中國高鐵不能自廢武功(四)-梅新育
高鐵大國是怎樣煉成的
“就感覺到快,有催人跑的意思,我們現在正適合坐這樣的車。”1978年10月26日下午,小平同志乘坐新幹線“光—81號”超特快列車從東京前往日本文化古城京都訪問,在火車上應日本記者之請談對新幹線的觀感時如是説。次日上午,小平同志又乘坐近畿鐵路公司特快電車從京都到達奈良訪問。
當時,小平同志對日本的高速鐵路頗為稱羨,而中國鐵路上人山人海的綠皮車與日本、歐洲高速鐵路上子彈頭形狀的高速列車差距顯得那麼遙遠。三十年彈指一揮間,經過長期研究開發積累發力,經過新世紀初以來付諸實施的跨越式發展,通過成功實施“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”的策略,中國迅速成長為全世界公認的頭號高鐵大國。
在2010年12月第七屆世界高速鐵路大會上,時任鐵道部總工程師何華武得以滿懷自豪地向全世界同行宣佈,中國已經是全世界高速鐵路系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規模最大的國家。是一系列實實在在的巨大成就賦予了他充足的底氣,也令全世界同行對此頗為信服。
因為自從1992年國際鐵路聯盟(UIC)發起世界高速鐵路大會以來,歷次大會一直是在歐洲召開,連公認的高鐵大國、新幹線建成營運數十年的日本都沒能爭得主辦國資格,2010年末第七屆世界高速鐵路大會落户北京是世界高速鐵路大會首次落户在歐洲以外,此舉本身就標誌着國際鐵路業界對中國高鐵成就的認可。
刷新高速鐵路定義
2010年末,中國高鐵運營里程8358公里,佔全世界高鐵運營里程的1/3強。截至2011 年,我國已投入運營的高速列車共計786 標準列(8 輛編組)。其中時速200—250km/h 速度級355 列(短編290 列,長編65 列),時速300—350km/h速度級140 列,時速380km/h 速度級133 列(短編40 列,長編93列)。
隨着高速列車數量的不斷增多,高速動車組型號逐漸豐富,由技術剛引進時單一編組(8 輛編組)、單一用途(座車)、單一速度等級的4 種車型,發展到目前包括長短編、座卧車、多種速度等級的12 種車型。按照國家《中長期鐵路網規劃(2008 年調整)》,到2020 年,全國鐵路營業里程達到12 萬公里以上,複線率和電化率分別達到50%和60%以上,主要繁忙幹線實現客貨分線,其中高速鐵路客運專線將達到1.6 萬公里以上。
自1964 年日本首次開行高速列車以來,經過近50年發展,海外形成了以日本新幹線N700 系與E5 系、法國TGV 和德國ICE 為代表的高速列車技術,高速列車運營時速從最初的210公里提高到320公里,其中日本新幹線、法國TGV 和德國ICE 運營時速分別為300公里、320公里和 300公里。
中國引進了國外200公里級的高速動車組技術,並在此基礎上通過實質性的技術創新一路提升運行時速,致使中國高鐵建設全面啓動的過程成為一連串打破和創造列車時速世界紀錄的過程。而對於高速動車組而言,時速每提升約30公里都意味着一次技術飛躍。
2008年6月24日,京津城際高鐵創造394.3公里時速的世界紀錄。
2010年9月29日,國產“和諧號”CRH380A動車組在滬杭高鐵試運行時創造416.6公里時速的新世界紀錄,僅用40分鐘就跑完了上海—杭州間的202公里距離。動車組出發後僅用6分鐘時間便提速至300公里,13分鐘後達到413.7公里,最高時速416.6公里。
相比之下,歐洲直升機公司同日在法國南部城市伊斯特爾展示的新一代軍民兩用高速直升機驗證機X3(代號),設計最高巡航速度為每小時220海里(約每小時407公里),而且要8年後才能投入商業運營。
2010年12月3日,京滬高鐵“和諧號”CRH380AL動車組試運行創造了最高運行時速486.1公里的世界紀錄。
為獲取安全性極限參數和進行安全評估,各國分別研製了時速遠高於運營列車的試驗列車,試驗速度逐步提高。2007 年4 月3 日,法國AGV 的最高試驗時速達到了574.3公里。
在科技部和鐵道部的部署下,以“‘十一五’國家科技支撐項目—共性基礎及系統集成”、“國家973計劃項目—時速500公里高速列車關鍵力學行為研究”為依託,以中國南車四方股份有限公司為主體,以國家高速動車組總成工程技術研究中心開放的研究平台為基礎,採用產、學、研、用相結合的模式,在CRH380A創新成果基礎上,歷經兩年多科研攻關,我國於2011年12月建成更高速度試驗列車。
2012年4月,這列500公里時速動車組在國家工程實驗室的實驗時速達到575公里,打破了法國AGV2007年創造的試驗紀錄。由於列車在575公里時速運行時表現完美,廠方計劃進一步提升試驗時速。
正是憑藉在運行時速方面的優勢,中國刷新了高速鐵路的定義。按照國際公認標準,時速達到200公里即可稱為高速鐵路,但由於中國運行時速超過300公里的高鐵線路太多太長,不得不加以區分,把運行時速超過300公里的稱為“高鐵”,對運行時速在200公里以上300公里以下者則借用了高速列車的名稱,稱為“動車”。
高質量、低成本的競爭優勢。與歐洲、日本同行相比,中國高鐵及相關設備製造業的優勢不僅僅體現在技術最全、集成能力最強、運行速度最高,而且體現在低成本和建設高效率。中國高鐵建設造價只有海外同行的1/3到1/2,國內高鐵造價一般是1.5億元/公里,德國法蘭克福-科隆線約合3億元/公里,韓國2004年通車的高鐵路基部分造價為2.5億元/公里。越南國會於2010年6月否決了採用日本新幹線技術修建河內-胡志明市高鐵線路的方案,理由是造價高達560億美元,超過越南國力承受限度。如果採用中國技術,造價幾乎只有新幹線的一半。
全世界掀起高鐵建設熱潮
憑藉所有這些優勢,中國高鐵不僅贏得了國內億萬旅客的心,而且令千千萬萬親眼目睹、親身體驗的海外人士驚豔折服,“像是從未來開來的”之類讚譽不絕於耳,僅近兩年有100多個國家元首、政要和代表團考察中國高鐵,無不高度評價中國高鐵成就,更在全世界激起了高鐵建設的熱潮。
2010年4月,老撾與中國達成協議,設立合資公司建造一條連接中國昆明與老撾首都萬象的高速鐵路,未來將連接到新加坡,成為未來的泛亞鐵路中線,從昆明經萬象至新加坡全長將達3900公里。2010年12月23日,老撾第六屆國會第十次會議閉幕,會議批准了有關從中國到老撾修建一條高速鐵路的計劃。
2010年,馬來西亞政府提出一項總值4440億美元的經濟轉型計劃,其中一項重要內容便是從馬來西亞首都吉隆坡至新加坡的高鐵項目“隆新高鐵”。如按中國企業設計方案實施,時速將達250——280公里,屆時從吉隆坡至新加坡300多公里路程行車時間可從現有的7小時縮減至2小時24分。
美國總統奧巴馬首次訪華時曾被安排親身體驗京津城際高鐵,痛感美國鐵路技術與中國已經完全不在一個時代,回國後在國情諮文中專門呼籲美國人民奮起趕超,不能認命甘居落後,認定只有中國才能建設全世界最快的鐵路。
隨後,奧巴馬政府宣佈了建設13條線路的高速鐵路網發展計劃,涉及30多個州,其中加州擬建設的高鐵計劃規模最為宏大,總長接近1000英里(1609公里)。2010年初,奧巴馬政府宣佈從經濟刺激計劃中專門撥出80億美元,作為美國高速鐵路第一筆啓動資金;此外將在未來5年內,每年從聯邦預算中撥款10億美元,作為高鐵計劃首期資金。各州申請高鐵建設補貼踴躍,加利福尼亞、佛羅里達和伊利諾依三州可望贏得最多。
九大核心技術和關鍵部件實現了自主化
隨着中國高鐵的發展,中國軌道交通裝備製造業也乘勢崛起,特別是中國南車、中國北車兩大廠商,都實現了高速發展。中國南車2000年成立時是一家營業額103億元的虧損企業,到2010年已經成長為營業額超過600億元的盈利企業,實現了創立之初躋身全球行業三強、具備較強國際競爭力的目標。
在技術創新方面,中國軌道交通裝備製造業可謂成果累累。青藏鐵路高原客車、40噸軸重礦石車等產品通過原始創新邁向了技術高端,創造了全球同行公認的成果。
就動車組領域而言,關鍵技術為系統總成技術、車體技術、高速轉向架技術、牽引變流器技術、牽引控制技術、牽引電機技術、牽引變壓器技術、制動系統技術、網絡控制技術,通過消化吸收再創新和完全自主研發,中國製造業和鐵路運輸業除了在制動系統技術方面還有差距之外,在其它方面均已取得長足進步,站到了世界前列、乃至最前列:
車體設計和空氣動力學。CRH380高速動車組系我國自主設計、自主通過風洞試驗造出,在別國沒有先例。2011年末建成的運營時速500公里動車組外形好似利劍,又似鷹嘴,更是獨一無二。
在這些已經投產的車型之外,我國鐵道裝備企業的設計師們還設計出了多種新概念車型,僅筆者於2012年2月考察參觀青島南車四方工廠時看到的就有兩位數之多,多款車型外形超越常人想象,有些車型外形乍看上去更像翱翔天空的高速戰機,而不是奔馳地面的列車。
高速道岔。中國350公里/小時及以上車速高鐵線路採用自主研發的60-42號單開道岔。
板式軌道。這是中國特有的專利技術,堪稱中國驕傲,中國自行研發的Ⅲ型板式無砟軌道是世界最先進的。
列控系統。德國高鐵列控系統是LZB系統,日本是DS-ATC系統,法國是UM2000加TVM430系統,歐洲正在試圖推廣GSM-R系統,而中國高鐵採用ZPW-2000+點式+ATP列控系統,和其他幾個國家都不一樣,屬於自主創新。
逆變器。中國南車自主研發的GTI-250和GTI-500光伏逆變器早已通過國際認證,中國南車生產的所有車型使用的都是自己的逆變器。
變流器。中國南車自行生產變流器及其核心元件絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT),其中芯片設計和製造也是國內完成;中國北車也建成了自己的絕緣柵雙極型晶體管封裝線。
電動機。在最初引進高鐵技術時就將電動機技術捆綁在內,憑藉堅強的領導和“全國一盤棋”談判方式所賦予的強大談判地位,中國鐵道部成功打破了日、歐高鐵廠商封鎖技術以源源不斷攫取高額暴利的企圖,迫使對方接受了轉移電動機全套技術的條款,為此支付的代價也很合算。
在引進基礎上,中國南車和中國北車兩大高鐵裝備廠商在較短時間裏完成了消化吸收,自己生產全部電動機,並陸續有所創新。時速380公里動車組、時速500公里動車組牽引電機和變壓器均為自主研製,CRH380A採用的牽引電機、牽引變壓器在保持設備輕量化優勢的同時,系統容量提高了30%以上。
此外,不屬於高鐵產品的南車7200KW六軸大功率電力機車僅用6個月時間就完成了設計、生產到批量投放市場,9600KW六軸大功率電力機車和6000馬力大功率內燃機車量產,標誌着中國南車成為世界級機車裝備系統集成供應商。
軸承和車輪。目前高鐵的軸承和車輪國產化率還不高,但也已經取得了一系列關鍵性突破,出於蓄勢待發狀態。時速160公里以下動車車型的軸承早已全面國產,時速160公里以上車型軸承曾長期進口,哈爾濱、瓦房店、洛陽三大軸承廠已於2010年底拿出了時速350公里軸承樣品,全面突破為時不遠。馬鋼已經躍居世界第一大車輪生產商,高鐵和動車使用的運營時速250公里和350公里的車輪已經相繼研發出來或投入使用。
就總體而言,2003年至2010年末,我國申請了1902項高速鐵路相關技術,其中1421項已經授權,481項正在受理。到2010年,高速動車組和大功率機車的九大核心技術及其關鍵部件均在中國南車實現了自主化。
(作者系商務部研究院研究員,本文僅代表作者個人觀點)