起飛吧！高鐵——中國高鐵的故事

如今，“高鐵”已經成為了一個熱門話題，從“立硬幣”到“高鐵超車”，相信所有的人會打心底為祖國感到自豪和驕傲！然而這些的背后，都飽含著他的智慧和汗水——他就是高鐵設計師，中科院力學所研究員，“973項目”首席科學家，“中國高速列車自主創新聯合行動計劃”和國家重點研發計劃“先進軌道交通”總體專家組成員楊國偉。

楊國偉，1967年出生，湖南省新寧縣人，西北工業大學博士畢業后，曾在日本和德國留學，回國后進入中國科學院力學研究所工作。但是，在曾經很長一段求學、工作生涯中，楊國偉都是從事航空航天的研究工作。目前，作為中國空軍未來執行遠程空優作戰的主力——殲-11B重型戰斗機，就是楊國偉曾參與設計研發的。那么，一個原本是設計戰斗機的科學家，他的科學研究又是如何從“天上”落到了“地下”的呢？

1978年，高鐵這個詞第一次出現在中國人的視野中

1978年，此時的中國還在使用蒸汽線路，不到9000臺火車中，有8000臺是蒸汽機車，高級一點的電力機車只有不到200臺。而即使是電力機車，時速也只有區區40公里，還不如現在一臺電動摩托車快。對于當時的中國人來講，時速210公里、有著“銀色子彈頭”之稱的日本新干線，簡直就是科幻片里的逆天科技。

在上世紀60年代至80年代末，全世界掀起了一輪“高鐵熱”，很多國家的運營鐵路上都出現了高鐵的身影，法國1981年有了高鐵TGV，德國1991年有了高鐵ICE。而日本的高鐵技術和影響力在這期間始終都保持著領先地位。

正是在中國改革開放的大環境下，大批有志青年開始陸續到國外學習深造，楊國偉就是其中之一。

1997年，楊國偉第一次在日本留學坐上新干線的時候，中國的高鐵事業也開始奮起直追，正是在這一年，中國鐵路的發展史上正發生一件驚天大事1

1997年4月1日，中國鐵路開始進行第一次提速：提速主要在京廣、京滬、京哈三大干線進行，這是中華人民共和國成立后中國鐵路的第一次大規模提速，提速列車最高運行時速達到了140公里，這樣的速度在當時的中國已經足夠讓人熱血沸騰，然而平均到了全國鐵路旅客列車上，1997年的平均旅客列車時速卻只有54.9公里，今天看來這樣的數字實在是少得可憐，速度比起一臺拖拉機也快不了多少。2002年，中國鐵路營業里程為7.2萬公里，人均鐵路長度僅為5.5厘米。

面對如此嚴峻的現實問題，鐵道部從1997年4月1日到2007年4月18日，整整十年的時間，共進行了6次中國鐵路大提速。10年間，縱橫全國的主要干線時速相繼提升到120公里、160公里乃至200公里以上。“一站直達”“朝發夕至”“夕發朝至”“旅游專列”等等，成了那幾年的流行語。

也正是在2007年第六次大提速的時候，誕生了后來我們熟知的“和諧號”CRH，但“和諧號”最初并不是由我們自主研發的，而是我們在引進國外技術的列車車型上“再創新”而來的。

為引進高鐵項目，中日代表曾經連續三天三夜沒睡覺

為了擺脫國外企業在核心技術上的束縛，實現中國高鐵的“自主創新”，2008年鐵道部與科技部簽署了《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》，行動計劃的目標之一就是針對京滬高速鐵路，研制自己的車。京滬高鐵要求最高運營時速380公里，小時，持續運營時速350公里，小時，最終成果就是后來我們所熟知的CRH380系列動車組，至今仍然是我國高鐵運營的主力車型。也正是在這個時候，高鐵設計師楊國偉開始真正踏入到了高鐵研發的工作中！

每小時380公里是什么概念呢？民航客機起飛速度大概是280公里，小時，那可是比民航客機起飛時的速度還要高很多呀！要是插上翅膀可就一飛沖天了。所以我們常說，其實高鐵不是跑得快，而是飛得低！說到這里，前面提出的疑問終于有了答案。楊國偉所以會參與研究高鐵，正是因為高鐵提速，以至于必須使用航空航天領域的技術來解決高鐵的空氣動力學問題。因為楊國偉之前做的航空航天研究，主攻的是學空氣動力學的，所以在鐵道部與科技部發起“兩部聯合行動”之后，楊國偉被科技部指派到了項目中，負責其中的一環。負責的項目叫作：高速列車空氣動力學優化設計及評估技術。

2004年，當時我國第一次引進技術時，其實并不順利！原本我們是想一步到位，直接購買日本新干線700系，時速能達到285公里，小時。但當時日本企業說要技術保護，死活不賣，這也導致整個談判過程異常艱苦！雙方談判代表曾經連續三天三夜沒睡覺，四臺打印機和復印機因為連續多日無休止工作，竟然全部燒毀了！談判最后的結果是，我們從日本買了輛“老年款”最高時速250公里的“疾風號”E2 -1000，技術比700還是差一大截。雖然，我們并沒有如愿購買到日本最新技術的高速列車，但是通過與日本企業的合作，中國企業不但獲得了一個向上開發的動車組平臺，而且也在與日本企業的合作中學到精益制造技術，這也讓我們在日后的高鐵研發中受益匪淺。除了向日本企業進行高鐵技術引進之外，我們還同時和法國、德國、加拿大企業進行談判交涉。

后來，經過高鐵科研人員的不斷研究，我們在日本車型和技術之上進行再創新，研制出了和諧號CRH2;在德國的引進車型和技術之上進行再創新，研制出了和諧號CRH3。既然是中國自己的車，那么它的外形自然要有中國的民族文化特色，這個是工業設計來做。而最后要選定哪個方案，這就要像楊國偉這樣的空氣動力學專家出馬了！

中國高鐵自主研發，是從一座廢棄廠房里開始的

最后設計出來的CRH380A的車頭，它的外形輪廓其實是來源于我國的長征運載火箭！從研究航空航天技術到了高鐵技術，普通人或許會覺得兩者相差甚遠，但對于楊國偉來說，在航空航天領域的探索和研究為他研究高鐵積累了寶貴的經驗。曾經為航空航天量身定做的幾大法寶，竟然都在高鐵的研制上起到了大作用，這又是怎么回事呢？

在車還沒造出來之前，楊國偉要根據列車的線路、周圍環境和運行工況等因素，用計算機去做場景模擬，計算車體的強度、剛度還有氣密性設計的氣動載荷輸入數據，這些載荷數據都是通過計算機仿真得來的。而這個計算機仿真的程序軟件，是他當初為了研究航空航天的仿真性能親自研發的，耗費十幾年的時間，如今他只是在原來的基礎上進行相應改動，又成功應用到了高鐵技術中。

2008年，為了能更加全面、準確地研究高速列車空氣動力學的性能測試問題，楊國偉接到了一個十分困難又艱巨的挑戰——建立起一個高速列車動模型實驗平臺，不僅能模擬列車的這種狀態，還要能實現在隧道、會車、遇到橫風等復雜狀況下列車的行駛狀態，并且得出準確的氣動數據。有了這些數據，列車就能更好地進行設計改良和提速。

從2008年年底一直到2011年的時間里，北京市通州垡頭村的村民總是會聽到附近一個廢舊廠房里傳出嘭嘭的巨響，走近廠房外一瞧，玻璃碴子飛得到處都是。這究竟是怎么回事兒呢？在這座廢棄廠房里瞎搗鼓的不是別人，正是楊國偉和他團隊里的研究員們。當時懷柔的科學城還沒有建起來，他們就臨時在北京通州垡頭租了一個廢棄的舊廠房開始做實驗。

中國高鐵走向世界

經過不懈努力，科研難點逐一被攻破。2014年，楊國偉帶領手下的科研人員，按照圖紙，大到鋼管，小到每一個螺絲，整個實驗平臺都是他們親手一點一點搭建起來的。楊國偉最后建的縮比達到了1：8，最高時速達到500km/h，列車實驗模型在100千克以上、長度為264米的雙向對開的雙向動模型實驗平臺列車實驗模型，為高速列車的氣動實驗提供了實驗平臺。再通過測量系統的研制，現在已經為我國高速列車研制提供支撐數據了。

2017年6月，中國高鐵有了“新成員”，由中國鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識產權的中國標準動車組被命名為“復興號”，進一步實現我國高速列車的自主化、標準化、簡統化、系列化。由楊國偉團隊制成的動模型試驗平臺則為“復興號”的優化設計提供了重要數據。

此外，我國開展了智能化高速列車研制，研制出更高速度試驗列車和長途臥鋪動車組。針對我國復雜多變的氣候條件和地區區域，還研制出高寒動車組、耐風沙動車組和城際動車組，其中，哈大高鐵是世界上第一條新建的高寒高鐵，可在零下40攝氏度的氣候條件下正常運行。我國以較低的成本建設了世界上規模最大的高速鐵路網絡，跨越了復雜的地理區域和環境氣候條件。說中國高鐵領先世界一點都不為過！目前，我國已建成四通八達、密如蛛網的“四縱四橫”高速鐵路網，其運營總里程達2.5萬千米，比其他國家建成的高鐵里程總和還多，居世界第一位;我國的運營時速最高紀錄為486.1公里，是世界上最快的高鐵運營時速;在這些舉世矚目的驚人成果的背后，都離不開像楊國偉這樣為高鐵事業勤懇付出的科研人員。自從楊國偉團隊研發的高速列車動模型實驗平臺開始投入使用后，很多高速列車在優化設計階段的時候，都要在上面跑一跑，進行數據檢測和分析，為我國高速列車的研發提供了堅實可靠的數據基礎！

如今，高鐵作為“一帶一路”倡議實施的重要載體，承擔著互聯互通、共享共榮的時代使命，而楊國偉正帶領著自己的團隊開啟新的征程！

中國的高鐵事業在過去10年間以風馳電掣般的速度突飛猛進，我們從無到有、從模仿到超越，一直到如今中國最亮眼的“外交名片”“中國特產”，這讓人心跳加速、血脈沸騰的正是中國速度！

如今，我們的高鐵已經實現中國化，具有完全自主知識產權的“復興號”中國標準動車組備受世界矚目，中國的高鐵技術在一些先進技術領域處于國際一流水平，安全可靠，成本具有競爭優勢，這些都使得中國高鐵在國際市場的角逐中取得了一系列成績。在2004年我國第一次引進高鐵技術時，日本企業合作方的總裁曾對中國的技術人員說：“不要操之過急，先用八年時間掌握時速200公里的技術，再用八年時間掌握時速350公里的技術。”因為在他看來，這已經是站在巨人肩膀上才能做到的，但是中國高鐵實際的發展速度卻遠遠超過了他的預測，如今的中國高鐵制造企業已經開始與日本高鐵企業在全球角逐訂單，還曾多次打敗日本新干線，開始在國際市場上慢慢站住了腳！

“一帶一路”的精髓就是互聯互通，實現各個國家發展戰略的對接，帶動世界共同進步，創造共同繁榮！其中，被稱為“世紀鐵路”的“蒙內鐵路”更是引來世界矚目！

2017年5月31日，全部采用中國標準、中國技術和中國制造的肯尼亞蒙內鐵路通車了，肯尼亞總統和1 300多名各國嘉賓登上了這列首發列車。總統此行被當地稱為是“歷史性的一次旅行”，因為對于肯尼亞人們來說，蒙內鐵路是肯尼亞獨立以來最大的一個基礎設施項目，“蒙內鐵路”全長480公里，總投資38億美元，這也是肯尼亞近百年來新建的第一條鐵路，這條由中國建設的鐵路直接推動了肯尼亞的GDP增長了1.5個點！

最令外國人感到吃驚的中國工程技術，還要屬“開山架橋”這一獨門秘笈！由于鐵路沿線要經過復雜的地理環境，為了保護野生動物，我們在蒙內鐵路全線設立了98座鐵路橋，其中最高的一座離地面43米，最長的長度為215米，同時我們還在鐵路和野生動物遷徙交會的地方，專門設置了100多道動物穿行的道路，像長頸鹿、大象這樣的大型動物可以不低頭直接從橋梁下穿行而過。這種在中國高鐵沿線司空見慣的鐵路橋，卻讓肯尼亞當地人驚嘆不已！很多當地居民表示，自己這輩子還沒見過這么多鋼筋柱子撐起架在半空中的鐵軌！“蒙內鐵路”見證了中非友誼，然而這并不是中國在非洲建設的第一條鐵路！

1976年，作為中非友誼在特殊歷史時期的一個強有力見證，中國援建的坦贊鐵路建成通車。41年后，由中國企業承建，全線采用中國標準的蒙內鐵路通車。從“坦贊鐵路”到“蒙內鐵路”，這兩條相距近半個世紀的兩條鐵路在建設背景等方面差異甚大，但是都體現了中國和非洲國家跨越大洋的真摯情誼！

不僅在非洲，中國鐵路也開始在世界各地“走出去”！

2014年7月，由中國鐵建總承包的土耳其“安伊高鐵”二期正式通車，安伊高鐵是土耳其國內的首條高速鐵路，是土耳其“東西線鐵路”戰略規劃的重要組成部分;201 5年4月，我國與印尼簽署價值60億美元的雅加達至泗水高鐵項目;2015年11月，我國出口到馬其頓的動車組在當地測試，這是我國動車組出口到歐洲的第一單。“一帶一路”是一條友誼的路，一條溝通的路，一條合作共創美好未來的路！

如今，中國高鐵在世界舞臺上頻頻亮相，聲名在外，而高鐵背后的科研工作也從未停歇！眼下楊國偉正帶領著自己的團隊在改造升級他們的動模型實驗平臺，讓這個試驗平臺不僅能測試高速列車，同樣還可以為磁懸浮提供試驗和數據分析。磁懸浮列車的一大優點就是：速度陜！磁懸浮列車是當今唯一能達到運營速度每小時500公里的地面客運交通工具，這意味著，對于間距一千公里以內的城市間旅行而言，磁懸浮列車在旅行時間和旅行質量上完全可以同飛機相媲美！

2019年3月4日，中車株洲電力機車有限公司董事長周清對外界透露：中國的超級無人磁懸浮列車將于2020年正式下線，其時速大約在200公里。其中最讓人驚喜的就是最新款磁懸浮列車還搭載了一個“最強大腦”，使其能夠進行無人駕駛，這標志著中國無人駕駛的磁懸浮列車取得重大突破，也標志著人工智能這一黑科技成功地運用到了中國高鐵身上。相信，隨著無人駕駛磁懸浮列車的一錘定音，中國高鐵也正在邁入全新的時代！