高鐵裝備制造的百年跨越之路

李永華

開欄語

為迎接建黨百年這一歷史性時刻，《中國經濟周刊》從本期起特別推出“百年印記”欄目，將從行業新局、城市巨變等視角講述黨的故事，展現黨的百年光輝歷程和偉大成就。

“當兩個生產日期間隔近100年的車鉤完美匹配在一起的時候，中車株洲電力機車有限公司產品的高度兼容性設計和卓越的團隊執行力，讓人印象深刻……”2020年11月25日，中車株洲電力機車有限公司（下稱“中車株機”）收到一份感謝信。在信中，德國聯邦鐵路公司感謝中車株機提供了匹配其百年“老爺車”的車鉤。

雖然只是一個小小的車鉤，只是一封短短的感謝信，但是它們就像小小的窗口。透過它們，人們在深遠的歷史中發現的是，在中國共產黨的領導下，中國軌道交通裝備制造產業一百年來從“萬國機車”到? “國家名片”的跨越之路。

早在1879年5月31日，德國柏林的工業博覽會上，展出了西門子生產的世界上第一臺電力機車。彼時，我國還徘徊在“蒸汽時代”，自己生產一列火車還是一個遙遠的夢想。發展軌道交通產業，成為中國一代又一代仁人志士為之奮斗的目標。1913年，孫中山卸任臨時大總統后，擔任全國鐵路督辦，提出了雄心勃勃的計劃。然而，風雨如晦，動蕩的年代里哪容得下從容的建設。直到1949年，中國可統計的4069臺機車分別來自9個國家的30多家工廠，機車型號多達198種，被稱為“萬國機車博物館”。

這是一個讓人知恥而后勇的稱號。共產黨人奮起直追，中國軌道交通產業承載著他們的光榮與夢想向著未來一路飛馳。

株洲，這座“火車拉來的城市”見證的是百年奮斗的印記，也在奮斗中開拓出中國軌道交通產業的新局。

1936年，中車株機的前身粵漢鐵路總機廠在株洲成立，是粵漢鐵路全線貫通后第一個大型機車修理廠。

1952年，鐵道部決定重建飽受戰亂之苦的株機廠，但這里僅僅是一個蒸汽機車的修理工廠而已。即便如此，放眼全國，株機廠卻是當時少數具備“電力機車車輛工業”基礎的地方，擔負起造車的重任。

1958年12月28日，我國第一臺電力機車“韶山型”電力機車才在中車株機的前身田心（株洲）機車車輛廠誕生。這已是德國誕生全球第一臺電力機車近80年后。

此后，這里實現“中國第一臺交流傳動電力機車”“世界功率最大的電力機車”等諸多“第一”，經歷了我國機車生產從普載到重載、從常速到高速、從直流到交流、從引進到出口的四大歷史性跨越，堪稱“中國鐵路機車發展史書”。

2020年12月底，中車株機粵漢鐵路總機廠入選國家工業遺產名單。《中國經濟周刊》記者看到，當年的粵漢鐵路株洲總機廠聯合廠房，現在變身為中車株機機車事業部總成車間。

中國中車2019年報寫道：中車實現了從“萬國機車”到“國家名片”的重大跨越，實現了從本土企業到跨國企業的重大跨越，實現了從默默無聞到全球知名的重大跨越，實現了從追趕時代到引領時代的重大跨越。

原鐵道部部長傅志寰談我國第一臺電力機車：不干，半點馬列主義都沒有

1956年，這是中國科技史上具有里程碑意義的一年，國家發出了“向科學進軍”的號召，制定了《十二年科技發展規劃》。其中，提出鐵路牽引動力“要迅速地、有步驟地由蒸汽機車轉移到電力機車和內燃機車上去”。

1957年10月，毛澤東率中共中央、中華人民共和國政府代表團赴蘇聯參加十月革命勝利40周年慶祝活動。中國有50名科學家、工程技術專家也隨同赴蘇，株機廠第一任廠長周勱是代表團科學組成員之一。

在周勱等人的倡導下，中國正式向蘇聯政府提出“為我國電氣化鐵路建設提供技術資料”的要求，列入了當年簽訂的《中蘇技術合作協定》。

當時，蘇聯基本定型的電力機車為H60型。為了盡快引進這種型號電力機車的技術資料，自行設計試制國產電力機車，按1957年《中蘇技術合作協定》有關規定，我國考察團1958年1月前往蘇聯，提出仿蘇H60型國產電力機車的設計任務書和技術設計方案。

1958年12月28日，仿蘇H60型國產電力機車6Y1（6表示6軸，Y表示引燃管整流，1表示車型系列序號，后命名為韶山型），全部組裝完工。

不過，由于技術基礎能力較差，6Y1電力機車還要等到1961年5月才能在寶雞至成都間的寶鳳段電氣化鐵路上做正式牽引運行試驗。

1958年12月28日，中國第一臺干線電力機車6Y1型在湘潭電機廠出廠，由蒸汽機車牽引著去了長沙向世人展出。

早期三大件改造時場景，技術人員正在進行控制屏電器組裝及線路檢查。

韶山1008號車

一試車，6Y1電力機車存在的各種技術問題便冒了出來。剛成立不久的中車株洲電力機車研究所（下稱“中車株洲所”）臨危受命，接到國家有關部門下達的首個任務，就是全面檢查6Y1型電力機車技術設計，徹底解決其技術缺陷。

屋漏偏遭連夜雨。在此期間，因為中蘇關系惡化，蘇聯撤走了全部專家、帶走了全部技術資料，停止技術支持。

為攻克技術難關，參與試制6Y1車型的所有單位都派出技術人員，在后來長達10年的時間里，長期固守在寶雞和鳳洲段，跟車運行，隨時檢修，全面攻關。這種長期跟車研究的試驗被稱之為“跑車”。

1961年，后來的鐵道部部長傅志寰剛從莫斯科鐵道學院畢業。分配工作時，傅志寰說：“我就寫愿意到最艱苦的地方去，其他什么也沒寫。”于是，傅志寰被分配到中車株洲所，不久便被派往寶鳳線“跑車”。

傅志寰回憶，攻關重點是解決牽引電動機、引燃管整流器和調壓開關等“三大件”在實際運行中的問題。

1968年，經過10年的技術攻關，難題基本得到解決，被命名為“韶山1型”的電力機車終于批量生產。

“經過試驗以后，從頭到尾我都知道問題在哪兒，整個車我全熟悉一遍。這樣的話有了實踐，有了失敗，就會成功地打下基礎。” 傅志寰說，“湖南叫舍得干，那就要叫自己干出來。我不干半點馬列主義都沒有。”

中國工程院院士丁榮軍：產業的發展不是三天兩天就見成效

1978年，鄧小平訪問日本。途中，他坐上日本新干線后感嘆：“一個字，‘快。像是有人在推著我們跑，我們現在很需要跑。”

同一年9月，傅志寰隨團出國時發現，“‘文化大革命10年跟國外沒有接觸，我們在這閉門造車。 我們當時最高速度100公里，人家一跑200公里，這個就非常吃驚，感到落后了。”

傅志寰還發現，1978年，德國已經開始研究交流電機，大家公認這是電力牽引的發展方向。

“當時，交流傳動牽引系統是個新鮮事物，但國外公司很早就開始研究，并已經商業運營了，株洲所也很早就意識到這項先進技術。”株洲所原副所長、資深專家黃濟榮回憶，“文革”結束后株洲所立即開始進行這一領域的研究，力求打開通往交流傳動時代的大門。

在這一個領域，中國落后的時間并不太久。

1984年，丁榮軍從西南交通大學畢業時，全班62個同學中唯一分配到北京的名額給了他。可老師說，如果你想干事，可以去株洲所。于是，丁榮軍選擇來到湖南株洲。剛畢業的丁榮軍不久被安排到了陜西勉縣機務段，在一個真正的山溝溝里，一待就是4年。他在招待所里苦讀，自學成為交流傳動技術領域的專家。

1989年3月，中車株洲所交流傳動研究室成立，丁榮軍回到株洲，作為主要成員參與開發“1000千瓦大功率電機交直交試驗系統”。

丁榮軍說，1980年代剛開始研究交流傳動時，條件非常艱苦，基本上沒有資料，“大學里學得都很少，在公開的雜志也基本什么都看不到。”

讓他印象深刻的是，“做交流傳動系統電機電壓試驗的時候，經常發生器件燒壞，我記得最多一次短故障，就燒壞了24個原件。燒得我后來手都有點發抖。”丁榮軍說。

燒掉的一卡車元器件，價值200多萬元。當時，中車株洲所全年的利潤也不到千萬元。

艱難探索7年之后，1996年，我國第一臺交流傳動原型電力機車AC4000誕生，我國軌道交通進入交流傳動時代。相對于國際先進水平，我國落后的時限縮短至不到20年，追趕的步伐越來越近。

2008年4月18日，京滬高速鐵路正式開工，建成后，成為當時世界上規模最大、一次建成里程最長的高速鐵路。中車株洲所參與牽引傳動系統與網絡控制系統的研制工作，服務于時速350公里及以上等級的高速列車。這完全是由我國自主進行的開創性工作。

2011年，丁榮軍當選為中國工程院院士。中國工程院官網對其評價是：長期從事軌道交通牽引控制、牽引變流和網絡控制技術的創新研究和成果轉化，為中國鐵路從普載到重載、從常速到高速的突破發展做出了重大貢獻。

原株機廠聯合廠房現為中車株機公司機車事業部總成車間

中國工程院對丁榮軍的另一句介紹是：主持特大功率半導體器件技術研究與應用，構建了我國自主品牌電力電子器件技術體系。

丁榮軍說，一代功率半導體技術決定一代機車的技術水平，功率半導體技術水平是決定交流傳動技術非常重要的因素。

講功率半導體，不得不提IGBT。IGBT，中文名叫絕緣柵雙極型晶體管，作為大功率半導體器件最先進一代的器件，是功率半導體“皇冠上的明珠”，也被稱為電力電子行業里的“CPU”，曾經，大功率IGBT芯片被國外企業長期壟斷。

丁榮軍回憶說，以前我國企業采購IGBT時，價格特別昂貴，加之對方還對我們技術進行封鎖。“從軌道交通應用的角度來說，我覺得憋氣。”

2008年，中車株洲所收購英國丹尼克斯公司，并在其6英寸IGBT技術基礎上迅速跨越至8英寸IGBT。

2014年，中車株洲所在株洲建成國內首條、全球第二條8英寸IGBT生產線，打破了國際壟斷，成為國內唯一自主掌握IGBT芯片、模塊、組件、系統到應用全套技術的企業。

“投了15億元，如果我這條線投錯了，相當于全公司1萬多員工白白干了一年。 壓力非常大，那兩年經常半夜在三四點鐘醒了，醒來以后睡不著。”丁榮軍對《中國經濟周刊》記者說，“但是，這個必須上。”

2015年 11 月，IGBT產業化建設項目順利通過驗收。這意味著，按中國標準制造的高鐵上，安裝的是具有我國完全自主知識產權的“中國芯”。另一項影響是，我國進口IGBT元器件價格大幅下跌。“這項工作受益的是全行業。”丁榮軍感慨道。

2018年， 中國中車黨委書記、董事長劉化龍在《人民日報》發表署名文章時寫道，中國中車躋身世界500強，動車組國產化率從引進之初的30%提升到90%以上，打破技術壟斷，零部件和整機價格大幅下降，如IGBT國產化后，競爭對手降價幅度達到70%。

隨著IGBT技術不斷走向成熟和廣泛應用，中車株洲所聯合國內高等院校和研究所，整合資源，共同研究以SiC為基礎材料的新型功率半導體器件。

2018年1月，中車株洲所建成國內首條6英寸SiC芯片生產線，第三代功率半導體器件碳化硅芯片試制成功。

中車株洲所半導體事業部SiC產品開發部部長李誠瞻介紹，功率半導體器件生產，經歷了晶閘管、IGBT和SiC三代技術，SiC是目前最先進的技術，將在未來成為行業主流。

回顧當初的決策與后期堅持研發之難，丁榮軍總結道，從企業運營的角度，從盈利的角度，都不該投8英寸IGBT生產。然而，產業的發展就是需要有一群人能夠踏踏實實長期做，而不是說三天兩天好像就干了一個月或者半個月就想見到成效，這是不太可能的。

中車株洲所總工程師馮江華：中國掌握了最先進的高鐵牽引技術

2003年，中車株洲所總工程師馮江華獲悉國外開始進行有關永磁同步牽引系統技術的研究。傳統的牽引傳動技術采用的異步電機結構，永磁同步電機牽引技術將大幅降低能耗，提高效率。馮江華敏銳地意識到，這可能是軌道交通牽引技術的發展新方向。但那時候已經晚了別人差不多10年。

在丁榮軍院士的支持下，由馮江華牽頭組建了國內第一支永磁牽引系統研發團隊。

從零起步。當時大功率永磁牽引技術屬于前瞻性核心技術，發達國家對研究成果嚴格保密。馮江華回憶，“沒有任何可以借鑒的資料，也缺少研發測試用的相關設備”，研究團隊只能“摸著石頭過河”，不少數據仍要依靠比較原始的笨辦法。

研發團隊成立8年后，也就是2011年底，中車株洲所永磁牽引系統在沈陽地鐵2號線成功裝車，實現了國內軌道交通領域的首次應用，結束了中國鐵路沒有永磁牽引系統的歷史。

2013年12月，株洲所成功開發出可用于時速350公里高鐵動車的永磁電機。

2015年，中國鐵路總公司組織專家鑒定，這套永磁同步牽引系統，使我國高速鐵路擁有了世界上最先進的牽引技術，有力地提升了我國高速鐵路的技術水平，再次向世界表明我國高速鐵路完全具備自主創新的技術能力，讓我國成為世界上少數幾個掌握高鐵永磁牽引系統技術的國家。

不光是牽引系統，我國軌道交通裝備全行業都在快速升級。中國中車黨委書記、董事長劉化龍指出，2003年左右，高鐵引進過程中確定了“先僵化，再固化，后優化”的路線，每花1元錢引進技術，就再花3元錢進行消化、吸收和再創新，從而跳出“引進再引進”怪圈。

復興號動車組是標桿。2018年5月28日，習近平總書記在兩院院士大會講話中強調：“復興號高速列車邁出從追趕到領跑的關鍵一步。”

劉化龍說，復興號動車組是首次以中國標準為主導，制造的時速350公里的中國標準動車組。復興號動車組從啟動研發到最終定型，整整5年時間，歷經503項仿真計算、5278項地面試驗、2362項線路試驗。復興號動車組的問世，標志著中國鐵路技術裝備達到了領跑世界的水平。

從跟跑、并跑到領跑，中國軌道交通產業還在提速。2021年1月13日，新華社報道，由我國自主研發設計、自主制造的世界首臺高溫超導高速磁浮工程化樣車及試驗線當天在成都下線啟用，標志著高溫超導高速磁浮工程化研究實現從無到有的突破。該車設計時速620千米，有望創造在大氣環境下陸地交通的速度新紀錄。

據《中國經濟周刊》記者了解，該列車動力系統的提供方是中車株洲電機公司。該公司是國內最具規模的機電產業集團，牽引電機和風力發電機位居全球領先地位，確保我國軌道交通核心動力產業鏈的自主可控。

1月19日，習近平總書記乘坐京張高鐵赴張家口賽區考察冬奧會、冬殘奧會籌辦工作時指出，我國自主創新成功的一個范例就是高鐵，從無到有，從引進、消化、吸收再創新到自主創新，現在已經領跑世界，要總結經驗，繼續努力，爭取在“十四五”期間有更大發展。