讓中國高鐵裝上“中國心”

根據中國國家鐵路集團有限公司近日公布的數據，中國鐵路總里程將突破16萬公里，高鐵里程近4.6萬公里，穩居世界第一。

從落后到跟隨再到引領，中國鐵路走過了一條漫長而艱難的科技自立自強之路。

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”。直到1958年12月28日，我國第一臺電力機車“韶山型”電力機車才誕生。

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，原鐵道部部長傅志寰隨團出國時發現，“我們當時最高速度100公里，人家一跑200公里，這就非常吃驚，感到落后了”。

高速鐵路在中國人心中埋下了一顆種子。1990年底，原鐵道部出臺了《京滬高速鐵路線路方案構想報告》，并成立了高鐵辦，開啟我國高鐵的探索之路。此后，經過大量探索，我國陸續研制成功“中華之星”“先鋒”“藍劍”等國產高速列車，為我國高鐵的進一步發展沉淀了諸多技術儲備。

2003年左右，高鐵引進過程確定了“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。

2004年，我國引進加拿大、日本、法國和德國的高速動車組技術，希望走一條“引進消化吸收再創新”之路。消化吸收的目的是自主創新。2007年，和諧號動車組列車正式上線。

然而，我國路網規模大、地域分布廣、外部環境復雜等特性，對高速鐵路的安全性、可靠性和運輸效率等提出了更高要求。從高鐵大國邁向高鐵強國，亟需完全自主、性能優越的高速列車，實現世界最高商業運營速度。

從1990年鐵道部開始擘畫高鐵藍圖到2012年啟動中國標準動車組（復興號）研制，中國高鐵自主創新的步伐一直沒有停止，經過20多年的積累，具備了完全自主創新的能力。復興號的誕生可以說是其時已至，其勢已成。

2017年，復興號精彩亮相，展示了我國高鐵自主研發的科研成果，成為我國自主創新的一個成功范例。復興號是首次以中國標準為主導制造的時速350公里的動車組。復興號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。復興號的問世，標志著中國鐵路技術裝備達到了領跑世界的水平。有一項數據很重要，那就是復興號采用的254項重要標準中，中國標準占84%。

隨著一項項關系高鐵運行“心臟”和“大腦”的關鍵技術取得國產化突破，如今，中國高鐵已經有了“中國心”。

當前，以中國中車為代表的企業正在加速生產新一代復興號列車（CR450）樣車，2024年年底有望正式下線，眾多嶄新科技屆時將閃亮登場。

回顧中國高鐵的發展歷程，科技自立自強是關鍵。科技的強大是多少錢都買不來的，唯有靠中國人自己發憤圖強，真正掌握核心技術，才能在世界高端技術領域占有一席之地，才能在激烈的競爭中勝出。

親歷者

馮江華 中國中車首席科學家

1989年，我大學一畢業就進入軌道交通領域，從此投身于中國高鐵自主創新的全過程。我30多年的科研經歷幾乎完全貼合我國高鐵的發展之路，扎根軌道交通牽引與控制系統這一核心領域，親歷了我國高速列車核心技術的持續創新和跨越。我深刻體會到，核心技術是買不來、要不來和討不來的，只有通過艱苦自覺的科研創新，才能掌握最先進的技術。

從“心臟”和“大腦”，為高鐵做技術準備

1990年底，原鐵道部成立了高鐵辦。彼時的中車株洲電力機車研究所有限公司（下稱“株洲所”）有些同事進了高鐵辦，我也是那時候第一次接觸高鐵發展的初始信息。

當時，我剛大學畢業，種種因緣際會到了現在的株洲所，從此進入列車牽引與控制系統這一領域。

牽引與控制系統是實現軌道交通車輛能量轉換的關鍵，它決定了車輛的速度和性能，被形容為電力機車的“心臟”和“大腦”。因此，這也是國外技術封鎖的重點。

20世紀90年代初，我國軌道交通技術相對于國外還比較落后。一進株洲所，我剛好趕上交流傳動技術攻關項目啟動，參與了我國軌道交通由直流傳動向異步交流傳動升級換代的工程。我受命主持原鐵道部“交直交電傳動微機控制系統及其模塊化研究”課題，牽頭組織大功率異步牽引控制技術的研究，組建了國內最早的電力牽引高性能交流傳動控制技術研究與工程實踐團隊，走上了一條自主探索之路。

不過，我們當時研究異步牽引控制技術并不是僅僅為了高鐵。牽引技術是一種通用的技術，最終應用到高鐵上是水到渠成的事。

那個時候，我們幾乎沒有任何可借鑒的資料，很多原理性試驗只能“摸著石頭過河”，甚至連試驗結果的準確性都無法判斷，只能靠查詢國外文獻來佐證。

在這樣的情況下，我們夜以繼日地開展了不計其數的中小功率樣機系統試驗研究，攻克了低開關頻率下電機磁鏈和轉矩高實時控制等關鍵技術，確立了自主異步牽引控制技術模式，實現了我國大功率交流傳動控制技術的從無到有，使我國成為少數幾個掌握該技術的國家之一。該技術裝備于中華之星，后來在和諧號實現自主替代、批量應用。

2003年10月，我國自建的第一條高速鐵路——秦沈客運專線竣工運營，為中華之星的研制提供了絕佳的試驗條件。我們在實驗室和試驗現場兩個戰場同步開展了大量試驗研究，最終我們成功攻克了系列關鍵技術，并創造了當時的“中國鐵路第一速”——321.5公里/小時。

雖然中華之星研制出來后僅兩年就停運了，但它這8年的研制為中國高鐵發展積累了寶貴的技術和人才，為此后進入“引進消化吸收”時期奠定了很好的基礎。如果沒有中華之星，后面引進和諧號時，很多技術可能無法理解和掌握，也難以進行國產化和創新。

“引進消化吸收再創新”，掌握主動權要靠自主研發

2004年，我國高鐵發展進入以和諧號為代表的階段。

在研究和諧號的初期，外方技術支持有限，中方技術人員承擔了很多問題的解決工作。在消化吸收的第一階段，我們的主要任務是服務和諧號的國產化制造、運營等，深入了解高速列車的運營邊界條件和應用需求。我們堅持不懈地進行自主研發。外方并不會把核心的產品設計技術和控制技術傳授給中方。因此，株洲所組織團隊齊頭并進地進行自主研發，以避免受制于人。

例如，在和諧號的控制系統方面，我們不斷改進和優化控制策略，提高列車的運行效率和安全性。我們還通過優化算法解決了電機超溫問題，部分技術實現了對國外的超越。

我還記得高寒動車組原進口牽引技術在蘭州至烏魯木齊運用時，出現電機超溫失效的問題，無法滿足蘭新線長大坡道持續高速運行需求，而系統配置已固化，無法變更硬件。我和團隊大膽提出新的控制策略，在硬件不變條件下，只替換自主控制軟件，使得電機功率增加20%、溫升降低25K，解決了全局高能效牽引行業難題。

博采眾長的和諧號實現了中國高鐵的加速發展，然而，由于使用國外的技術平臺、采用國外標準，我國高鐵的進一步發展受到制約。比如說，和諧號引進時有4種車型，標準不統一，零部件不通用，給運營維護帶來很大挑戰和成本。

復興號：

邁出從追趕到領跑的關鍵一步

2012年開始研發的復興號是我國高鐵從追趕到領跑的關鍵一步。

我受命主持研發復興號牽引與控制系統。我和團隊奔赴全國十數個鐵路局、動車段調研，跟車添乘、測量，采集列車復雜、多變的運行工況數據，先后攻克一系列關鍵難題，打造了完全自主知識產權、世界領先的牽引系統產品平臺，使復興號的速度、加速度、牽引動力等關鍵指標領先國際同行。

創新永無止境，我們瞄準了更高的目標。2011年，株洲所受命參與國家“863計劃”之“高速鐵路重大關鍵技術及裝備研制重點項目”，承擔高速動車組用永磁牽引系統的研發工作。

永磁牽引具有能耗低、噪音低、功率密度大等優勢，是更高速列車的必然選擇。對軌道交通牽引技術來說，永磁牽引系統是一場革命，誰擁有永磁牽引系統，誰就擁有高鐵的話語權。

其實，我們最初關注到永磁牽引系統是2003年，但那時已經晚了別人差不多10年。為避免我國牽引傳動技術重陷“落后、追趕”的被動局面，株洲所組建國內第一支永磁牽引系統研發團隊，開展牽引系統向永磁升級換代的研究。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，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。比如說，電機升溫試驗一做就是五六個小時，電機溫控數據就靠人工全程蹲守來慢慢記錄積累。

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。當年，株洲所受命承擔高速動車組用永磁牽引系統的研發工作。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牽引系統。

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。

為持續鞏固高鐵領跑全球優勢，由國鐵集團牽頭實施的更高速度高速列車（CR450）科技創新工程正在全面推進。2023年6月，試驗列車跑出了單列時速453公里、相對交會時速891公里的世界新紀錄，牽引動力采用的正是永磁牽引技術。

責編：楊琳 yanglin@ceweekly.cn

美編：孟凡婷