http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-06-2
6月25日，由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的中国标准动车组被命名为“复兴号”。 图为命名仪式现场。本报记者 史家民摄
资料来源：中国铁路总公司 制图：陈晓劲 郭祥
6月25日，中国高铁家族迎来了新成员。由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权的中国标准动车组（以下简称“标动”）被命名为“复兴号”。
与“和谐号”相比，“复兴号”设计寿命提高了10年，在车体断面增加、空间增大的情况下，按时速350公里试验运行，列车运行阻力下降7.5%以上，人均百公里能耗降低17%，车内噪声下降1到3分贝……如此多骄人的成绩从何而来，又历经了哪些挑战？
在决胜全面建成小康社会、实现中华民族伟大复兴中国梦的重要历史节点，将中国标准动车组命名为“复兴号”，又有哪些不同寻常的意义？
带着这些疑问，让我们登上“复兴号”，翻开中国高铁创业史这崭新的一页。
“复兴号”有啥过人之处？
寿命更长，能耗更低，乘坐更舒适，中国高速动车组已走在世界先进行列
25日亮相的“复兴号”，有红银搭配的“CR400AF”和黄白搭配的“CR400BF”两款车型，外貌与蓝白搭配的“和谐号”有挺大差别。这两种车型的试验时速均在400公里及以上，持续运行时速为350公里。
不仅是颜色，从外观到内饰，从车体到性能，与在线运行的动车组相比，“复兴号”都更胜一筹。
“寿命”更长。中国标准动车组“复兴号”在降低全寿命周期成本、进一步提高安全冗余等方面加大了创新力度。为适应中国地域广阔、温度横跨正负40℃、长距离、高强度等运行需求，“复兴号”在多种工况下进行了60万公里运用考核，比欧洲标准还要严格。最终，整车性能指标实现较大提升，“复兴号”的设计寿命达到了30年，而“和谐号”是20年。
“身材”更好。标动采用全新低阻力流线型头型和车体平顺化设计，车型看起来线条更优雅，跑起来也更节能。坐过“和谐号”的朋友都会发现，动车组车顶有个“鼓包”，那其实是空调系统。“复兴号”把这个“鼓包”下沉到了车顶下，使列车不仅看起来更美，列车阻力比既有CRH380系列降低7.5%—12.3%，列车在时速350公里下运行，人均百公里能耗也下降约17%。
容量更大。由于列车高度从3700毫米增高到了4050毫米，旅客登车后会感到空间更宽敞了。在断面增加、空间增大的情况下，按时速350公里试验运行，列车运行阻力、车内噪声明显下降，而且座位间距更宽敞。
舒适度更高。“复兴号”空调系统充分考虑减小车外压力波的影响，通过隧道或交会时减小耳部不适感；列车设有多种照明控制模式，可根据旅客需求提供不同的光线环境。此外，为满足移动互联时代的上网需要，车厢内还实现了无线网络全覆盖。
“警惕性”更强。“复兴号”设置智能化感知系统，建立强大的安全监测系统，全车部署了2500余项监测点，比以往监测点最多的车型还多出约500个，能够对走行部状态、轴承温度、冷却系统温度、制动系统状态、客室环境进行全方位实时监测。它可以采集各种车辆状态信息1500余项，为全方位、多维度故障诊断、维修提供支持。
此外，列车出现异常时，可自动报警或预警，并能根据安全策略自动采取限速或停车措施。在车头部增设了由新型材料研发的碰撞吸能装置，在低速运行中出现意外碰撞时，可通过吸能装置变形来吸收碰撞时的能量，提高动车组被动防护能力，保护司乘人员。
“党的十八大以来，我们成功研制生产了具有完全自主知识产权的中国标准动车组，我国铁路成套技术装备特别是高速动车组已经走在世界先进行列。”中国铁路总公司党组书记、总经理陆东福说，在决胜全面建成小康社会、实现中华民族伟大复兴中国梦的重要历史节点，将中国标准动车组命名为“复兴号”，代表着中国铁路在新时代坚定跟党走、奋勇当先行的坚强决心，真实记载了中国高铁技术装备走向世界先进行列的发展历程，充分展示了中国铁路服务经济社会发展、创造人民生活新时空的美好愿景，深情寄托着中国铁路人对中华民族伟大复兴的追求和期盼。
为什么有了“和谐号”，还要研发“复兴号”？
降本提效，保持创新能力，我们需要一次完全自力更生的基于需求的正向设计
俯瞰今日中国铁路，银色长龙疾驰穿梭，仿佛一架高速织机，绘就出世界上最大的流动版图。特别是党的十八大以来，中国新开通高铁1.36万公里，使高铁营业里程突破2.2万公里，稳居全球榜首。既能驰骋冰天雪地，又能穿越沙漠风区，日均400多万的旅客发送量，更使高铁成为诠释“获得感”的最佳代名词之一。
既然“和谐号”已经如此厉害，为什么还要研发“复兴号”？难道“和谐号”不是咱们自主创新的高铁吗？
实际上，早在几年前，中车在决定进军美国市场时，就聘请美国律师事务所进行过知识产权评估，得出的结论是，CRH380A型高铁出口不会出现知识产权纠纷。
那么，中国标动是否是一场形式大于内容的创新呢？
——降低成本、提高效率，是研发中国标准动车组的直接诱因。
2003年，中国高铁走上了“坚持引进先进技术与自主创新紧密结合”的研发路径，使中国铁路机车车辆制造业的面貌焕然一新。然而，“弯道超车”如同一把双刃剑，在争取时间优势的同时，也留下了兼容性难题。
“我们当初从海外引进了1型车、2型车、3型车和5型车四种不同的技术平台。这些车型技术路径不同，使咱们用最短的时间博采众长，造出高铁并投入使用，使经济社会能尽快受益。但是基于不同平台研发出的车型，并不能互联互通。”中国铁道科学研究院首席研究员王悦明介绍，“和谐号”没有做到标准化统型，不仅司机操作台不同，车厢定员座位数与布局不同，有些车甚至车厢连挂处的高度都不一样。即便是同一速度等级的动车组，如果车型不同，也不可能重联运输。如果某节车出现故障，需要组织乘客换乘，临时调来的车一旦车型不同，就会出现要么“挂不上”，要么“缺座位”。
标准不一，不仅增加了运营难度，也提高了运营和维保成本。因为车型标准不统一，高铁车站不得不将每种车型都预留备用车来应急，动车检修的车间也要把4种车的零部件全配备，甚至高铁司机也要把各种车型都学习一遍。因此，我国急需针对不同型号的动车组建立统一的技术标准体系，实现动车组在服务功能、运用维护上的统一，提高效率，降低成本。
——适应国情路况、倒逼持续创新，是研发中国标准动车组的根本原因。
放眼世界，没有哪个国家的高铁运营距离有中国这么长，更没有哪个国家的高铁运营环境能同日横跨“冬夏”。王悦明说，一些引进的车型在这样复杂的环境中运行，难免“水土不服”，而脱胎于引进技术平台的再创新产品，在每一次升级改造过程中，都绕不过软件更新，有时还要请外方专家来解决。从拿着国外的图纸打造“舶来品”，到基于原有技术平台再创新出“混血儿”，经过十几年的经验积累，中国已经完全有能力设计制造出满足国情需求的“纯中国血统”高速动车组。
“我们需要一次完全自力更生、基于需求的正向设计。不是升级，而是从硬件到软件全自主。这将使高铁研发制造团队摆脱对既有技术平台的依赖，增强团队的自信心，使中国高铁技术保持世界领先。”王悦明说。
纯中国血统的背后是挑战极限的铁路精神
研发基于国情，在高速动车组254项重要标准中，中国标准占84%
在中国铁路总公司主导下，2012年，中国铁道科学研究院技术牵头，联合中车集团和多家科研企事业单位，开展了中国标准动车组设计研制工作。
中国标准动车组的“中国”，就意味着高铁从最早的“洋基因”“混血”“以我为主”，现在由内而外都是“纯中国血统”了，特别是软件全部是自主开发。在高速动车组254项重要标准中，中国标准占84%。中国标准动车组整体设计以及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键技术都是我国自主研发的，具有完全自主知识产权。
中国标准动车组的“标准”，意味着今后所有标动平台列车都能连挂运营，互联互通。只要是相同速度等级的车，不管哪个工厂出品，不管是哪个平台出品，都能连挂运营，不同速度等级的车也能相互救援。更重要的是，无论是司机驾驶界面，还是旅客体验界面，都被统一。
“中国标准动车组研制，是中国动车组技术发展中的一件大事，是对我国机车车辆行业自主创新能力的一次大检阅。标动研制成功，标志着我国铁路建立了基于自主知识产权的高速动车组技术平台，拥有了参与国际铁路市场竞争的拳头产品。”中国铁道科学研究院机车车辆研究所研究员张波说。
——这是一列基于国情、破解了诸多“中国难题”的高速列车。
如何解决中国独有的飞絮问题，给中国标准动车组综合试验组研究员、中国铁道科学研究院首席研究员陆阳留下了深刻印象。每到春季，中国北方杨柳絮满天飞舞，动车组动力设备的散热系统时常堵塞，滤网上仿佛盖了一层被子。机组发热就会报警降速，导致晚点出现。
“依靠传统清洗滤网的方式来保证散热系统正常工作，不仅铁路职工的劳动强度太大，也治标不治本，”陆阳说，标动设计时，就要求散热系统冷却能力在满负荷运行下还有15%的余量，即滤网只有85%的散热能力了，还能满足机组100%的动力发挥。“往年春季，动车组跑京沪、京武一个来回，散热系统风险挺大，而根据测试，标动跑一个来回肯定没问题。”
此外，相比国外，中国雷电天气多，动车组车顶上的高压设备频繁被雷电冲击，会造成高压绝缘短路。在标动的研发中，原本暴露在动车组车顶上的高压设备改为下沉式，安装到一个密闭空间内，只有一个受电弓暴露在外面，同时将受电弓的抗雷电冲击标准从欧洲的可承受150千伏雷电冲击，加强为可承受185千伏的雷电冲击，使高铁穿越雷雨更安全。
——这也是一列从零起步、完全自主知识产权的高速列车。
事非经过不知难。高速列车标准化统型，正是在挑战中，越挫越勇，成为“挑战极限、勇创一流”的铁路精神的缩影。即便到今天，中国铁道科学院首席工程师赵红卫仍能对测试故事倒背如流。
2015年4月21日，由铁科院牵头对来自中车长客与中车四方的两个标动车型进行了首次互联互通试验台测试。然而，16节车厢连接后，司机室的操作界面上只能显示其中一家的8节车厢，另一家的8节不见了。经过反复排查，原来是通讯协议中的“接头地点”搞错了，导致“第一次牵手”失败。一周后故障解决，模拟实验开始。
2015年7月17日，标动启动互联互通试验，196个信号大部分都连接正常，只有一个小插曲，就是开门指令发出后，“CR400AF”的左门开了，“CR400BF”的右门开了。大家连夜校线，问题迎刃而解。在7月17日到30日的静态及低速行驶试验中，一共排查出83个互联互通问题；8月20日到22日，两种车型连挂跑到了160公里。
“别看只有160公里，可这是这列高铁从软件到硬件全部实现自主设计、制造或选型，拥有完全自主知识产权，而且是不同型号连挂运行，这在世界上都是没有过的。我们的激动，一点儿不亚于当年‘和谐号’在京沪高铁跑出486.1公里的世界第一时速。”赵红卫说。
高铁“走出去”的主力车型
标动将成为中国高铁“走出去”的有力竞争优势
2016年7月15日11点20分，不到2秒的时间，郑徐高铁上演的“极速邂逅”惊艳全球，又一个新的世界纪录诞生了！
这是两列中国标准动车组，以超过420公里的时速在郑徐高铁上交会，创造了高铁列车交会、重联运行速度的世界最高纪录。中国又为世界高铁“教科书”谱写了崭新的一章。
在邂逅的瞬间，中国标动两车仅距1.6米，相对交会时速超过840公里，相当于大飞机的巡航时速，交会时产生的压力波相当于1平方米瞬时受重近200公斤，如此高的压强，车内的工作人员和体验者却没有任何不适感。
“这是党的十八大以来，一次非常成功、极具意义的高铁试验。当今俄罗斯、美国都希望发展时速400公里的高铁，但是尚未有国家验证这种运行时速的可行性。而中国的试验，探索了时速400公里及以上高速铁路系统关键技术参数变化规律，为这些国家发展高等级高铁提供了有力的技术支撑。中国标准动车组也将成为中国高铁‘走出去’的主力车型。”中国铁路总公司总工程师、中国工程院院士何华武说。
实际上，助力高铁“走出去”，就是中国标动研制的另一个目标。
一方面，拥有完全自主知识产权的标动，让中国高铁“走出去”免于陷入知识产权纠纷的“口水战”；另一方面，通过标动的研发，中国高铁不仅性能更好，能耗更低，还能够适应不同地质条件和运行环境的需要，实现动车组技术的兼容性，这是中国标准动车组在世界上独有的核心竞争优势。
实际上，中国高铁“走出去”第一单——印尼雅万高铁就将采购中国标准动车组。中国铁路将以“复兴号”中国标准动车组为平台，根据世界上其他国家的实际需求，量身打造，设计研制具有国际竞争力的动车组成套技术和产品，积极拓展国际市场，推动中国高铁“走出去”。
“‘复兴号’中国标准动车组构建了体系完整、结构合理、先进科学的高速动车组技术标准体系，标志着我国高速动车组技术全面实现自主化、标准化和系列化，极大增强了我国高铁的国际话语权和核心竞争力。”何华武说，标动整体性能及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键系统技术达到了国际先进水平，这些都将成为中国高铁“走出去”的有力竞争优势。 （本报记者 陆娅楠）
《 人民日报 》（ 2017年06月26日 10 版）
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