解析中國高鐵成功“密碼”

李遼

6月20日7點40分，京廣高鐵 G66次列車從武漢站準點駛出，以每小時350公里的速度，一路風馳電掣，奔向北京西站，跑出了高速鐵路商業運營的世界最高速。

從技術引進到“消化吸收”再到自主設計，中國已經建成具有自主知識產權的世界先進高鐵技術體系，實現了從追趕到領跑的飛躍。中車青島四方機車車輛股份有限公司（下稱“中車四方股份公司”）作為中國中車股份有限公司（下稱“中國中車”）旗下的核心企業，是中國高速列車產業化的主要制造基地之一，市場占有率近43%。7月3日，《法人》記者對中國中車科學家、中車四方股份公司副總工程師吳冬華進行了專訪，就中國高速列車研制的歷史、現狀與未來規劃進行了深入了解。

從無到有消化吸收

中國早已邁入高鐵時代，一條條列車猶如貼地飛行的“巨龍”，不斷刷新著軌道交通的新速度。

“之前，中國對高速列車的研發并不是一片空白。”吳冬華告訴記者，作為中國高鐵建設者他有幸參與了高速動車組從無到有、從追趕到領跑世界的全過程。“2004年之前是原始積累階段，在這個時期，中國對高速鐵路及高速列車技術進行了積極研究和探索。”吳冬華向記者介紹，2004年至2006年期間，中國引進時速200公里動車組。通過聯合設計，根據我國國情和線路特點，做了110多項適應性改造，克服了引進產品的“水土不服”。

吳冬華當時是中車四方股份公司一名電氣主管設計師，他與團隊一起，對引進的車輛進行了相關適應性改造。2006年7月 ， 他親眼見證了中國首列 CRH2型時速200公里的動車組成功下線。隨后數月，該動車組進行了數萬公里的線路測試。

自主研發 領跑世界

2006年，中車四方股份公司剛剛下線了時速200公里的高速列車，又把目光瞄向時速300公里以上的產品，啟動了時速300公里～350公里動車組的研發。這一次，聯合設計的方式被拋棄，中車四方股份公司開啟了初步探索自主研發的階段。

吳冬華當時負責電氣系統研發，“電氣系統包括高壓、驅動、網絡控制、制動控制等部分，我們把高壓設備、牽引電機、變流器、網絡控制及制動控制等，都進行了重新設計、架構和系統匹配，突破了制約速度提升的關鍵技術，在原有基礎上進行了提升。”一年后，時速300公里～350公里的動車組研發成功。“在這個過程中，我們還開發出長大編組動車組和臥鋪動車組。”吳冬華說。

2008年，當時的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合作協議》，從國家層面支持中國高速列車生產企業進行自主創新。

“從2008年開始，通過兩年技術攻關和大量線路試驗研究，我們在高速動車組的九大關鍵技術和十大關鍵系統，進行了全面創新升級。”2010年12月3日，具有完全自主知識產權的 CRH380A 高速動車組在京滬高鐵先導段創造了時速486.1公里的世界鐵路運營試驗最高速。

2010年至今，基于對前沿技術不斷探索以及 針對高鐵不同運營需求，中國搭建了核心技術全面 提升的譜系化平臺，研制了更高速度試驗列車、永 磁高速動車組、耐高寒抗風沙動車組和“復興號”動車組等系列化車型，持續豐富和完善了中國高速 列車產品的譜系。

“復興號”成功研制是中國高速列車領跑世界 的關鍵一步。2012年，“復興號”啟動研發，2017 年批量生產、投入使用。吳冬華表示，“復興號”的部分技術指標達到了世界領先水平，在安全性、智能化、舒適性和經濟性方面實現了大幅提升。

“復興號”的領跑優勢體現在哪些方面？吳冬華認為，首先，速度是非常重要的指標，“復興號”350公里的時速依然是目前世界最高運營速度。“值得一提的是，‘復興號’2017年在京滬高鐵實現了時速350公里的商業運營，使中國成為世界上高鐵商業運營速度最快的國家。”

“一列‘復興號’機車，光零部件就有50多萬個。如何保證所有零部件質量可靠，在合適位置發揮最 佳性能，保證列車在全壽命周期內安全、平穩、可 靠運行，是所有高速列車設計者都要面臨的難題。”吳冬華表示，從2013年到2017年，中車四方股 份公司從頂層技術指標確定到關鍵技術研究，從仿 真分析到試驗驗證，將一個個設計方案變成可行的 圖紙，攻克了無數道技術難關。

CR400AF 動車組因其專利車頭設計，還有個 非常中國的名字——“飛龍”。“中車四方股份公司 最初設計了46個概念頭型，最后優選出23個進 入工業設計，又從中遴選出7個。經過海量的仿 真計算、動模型試驗、線路試驗，最后終于敲定了 ‘飛龍’。”吳冬華稱，相比之前的動車組，“飛龍”的運行阻力降低了12%，也就是說，當“復興號”以時速350公里運行時，人均百公里能耗僅為3.8 度電。這也意味著，“復興號”往返一趟京滬比之 前可節電5000多度。

舒適性指標也十分關鍵。“‘復興號’噪聲最低可達65分貝，在原來的 CRH380A 車型的基礎上降低了4～6分貝。”據悉，中車四方股份公司在研發“復興號”時，最初定的目標是降低3分貝以上。但小小的3分貝，卻給研發人員帶來了大大的難題。在長達一年多的試驗中，研究團隊做了3000多次針對不同材料和結構的隔音試驗。

高速列車是眾多高精尖技術的集大成者，是極端復雜的系統工程，共有十大系統，需要各個領域和各個專業人員的配合。吳冬華表示，設計研發高速列車的人都知道，高鐵是試驗出來的。在長達5年的研發時間中，“復興號”共經歷了503項仿真計算、5278項地面試驗和2362項線路試驗。吳冬華回憶：“特別是在線路試驗期間，研發團隊每天凌晨4點開始整備，白天跟車試驗，晚上整理數據，幾乎沒睡過好覺。那段日子，大家最熱時呆在接近50攝氏度的車廂里，最冷時則在零下20攝氏度的戶外作業。”

智能舒適 高效低碳

吳冬華表示，動車組是載客裝備，具有公共屬性，天生對安全、可靠、穩定、舒適的要求非常高。“因此對設計人員形成了很多約束，我們需要辨識所有風險，這是我們在設計中一貫堅持的原則。”

在中國，高鐵的吸引力越來越大，吳冬華認為這離不開高鐵車輛服務性能的提升。“隨著百姓生活水平的提高，人們對乘坐體驗的要求越來越高，希望在高鐵上能得到人性化的關懷、定制化的享受。”

雖已領跑世界，但如何持續領跑是高速列車研發人員一直追尋和思考的問題。吳冬華表示，結合國家戰略，更智能、更低碳、更舒適、更高效的車輛是高速列車未來的發展方向。

據他介紹，今年在武漢站擔當京武段高標運營首發的車輛，就是“復興號”的“智能版”。該動車組融合了云計算、大數據、人工智能、5G 等新技術，在智能服務、智能運維等方面實現了全面升級。“車廂具備智能照明、智能溫控、自動語音播報、自動關門紅外檢測、智能交互等智能化服務功能，提升了旅客的出行體驗。而長編組智能‘復興號’設置了基于5G 技術的 WiFi 系統，提供更優質移動網絡服務。”

“新一代動車組應該具有更強大的智能感知、智能診斷功能。”吳冬華介紹，該車輛的安全監測項（點）增加了700多個，信息傳輸速率提高了100倍，開發了140余個故障預測與狀態檢修智能分析模型，實現了列車狀態全息化感知、故障智能化診斷、車輛預測性維護。

在節能方面，智能“復興號”更是成績突出：人均百公里能耗降低7.9%;增加了灰水回收裝置，節水17%以上;客室選用新型環保材料，更加綠色環保。

人類對速度的追求永無止境。作為久經沙場的高速列車設計師，吳冬華與團隊正在研發時速600公里的高速磁浮交通系統，填補高鐵與飛機兩大交通工具之間的速度空白，為中國構建高速的綜合立體交通體系貢獻力量。