑，復(fù)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(fù)興號？
國外技術(shù)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(shù)，相繼引進日本、法國、加拿大和德國的高速動車組技術(shù)。
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(fù)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(shù)平臺。基于不同平臺研發(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(fù)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。”國鐵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(fù)雜。“一些引進車型難免‘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(shù)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(nèi)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(shù)，許多技術(shù)還是自主創(chuàng)新研發(fā)改進的，但由于使用國外的技術(shù)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(dǎo)權(quán)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。”葉陽升說，要盡快搭建由中國主導(dǎo)、具有中國特色的高鐵技術(shù)體系，其設(shè)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(zhuǎn)向架等關(guān)鍵技術(shù)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(shù)領(lǐng)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(fù)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(luò)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(shù)封鎖的重點。
列車網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(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，團隊實現(xiàn)了中國標準動車組列車網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)的隔音試驗做了3000多次，最終實現(xiàn)復(fù)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(shè)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(lǐng)先水平……
回首來路，復(fù)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(luò)等核心控制和車輪、車軸、齒輪箱設(shè)計制造等關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)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(shè)計以及車體、轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵技術(shù)都是自主研發(fā)，軟件全部自主開發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
復(fù)興號家族有多大？
設(shè)計生產(chǎn)動車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，中國標準動車組揭開神秘面紗，兩列復(fù)興號動車組成功完成組裝、調(diào)試并下線。然而距離投用，還有漫漫長路。
“高鐵不僅是設(shè)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(fù)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(fù)興號”命名的中國標準動車組亮相。
2017年9月，復(fù)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(nèi)電雙源動力集中動車組開進西藏、開到拉薩，復(fù)興號覆蓋31個省份……
今日的復(fù)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(fù)興號家族全方位滿足旅客出行需求。
今日的復(fù)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(wù)，設(shè)計生產(chǎn)動車組零部件的核心企業(yè)超100家、關(guān)聯(lián)企業(yè)超2100家，一個全球領(lǐng)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(yù)計2025年可達6000億元左右。
今日的復(fù)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(fù)興號首次走出國門；2023年10月，基于復(fù)興號技術(shù)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(lǐng)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(fù)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(fù)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(yīng)用，從規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、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(shè)”型蒸汽機車到“東風”型內(nèi)燃機車、“韶山”型電力機車，再到和諧號動車組、復(fù)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(fù)興號動車組，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。
