中國軌道交通裝備要從“芯”開始，走自主創新之路——同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院顧問院長劉友梅院士談軌道交通發展

2012年1月28日，劉友梅院士接受本刊專訪

劉友梅是中國電力牽引技術領域的開拓者之一。他在我國電力機車行業的龍頭企業——株洲電力機車有限公司工作了整整50年，主持并實現了我國第一代電力機車的三次重大技術改進、定型和第二代電力機車研制開發，主持了第三代電力機車的研制開發和型譜化，主持我國第四代電力機車的研制開發過程，實現了我國鐵路電力機車交流傳動技術“零”的突破，從而使我國鐵路電力牽引動力實現了從常載到重載，從普速到高速，從交直傳動到交－直－交傳動，從進口到出口的四次歷史性跨越。年逾花甲仍被國家委以重任，主持和研制“中華之星”高速列車，為中國自主研發高速電力機車和軌道交通事業發展作出了卓越的貢獻。曾先后榮獲“全國優秀科技工作者”、“全國勞動模范”等稱號和“詹天佑科技成就獎”、“詹天佑科技大獎”、“光華工程科技獎”、“何梁何利科技進步獎”等獎項。對于事業，對于人生，用他自己的話來講：“我一生只做了這件事，只想盡心盡力把它做好。”

自主創新是軌道交通發展之路

劉友梅曾在一個學術研討會上這樣表述：“借鑒和學習是必要的，更需要的是我們自己的實踐與創新。因為無論任何事，都可以搬得來，學得來，但不一定完全符合國情，所以還要靠自身的實踐和創新。”曾經創造了多個“鐵路第一速”的劉友梅，對現在時常出現在各種媒體、學術文章中的“國產化”、“完全知識產權”、“自主化”等詞匯和概念有自己的理解，他認為它們之間不能混淆。例如，2002年研制的“中華之星”并不是“國產化”高速列車，而是核心技術自主化的高速列車。因為“國產化”是針對技術引進而言的。技術引進，第一步就是實施國產化，實際上是本地化，實現國產化替代，但在技術上沒有擺脫對國外的依賴。‘完全知識產權’的提法，則是一種不自信的表現。劉友梅說：“‘自主化’是在消化吸收外來技術基礎上的再創新，其標志是融合匯聚相關技術成果，掌握了核心技術，并能形成具有市場競爭力的產品。目前我國的高速鐵路，雖然已經大量生產，但有一些我認為還只能說完成了國產化的過程，還不能說已經自主化了。”

劉友梅介紹說，南車集團自主研制生產的380A型車，之所以在京滬高鐵運行中能夠成功，其秘訣就在于核心技術自主化。有一個案例可以借以說明，京滬高鐵通車初期階段，南車CRH380A動車組的故障率是每百萬公里1.06件，而北車CRH380B動車組是每百萬公里18.7件，并造成CRH380B動車組54列召回。當然，南車研制的高速動車組在京滬線上不可避免也會出現一些狀況，但因為核心技術是自己的，而且有良好的跟車技術服務，一旦出現了問題，技術人員第一時間就能在現場，并有能力在第一時間處理解決。若核心技術仍依賴國外，由于外方不能充分、及時提供現場服務，一旦出現問題，就要走復雜繁瑣的聯絡程序，往往一拖就是十天半個月，而在此期間類似的故障可能會得不到抑制再次發生。加上現代高技術都是高度集成的，一個部件出現了問題，往往引發相關部件不能正常運轉，這樣，問題就越積越多，形成疊加效應，小問題也變成了大問題。“在引進的高速動車組技術中，大量地存在軟硬件集成的核心部件。”劉友梅說，看得見摸得著的部件，外方會給中方轉讓設計圖紙，這些中方都可以仿造，但一旦涉及軟件及核心部件，外方是不會輕易轉讓的。

劉友梅認為，簡單的國產化替代解決不了根本問題，從我國的產業發展來思考，狹隘的拒絕引進技術和自卑的依賴國外技術都是不可持續的，我們需要技術國產化，更需要技術自主化。“我國民族工業中真正具備自主化的品牌有待增多！我們期待通過努力，出現更多像神舟飛船、長征運載火箭那樣的民族品牌，中國的軌道交通裝備一定要從‘芯’開始，真正完成從‘中國制造’到‘中國創造’的戰略轉型。”

速度始終是軌道交通技術進化的動力

從世界范圍來看，軌道交通發展的歷史，也就是不斷提升速度的歷史。進人20世紀60年代，世界各國開始致力于新的地面高速交通體系建設。我們國家也經歷了六次鐵路大提速。目前高速鐵路建設方興未艾，到2020年，中國鐵路營業里程規劃將達到12萬公里以上，其中時速200公里以上的高鐵1萬6千公里以上，電氣化率提高到60%以上，總投資要超過2萬億元。高速鐵路是龐大復雜的系統工程，被稱作“大國技術”，集成了多學科、多領域的高新技術，是一個國家綜合國力、經濟社會發展水平和自主創新能力的綜合展示。

劉友梅認為，鐵路建設的很多新技術都是隨著速度的提升來帶動的。軌道交通提速的核心是動力。牽引動力功率與速度的3次方成正比。動力涉及到兩大領域：電和機。速度要提升，驅動功率就要加大，使變壓器、整流器、電動機更大；走行結構、機械強度、運動力學、結構輕量化等都要有相應的提升，必然要隨之實行技術進化。

劉友梅特別強調“技術進化”。他說，技術進化與生物進化本質是相似的，就是優勝劣汰。技術創新有三個層面，第一層面是發明，有了原理和設想；第二層面是工程化，把這些原理、設想變為現實；第三層面是技術進化，其核心原理不變，不斷改進細節，使技術含量越來越高（這是廣大工程師所從事的工作）。比如手機，它的原理就是無線通訊，它的工程化就是最早像磚頭似的手機，而現在手機的功能越來越多，厚度卻越來越薄，這就是技術進化，它還是手機，它的核心還是無線通訊。軌道交通也是如此，最早的原理是用動力推動輪子在固定的軌道上滾動，蒸汽機車的出現就是這個原理的工程化，而后來的內燃機車、電力機車等只是技術不斷進化的產物。我們國產電力機車從韶山1型到韶山9型，一代一代也稱之為技術進化，其原理始終沒有變。我們現在做的大量的工作，實質上都是在推進技術進化。

技術進化的過程，也就是優勝劣汰的過程，用工程演化論的理論分析，按市場需求選擇技術路線、適應發展規律的，就是進化，不適應市場規律的，就是退化，就會被淘汰。

安全和質量始終擺在第一位

溫家寶總理今年1月2日在株洲電力機車有限公司考察時指示：“在整個研發和制造過程中要始終把安全和質量擺在第一位。”軌道交通工程是民生工程，民心工程，直接與百姓的日常生活相關，安全和質量就顯得尤為重要。7.23溫州動車事故發生一周后，上海市科委召開了“上海城市軌道交通科學技術發展—科技創新與城市軌道交通運營安全”研討會，劉友梅院士應邀出席并發表演講。

他在演講中說：“我個人認為軌道交通安全技術是無止境的，只能通過工程實踐中不斷進化、不斷完善、不斷創新。”他認為，安全本身就是產品的第一質量，質量的第一位就是安全，因為安全是不能夠修復的，不可再生的，不可逆轉的。軌道交通發展到目前的規模和水平，安全問題也應該上升到系統的高度來認識和解決，不再是一個單純的車輛問題。必須要在這樣兩個大的理念下來考慮安全技術問題：軌道交通的大系統理念和安全責任大于天的理念。

動車組（包括地鐵車輛）是載客的主體，在大系統中處在中心的位置，是保證人身安全的主體，因為人就在動車組里邊。軌道系統是運營的基礎系統，為列車提供平穩安全運行的保證，如果沒有一個好的軌道就根本談不上安全。信號與運行控制系統是運營的神經中樞，為列車提供了嚴格運行秩序的保證。要保證大系統的和諧協調運行，就又歸結到管理上去，所以，運營管理系統是安全運行的“守護神”。

劉友梅一直在深入思考并特別強調的是，在軌道交通這個大系統中要強化頂層設計，這是保障安全的根本。由于歷史原因，我國軌道交通頂層設計還比較薄弱。他這樣闡述大系統頂層設計理念：首先要實行體系性，尤其是各個子系統間要實現協調性和關聯性。因為目前干線鐵路、城市軌道交通等都存在引進技術的問題，在引進技術的模式中又存在不同制式混合采用。因而頂層設計就顯得更為重要和必須。高速鐵路、城市軌道交通的發展，國外要比我國早幾十年，這些原創性國家已經形成了自己的體系，一開始就做了非常好的頂層設計。我國體系的建立首先要從頂層設計開始，一定要注意子系統之間的磨合。而不是先有了子系統，然后這些子系統之間拿來這個，拿來那個，再作一個幾何的拼湊，而不是一個物理的集結。因為任何問題在理論上都是可以說清楚的，但是現實中常常又是說不清楚的，有些則是不可預見的。只有通過磨合、實踐考核與檢驗，才能把故障率降到最低水平。

劉友梅還闡述了軌道交通主動安全的理念。他說：“我們僅僅注重被動安全是不夠的。現在我們的安全技術在很大程度上是故障后的導向，出了事以后想辦法導向安全，是被動的。我們的安全技術要想辦法在故障之前就能夠預防，有預防預警性質的安全措施，是主動的。”

他認為，主動安全的提高首先在裝備的全壽命周期中貫徹RAMS理論的工程應用。RAMS理論就是倡導安全性、可靠性、可用性和可維護性。在這個基礎上，主動安全技術還體現在全壽命周期中要推行RCM（以可靠性為中心的維修）技術。很多通過預防性維修，能夠保證在全壽命周期過程中，確保和恢復各個裝備的固有可靠性和安全能力，使得產品始終保有一種年輕人般的旺盛性能，使得一些安全問題被預防在產品固有的狀態。我國在這方面也還是比較薄弱的。劉友梅坦言：“我干了50年，對我自己的產品，從零件到部件，真正對它全壽命周期的了解和研究深度還是不夠的。”安全是全世界交通領域的共同課題，任重而道遠，他希望，“我們要花大力氣研究安全問題，真正為百姓提供一個安全、高速、舒適的乘車環境。”

老驥伏櫪，志在千里。已過古稀之年的劉友梅，一如既往地心系中國軌道交通的發展，在自主創新之路上，邁著堅實穩健的腳步！