自主创新20载 高铁“跑”出中国速度
原创 作者：胡嘉琦 /
发布时间：2024-04-12/
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穿过千里沃野，越过河流海湾，高铁将中国大地有机地连接起来，形成了全球规模最大的高速铁路网，以“八纵八横”为骨架，以区域连接线、城际铁路为补充，这一网络逐渐成形。
“八纵”地跨南北，最东一纵是沿海通道，由辽宁、天津、山东沿着海岸线一路南下经江苏、上海、浙江、福建直达广东、广西。而作为“八横”最靠北的通道，绥满通道上串联了牡丹江、哈尔滨、大庆、齐齐哈尔等城市。
截至2023年底，中国高铁通车里程已达到4.5万公里。国铁集团公布的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》指出，“到2035年，中国高铁里程将达到约7万公里。”
回到2003年，第一条高铁“秦沈客运专线”开通，时速为200公里，最高时速为250公里，全长404公里。如今，中国高铁已然矫健奔跑，中国高铁承建的国际项目更是遍布全球，塞尔维亚的高铁，东非的亚吉铁路，印尼的雅万高铁，墨西哥的玛雅铁路等高铁工程见证了中国速度与力量。
2023年，东南亚迎来首条高速铁路——雅万高铁，最高时速350公里，雅加达与万隆之间的出行时间从原来的3个多小时缩短至仅需40分钟。从援建项目到量身定制提供产品，中国高铁网络逐渐完善，促进了区域合作与经济发展。
中国高铁的快速发展全球瞩目，国家轨道交通安全协同创新中心首席教授、“十二五”“十三五”国家科技计划高速列车和先进轨道交通重点专项总体专家组组长贾利民，从技术突破和创新的角度向《商学院》记者分享了中国高铁的创新与发展。
自主研发
中国高速铁路的不断创新和发展，将为中国铁路交通的未来提供强大支撑，并为全球铁路交通领域注入新的活力。
中国高铁之成，非一日之功。贾利民回顾，中国高铁技术创新和科研工作始于20世纪90年代初，特别是从1993年开始。当时的研究目的是了解掌握高铁技术体系，借鉴发达国家经验，解决铁路运输能力极端不足的问题。
1997年至2007年，我国铁路一共完成了6次大提速，中国的铁路技术不断发展，为后来的高铁技术引进做好准备。在这个过程中，铁路行业和主管部门投入了大量科研项目。通过引进和消化吸收法国、日本、加拿大、意大利、德国等国家的高铁技术，中国成功实现了在客运专线上运行时速达200公里的高速列车。
1999年9月27日，一列蓝白相间、酷似鲨鱼的列车，从广州出发，向深圳飞驰而去，这是我国第一代高速铁路电力动车组“大白鲨”，也是我国第一列国产时速200公里的商业营运列车。
“大白鲨”列车的试验速度超过220公里，展示了中国高速铁路技术的基础和潜力。据了解，这一成就是在借鉴国际先进技术的基础上，经过中国自主设计并采用进口关键零部件和车载设备完成的。
贾利民表示，中国高速铁路的体系化科技创新始于2008年，其标志是由科技部和当时的铁道部共同发起启动了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，此计划的组织和实施形成了中国自己的高速列车技术体系和制造能力。
贾利民表示，“从建立技术体系到形成自主品牌，中国高速列车取得了巨大进步。”
2008年“和谐号”动车组列车在京津城际客运专线上大展风采，以每小时350公里的速度飞驰，35分钟就实现了城际跨越，也实现了我国铁路技术的跨越。
在中国高速列车自主创新的过程中，贾利民主要做战略规划、研发任务体系决策、技术路线确定和研发过程纠偏等工作，同时聚焦智能列车系统、谱系化技术平台和列车在途安全测控与保障技术等具体研究。随着进入中国高速列车联合创新行动计划，贾利民担任了国家计划的总体专家组副组长，负责涉及该计划的所有技术方面工作。
贾利民表示，“我们的创新工作发挥了新型举国体制优势，凝聚了来自25所高校、27家国家级创新平台、3家整机厂和近500家配套企业的上万名科技和工程技术人员加入。最终，我们成功构建了中国完整的高速铁路技术体系和产业能力体系，是我国成为世界高速铁路技术和产业体系最重要的一极。”
中国高速列车技术的发展取得了巨大成就，其中最具代表性的就是CR380系列。该系列列车拥有当时世界最具领先水平的技术指标，正常运营时速达到350公里，最高运营时速达到380公里，最高试验速度更是达到了486公里每小时，这一成就至今在世界范围内仍未被超越。
京沪高速的建设和开发是中国高速铁路发展的典范。这条高速铁路不仅是世界上距离最长、技术等级最高的线路，更集成了全球最领先的高速铁路基础设施和核心装备。
中国在“十一五”时期取得的成就为后续发展奠定了基础。随后，中国在“十二五”时期启动了高速列车科技发展重点专项，延续了中国高速列车的创新之路。
贾利民回忆，在规划中国高速铁路技术的过程中，面临着多方面的困难和挑战。首先，最大的困难在于缺乏自信，对中国人自主发展高速铁路技术的信心不足；其次，创新困难重重，因为西方国家已经建立起了成熟完整的高速铁路技术工业和运营体系，如何在这些基础上适应中国的需求，是一项极具挑战性的任务；最后，在创新过程中遇到了高效率成果转化的难题，科技创新步伐远远超过了行业认知水平，导致创新成果的实验验证和规模化应用仍然面临着巨大的障碍。
在克服困难的过程中，自信的建立是至关重要的。尽管一开始可能存在不自信的情绪，但通过不断地努力和成功，逐渐建立起了自信。这种自信是通过每一次研发和创新过程中的成功结果逐步积累而来。
在选择技术路径的过程中，也是通过逐步地实践和摸索，找到了适合自己的方向。我们逐渐摆脱了对外部支持的依赖，而能够自主地前行。
创新无处不在
为了满足海外项目的定制化需求，研发部门采用国际铁路联盟相关的强度和尺寸标准，并根据客户的要求进行整体或部件功能方案的修订。
高铁的零部件在整个高铁系统中扮演着不可或缺的角色。在高铁零部件制造领域，智能化技术正在发挥重要作用。其中，座椅设计的智能化亮点最多。
2022年北京冬奥会召开，冬奥列车成为一张流动的名片，向国内外乘客讲述着中国高铁的成绩。广东华铁通达高铁装备股份有限公司华铁股份（以下简称“华铁”）为冬奥列车提供了商务座、一等座、二等座座椅，并根据需求进行定制化的创新升级，从研发、设计、选材等多角度进行产品的优化提升，充分考虑乘客不同姿态下的乘坐舒适性。华铁全资子公司山东嘉泰交通设备有限公司（以下简称“山东嘉泰”）为商务座椅配备运动姿态可调整的电控系统、智能交互终端“智慧屏”、无线充电、阅读灯等一系列智能设备。
山东嘉泰总经理唐小明向《商学院》记者表示，公司通过使用环保原材料，运用人体力学设计及智能控制打造环保健康座椅。座椅设计考虑了不同姿态下的乘坐舒适性，并配备了多种智能设备。为了满足海外项目的定制化需求，研发部门采用国际铁路联盟相关的强度和尺寸标准，并根据客户的要求进行整体或部件功能方案的修订。这就要求制造者具备丰富的设计经验和强大的结构验证和检验能力，以确保闭环设计的反馈有效性。
列车运行间，如何保证乘客的饮水和用水安全与便利，高铁的研发团队为此也下了不少功夫。
青岛亚通达总经理初红权表示，公司在给水卫生系统方面进行了升级，将收集物由地面转运升级为在线处理，实现灰水过滤清洁等功能。
华铁总经理韩文麟表示，华铁高度关注中国高铁“智能化”发展趋势，并对核心零部件产品实施全生命周期安全监测。公司通过积极开展产学研合作，持续推动产品“智能化”升级。通过核心子公司青岛亚通达，华铁协助复兴号智能动车组实现给水卫生系统PHM（故障预测与健康管理）故障在线监测功能，帮助列车管理员轻松了解液位开关动作次数、水泵运行时间及排泄阀等功能器件的故障发生情况，从而提高列车组服务可靠性。
逐步实现关键零部件国产化
高铁零部件企业在过去的十年里一直致力于研发，成功实现了全部的国产化，并在原有引进技术的基础上实现了全面的技术提升，保证了中国高铁“弯道超车”。
在贾利民看来，技术创新对高铁系统的高质量发展起到关键推动作用。然而，要实现高铁系统的可持续发展，还需要进一步加强国际合作，共同推动高铁技术的创新和发展。随着国际形势的变化，中国高铁可能会面临着一定的关键元器件、零部件和核心材料供给挑战。
为了应对潜在的供应链风险，贾利民表示，我们正在积极加紧工作，努力为未来可能出现的供应困难做好充分的储备。在这个过程中，我们已经在“十三五”和“十四五”时期启动了一系列工作，旨在通过采用国产材料和芯片，构建自主可控的技术和产品供应链。总的来说，尽管我们正努力寻找替代方案来应对供应链风险，但在技术应用和实验验证方面仍然面临着一定的挑战，需要更加开放的政策环境和更加包容的态度，才能够更好地推动本土技术的发展和应用。
在中国的发展历程中，高铁行业的进步是一个逐步的过程。每一个五年计划都标志着行业的新突破，这种技术的发展过程就像人类的进化一样，创新创造多样性，应用选择逐渐优化、逐步完善。
在核心技术方面，贾利民认为，中国可能还没有取得特别明显的原创性进展，但从应用场景来看，中国具有先天优势。“我们有着丰富多样的场景，以及技术和装备必须应对的艰巨挑战，这使得中国成为最具创新可能性的地区之一。”
对于中国高铁未来的发展有何期待，华铁副董事长王承卫向《商学院》记者表示，“作为中国高铁供应链的关键一环，我国的零部件企业在过去的十年里一直致力于研发，成功实现了全部的国产化，并在原有引进技术的基础上实现了全面的技术提升，保证了中国高铁‘弯道超车’。如今，中国运营着全球3/4的高铁里程，中国中车已经成为全球最大的高铁总集成商，其规模超越了全球第二、第三和第四大整车装备制造商的总和。在这一背景下，作为轨交零部件制造商，我们立志冲击全球行业冠军。”
氢能高速列车是发展重点
预计在“十四五”期间将完成氢能高速列车和轴重13吨的轻量化智能化高速列车的研发，这将是标志性的成果，具有填补空白的意义。
对于未来高铁的发展方向，贾利民提出，在“十四五”规划中，着重安排了氢能高速列车和轴重13吨的新一代高速列车的研发，并将科技创新方向主要聚焦在绿色化和智能化领域，同时致力于进一步加强已建技术体系中的薄弱环节。尽管高铁技术延续了西方发达国家的技术体系，但仍需通过与新材料、新能源和新兴信息技术融合形成“源于中国、普世全球”的中国自主可控的新体系。
这一体系的构建正在进行，虽然难度较大，但预计在“十四五”期间将完成氢能高速列车和轴重13吨的轻量化智能化高速列车的研发，这将是标志性的成果，具有填补空白的意义。同时，欧洲和日本等国家仍有许多方面值得我国继续学习和借鉴。
尽管中国在高铁应用场景方面具备丰富优势，但在技术方面仍需进一步提升，特别是对高速列车高频度、长交路、多气候和复杂自然地理环境条件下稳定服役性能保持的苛刻要求。中国的高速铁路覆盖范围之广、适应环境之多样、满足服务需求之丰富，在全球范围内独树一帜，技术品质远超目前高铁发达国家水平。
然而，中国的高铁技术基础和积累时间相对较短，仍有许多需要补充和完善之处。面对这一挑战，中国铁路行业相关部门和机构正积极努力，不断强化技术研发和应用实践，以进一步提升高铁技术水平，确保中国高铁在全球领先地位的稳固和持续。
贾利民认为，在铁路的基础技术方面，尤其是在高速铁路和高速列车相关的基础研究方面，中国依然存在着明显的薄弱环节。这主要体现在高铁新技术的研发和应用融合方面，尤其是在新的智能和赋能技术在高速铁路系统中的应用方面。造成这种薄弱的原因在于与高铁相关的其他行业水平较低，如软件、电子和材料领域的技术和供给品质不足，这些行业的水平直接影响了高铁技术体系中高品质关键零部件和材料的供给。
目前，尽管高铁采取了全球采购模式来弥补这一不足，但仍然存在很大的依赖性。虽然中国也在进行自主研发，但在关键零部件、制造装备和关键材料方面，仍然主要依赖进口。因此，我国亟须加强国内基础工业和技术领域的水平，提升自主研发能力，以确保高速铁路技术和制造能力的可持续发展和领先地位。
贾利民表示，“当前高铁电子信息和材料领域的能力尚不足以支撑高速铁路和高速列车的需求。全球化是一个不可逆转的趋势，但关键是核心技术和体系能力是否掌握在我们手上。”
中国高铁从20年前蹒跚学步，经历不断发展和迭代，创新之路依然任重道远。
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