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CRH:中国式自主创新

2008-08-10 07:35 作者:魏一平 陈超 2008年第28期
7月22日,大暑。天气预报说北京开始进入一年中最热的季节,但35摄氏度的高温并没有消减人们对京津城际快线的好奇与热情。上午8时,由外交部和铁道部组织的近百名境外记者齐聚北京南站,一睹“亚洲最大火车站”与“世界上运营速度最快列车”的风采。

即将行驶在京津城际快线上的高速列车有两种:一种是由德国西门子公司与中国北车集团唐山机车车辆制造厂(简称“北车唐山”)联合研制的CRH3型时速350公里动车组列车;另一种是中国南车集团四方机车车辆股份有限公司(简称“南车四方”)自主研制的CRH2型时速300公里动车组列车。“CRH”,意即中国铁路高速列车(China Railway High-speed),以“引进、消化、吸收、再创新”的模式完成了中国式的自主创新。

350公里/小时的意义

7月22日,大暑。天气预报说北京开始进入一年中最热的季节,但35摄氏度的高温并没有消减人们对京津城际快线的好奇与热情。上午8时,由外交部和铁道部组织的近百名境外记者齐聚北京南站,一睹“亚洲最大火车站”与“世界上运营速度最快列车”的风采。

尚未完工的北京南站里一片忙碌景象,为了赶在8月1日京津快线通车时投入使用,这里正在进行最后的大决战。铁道部副总工程师兼运输局局长张曙光一出现便被围了个水泄不通,面对五花八门的问题,张曙光大都笑而不答:“待会儿大家上车体验后自有判断。”

9时许,我们搭乘的CRH3型动车组列车缓缓驶出北京南站。单单从外形上看,这列车与普通动车组列车并无明显区别,白色流线型车身上涂写着“和谐号”3个大字。车厢内的座椅可以自动调节角度,隐形照明系统散发出柔和的光亮。穿着与空姐类似制服的列车员饶有兴致地带领参观酒吧车厢、残疾人专用厕所及婴儿护理桌。但是,看得出,境外记者们的关注点并不在此。

10分钟后当车窗外的景致以越来越快的速度向后飞逝时,大家开始议论起来。这时,车厢里传来张曙光的声音:“现在列车时速已经达到350公里,比飞机起飞时的速度还要快。”

目前,列车运行速度的世界纪录由法国保持。2007年4月3日,由阿尔斯通等公司联合制造的“V150”列车在刚刚竣工的巴黎——斯特拉斯堡东线铁路264公里处启动,行驶73公里后,时速达到574.8公里,从而打破了17年前创下的515.3公里的世界纪录。“但这只是列车试验阶段在某一区间达到的瞬间速度,并非常规运营速度。”张曙光解释说,“目前,日本新干线的运营速度在320公里左右,法、德等欧洲国家的高速列车运营速度在300公里左右,中国的CRH3运营速度将达到350公里,成为世界上运营速度最快的高速列车。”

据铁道部工作人员介绍,开行后的京津城际快线全长120公里,按照设计要求,列车运行速度要控制在半小时之内。“这就要求在相当一段距离内,列车以每小时330~350公里的速度运行。”在前不久的试运行中,这列由北车唐山借鉴西门子技术制造的CRH3,跑出了394.3公里的最快时速,不仅刷新了中国轨道交通的速度纪录,也就此创造了世界运营铁路的最快时速。

让众多境外记者惊诧的还不仅是这个“世界最快”。“通过与德国西门子公司的合作,中国已经掌握了高速列车的牵引控制、牵引变压等9项关键技术以及列车网络控制和制动系统等配套技术,中国成为世界上少数几个能够拥有高速列车知识产权的国家之一。”张曙光的一席话立刻引来境外记者们更大的惊讶。一位西班牙电视台记者似乎对这个表述有些困惑,他用略显生硬的普通话追问铁道部新闻发言人王勇平:“这列车到底是不是中国人自己做的?”得到的答复是:“中国人自主研制,其间借鉴了国外技术。”回过神来后,他跟我们调侃道:“西班牙太慢了,还是中国快。”

以市场换技术

显然,这位西班牙记者所感慨的并不仅仅是列车速度,还有中国高速列车技术的发展速度。目前行驶在中国铁路上的高速列车主要由4种车型构成:加拿大庞巴迪—四方—鲍尔(BSP)联合生产的CRH1;南车四方联合日本川崎重工生产的CRH2;北车唐山联合德国西门子生产的CRH3;北车长客联合法国阿尔斯通生产的CRH5。铁道部提供给我们的材料显示,从技术引进到吸收、消化再到自主创新,高速列车的中国制造之路用了仅仅3年多的时间。

根据中国铁道科学研究院首席专家、机车车辆研究所研究员黄强的介绍,早在上世纪90年代中期,我国科研人员就制定了高速列车的相关技术参数,从运行稳定性、制动系统、动力系统等方面做出了技术规范。“但囿于当时的制造技术跟不上,虽然有想法,仍不能付诸于实施。”黄强对我们说。

据一位不愿透露姓名的业内人士反映,上世纪末,在当时中央大型垄断企业分拆的浪潮中,隶属于中国铁路机车车辆制造总公司的34家企业被一分为二,基本以南北地域为界,渗透进资产剥离,成立南北两大机车集团,总部均位于北京。“虽然铁路系统的政企分离仍未完成,但通过这次分拆,毕竟形成了一定的竞争局面。”上述业内人士说。这一变化,在此后铁道部所走的“以市场换技术”之路中开始显露效果。

2005年11月11日,德国的狂欢节。当日,国家主席胡锦涛出访德国,中国铁道部与西门子签下6.9亿欧元(折合人民币63.5亿元)的框架协议,中方购买60列高速列车。这也是中国铁路首次引进时速300公里以上的高速列车。

将时间拉回到一年前的动车组第一次招标,西门子无疑是最大的输家。据谈判中方负责人张曙光事后回忆,围绕北车长客股份(长春轨道客车股份有限公司)展开竞争的是西门子公司和法国的阿尔斯通,起初西门子似乎志在必得。虽然两家的谈判已经持续了一年多,但始终因为技术转让问题无法达成一致。西门子要求以购买长客22%~35%的股份为前提,而且对牵引系统等关键技术的转让设置了诸多条件,并在谈判中开出了每列原型车3.5亿元人民币、技术转让费3.9亿欧元的高价。

与西门子相比,法国阿尔斯通公司提供的列车寿命长达30年,执行UIC和EN等国际通用标准,同时承诺向长客转让AGV(时速达350公里)技术,双方“联合设计、合作生产,法国将提供技术图纸和文件”。在法国人的方案中,中方企业从少量引进整车、部分散件组装到最终完成大规模国产,并向中方提供303.5人/月的技术培训和276.5人/月的技术支持。

最终的结果,当年招标140列动车组,共分成7包,日本和法国各获得3包,加拿大的庞巴迪也获得1包,德国人一无所获。

同样是在这次竞标中,由日本川崎重工、三菱电机、日立电气、伊藤忠商社、三菱商社和丸红商社6家企业组成的“小联合”SPC(特殊项目公司),以带有提升空间的高铁技术战胜法国阿尔斯通,成为南车四方的合作伙伴。南车四方提供给我们的材料显示,南车四方中标并承担了60列时速200公里及以上动车组的制造任务。

不过,德国人似乎不甘心放弃诱人的中国铁路市场。2005年3月,京津城际高铁项目宣布的第二天,西门子交通技术集团副总裁赛恩斯立即表达了向中国转让高速铁路相关技术的意愿。西门子在价格和技术转让策略方面做出重大调整,给出的转让价格是每列原型车2.5亿元人民币,同时以8000万欧元的技术转让费转让关键技术,终于在铁道部第二次动车组招标中赢得大单,这才有了狂欢节上那一幕。根据合同,该项目工程设计和计划工作将在德国爱尔兰根的工厂进行,首批3列机车和一些重要部件将在德国制造,其余57列将在北车唐山进行。

南车四方在第二次招标中仍旧是大赢家,一举拿下60列时速300公里及以上动车组的合同。据其提供给记者的材料显示,首列国产时速300公里及以上动车组成功下线后,南车四方已迅速转入批量化生产阶段。

CRH的创新

张曙光告诉记者,这几天他忙得团团转,“许多中央领导都想坐坐自己生产的高速列车,他们与广大铁路人一样,盼这一天盼得太久了”。作为代表西方发达国家先进科技的名片,体验高速列车已经成为我国领导人出访日、德、法等国家时的“固定项目”。

据张曙光介绍,高速列车技术涉及空气动力学、列车控制、电力供给、高速转向架、车辆调度、系统安全性等许多世界难题。与日、德、法、加等国进行技术合作4年后,中国人已经实现了诸多创新。“最引以为豪的是,我们建立了一套以高速列车为核心、以乘客安全与舒适度为目标的系统动力学理论。”张曙光在接受我们专访时说,“任何国家的技术转让都不会把基础理论告诉你,这一点只能靠自己。”以至于前几天日本14位高铁专家前来试乘后都颇感惊讶:“做梦也没想到中国高铁发展如此之快,甚至已经超过日本。”

为了适应中国人口多的国情,在研制CRH时将西方2.9米宽的车体改为3.3米,以8节车厢编组,从而使其成为世界上断面最大、荷载人数最多的高速列车。“这就意味着它所带来的阻力、振动、噪音最大,所需动力最大。解决了这些问题,是我们高速列车的一大创新。”张曙光说。此外,高速列车以每秒100米的速度运行,前后车之间的间隔只有3分钟,“如何有效控制,既要保证安全距离,又要保证效率最大化,也是需要全力攻克的难题”。在即将开通运行的京津城际快线上,中国在利用既有的轨道电路技术基础之上,吸收欧洲高速列车的控制系统电子元件,创造性地开发了自己的控制系统CTCS-3(Chinese Train Control System-3)。

“安全始终是我们进行设计研制时的第一目标。”张曙光强调。为了保证列车高速运行途中的可靠性,现在的CRH速度仍旧保留了30%的提速空间。利用自主研发的故障导向安全系统,一旦某节车厢出现小故障,其运行系统将自动切断,而如果出现影响列车运行安全的故障,列车将自动停止。

与此同时,对列车驾驶员的要求也更为苛刻。从去年开始,铁道部从原有200公里动车组司机中挑选出170名进行培训,最后有101人取得驾驶合格证,再从中挑选出70名负责京津快线列车驾驶。“虽然列车的驾驶系统都是电脑设计好的,自动运行,但为了要求驾驶员注意力高度集中,我们要求列车司机每10秒钟踩一下脚踏板,如果不踩就自动报警,再不踩的话列车就自动停下。”

与国外厂商合作所带来的影响并不仅限于此。上述业内人士提醒我们注意这一模式的积极之处:“国内工厂的装备水平、制造技术达到了世界先进水平,通过与世界顶尖企业合作,制造业开了眼界。”南车四方提供的材料显示,近年来,南车四方总计拿出近2000万元,先后选派近500名优秀员工到国外进行技术交流与培训,组织3.13万人次参加国内培训。而北车唐山,这个建于1881年的中国第一个铁路工厂,在经历了唐山大地震的沉痛打击之后几乎一蹶不振,现在靠着与西门子的合作一跃成为铁道部重点扶植企业,制造水平也已逼近世界一流。

2008年2月26日,科技部与铁道部签署《中国高速列车自主创新联合行动计划合作协议》,意在“建立并完善具有自主知识产权、国际竞争力强的时速350公里及以上中国高速铁路技术体系,加快实现引领世界高速铁路技术发展的目标”。根据铁道部制定的“十一五”规划,预计到2010年,将有700组高速列车行驶在中国的铁路上。“未来5年,世界高铁的技术领地必将在中国,因为从来没有一个国家有如此大的市场容量。”这句从日本高铁专家嘴里说出来的话,让张曙光感到很欣慰。

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