科技日报记者 过国忠 通讯员 王琴琳 束婧雅
19日，习近平总书记乘坐京张高铁赴张家口赛区考察工作时指出，我国自主创新的一个成功范例就是高铁，从无到有，从引进、消化、吸收再创新到自主创新，现在已经领跑世界。要总结经验，继续努力，争取在“十四五”期间有更大发展。
如今，高铁已成为我国装备制造的一张亮丽名片。那么，我国高铁经历了哪些发展阶段，实现了哪些重大突破？“十四五”期间，又将如何再发力再创新，实现更大发展？1月21日，科技日报记者走访了高铁领域的相关领导与专家。
我国线路建设起步晚
50多年在中车人眼里，我国铁路百年沧桑巨变，高铁的快速发展全面开启了现代化铁路强国新征程。这段波澜壮阔的发展历程，凝聚着一代又一代铁路人的梦想和奋斗，更是见证着中华民族百年复兴伟业。
“2015年以来，习近平总书记先后三次视察中国中车，指出‘高铁是我国装备制造的一张亮丽的名片’，勉励中车要持续领先领跑，实现新旧动能转换，永远掌握主动权，给我们全体中车人以极大的鼓舞和激励。”中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司（以下简称“中车戚墅堰所”）党委书记、董事长王洪年说。
王洪年告诉记者，我国铁路根据发展特征，可以分为萌芽期、再萌芽期、成长期和跃迁期。最早出现的铁路是1876年通车营业的吴淞至上海的铁路，首台机车出现的时间是1881年，而完全自建的铁路是1905年开始修建的京张铁路，也是首条不使用外国资金和人员、由中国自行建设完成并投入营运的干线铁路。
所以从这个起步时间来看，我国铁路无论是装备还是线路建设，要比英美等国家晚50多年的时间。
我国是在怎样背景下，加速发展轨道交通，推动铁路大提速？
“一定程度上是被逼出来的，是市场竞争的结果，如果当时再不提速，中国铁路就要步入‘夕阳时代’了。”王洪年说，进入90年代后，随着改革开放的推进，空运、高速公路得到了快速发展，抢走了铁路大部分市场，铁路的生存和发展面临着有史以来最严峻的考验，并且当时全国列车平均旅行时速只有48公里多一点。
王洪年介绍，当时的情形与国外六七十年代有些类似，发达国家的突围方式是积极研究、采用高新技术和先进手段，推动铁路科技进步，所以世界轨道交通也是在六七十年代得到复兴，并在客运高速、货运重载等方面取得了很多突破性的进展。
“那时，尽管我国铁路经过90年代之前的发展，铁路机车车辆的生产能力大幅提高，结束了靠进口机车车辆的历史，但升级换代的产品不足，不能满足提速、高速、重载运输发展的要求，机车车辆工艺还停留在传统设备和工艺阶段，制造水平和国际先进水平相比，存在着很大的差距。”王洪年说。
中车戚墅堰所总经理王文虎告诉记者，当时我国铁路发展明确了两大重心，一是加快产品升级，开发满足提速、高速、重载运输需要的机车车辆，以及发展城际快速列车等新产品；二是生产制造“上质量、上水平、上档次”，这些都对材料工艺等基础技术及关键零部件制造提出了更高的要求。
“到1997年，我国铁路开始产业跃迁期。近20多年来，铁路产业再次焕发新的活力，开启了新的发展，包括前后6次大面积提速以及高速铁路、客运专线、城际铁路等创新技术运用、新型轨道交通装备的出现等等，都是出现在这一阶段。”王洪年说。
“应该说，这期间，中国城市轨道交通也开始起步，我们开展了城市轨道交通车辆关键零部件的开发，包括齿轮箱、联轴节等关键零部件，也就是在这个时候开始全面进入城市轨道交通领域。”中车戚墅堰所副总经理、总工程师靳国忠说。
铁路提速是一个系统工程
“铁路提速是一个系统工程，包括机车车辆的各个部分以及线路的改造升级，不仅要跑得快，还要跑得稳、停得住。所以，我们集中力量也研制了适应开行速度达到200公里动车及客车的盘形制动装置，以及用于铁路养护的大型养路机械产品，包括清筛机、捣固装置、稳定车、碴车等等，都有效的支撑了无论是车辆，还是到线路的改造升级。”靳国忠说。
王文虎告诉记者，中国实现铁路大提速，是举国之力和多方协同创新的成果。其中，1998年，中车戚墅堰所参与研制的“春城号”，用于昆明世博会的电动车组，时速200公里。2000年以来，通过产学研合作，我国先后研制出试验速度达到260公里的“蓝箭号”、最高时速292.8公里的“先锋号”、曾创造了当时“中国铁路第一速”321.5公里的“中华之星”。
“这些代表性自主动车组的齿轮传动系统都是戚墅堰所研发的，其中‘中华之星’的齿轮箱在试验速度达到400公里的时候，也未出现任何异常，并在后来经受住了53万公里的运行试验。”王文虎说，这是在技术引进之前，中国自主研发水平的顶峰，也是技术积累非常关键的阶段。
王洪年还介绍，2004年4月，国务院召开专题会议研究铁路机车车辆装备问题，提出“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求，促使2004年成为中国铁路发展的转折年。
在王洪年看来，我国第6次大提速相对前5次提速是一个质的飞跃，不同于原来在既有线路上的再提速，而是着眼于新建高速客运专线，并将最高运营时速逐步提升到350公里。在第6次大提速，以及引进消化吸收再创新的过程中，我们承担了基础制动、车钩缓冲、减振降噪等关键零部件的技术引进和国产化，也经历了与齿轮传动产品类似的蜕变历程，为攻克高速动车组的9大关键技术和10项配套技术做出了贡献。”王洪年说。
中车戚墅堰所副总工程师、技术研发中心主任、首席技术专家王有虹介绍，齿轮传动系统由齿轮、箱体、轴承及润滑机构等组成，是高铁列车的动力传动装置，负责将电机的动力传送到列车上，让列车实现高速行驶，是高铁列车核心部件之一。380公里的时速，从动齿轮的线速度需要达到每秒100米以上。如此高的转速，对齿轮本身的性能、齿轮间的啮合、箱体的密封可靠等，都提出了极大的挑战。
“当时，我们也考虑到国外技术虽然有优势，但未必能完全适应国内的各种工况，所以在项目进展过程中，我们不仅进行了全面的技术消化吸收，更开展了一些创新性的研究，其中最关键的就是从动齿轮的研制。”王洪年说，这正好发挥我们材料工艺的优势和数十年的技术积累，在经历了反复的研究和数十次的试验后，最终选用了一种新的合金钢材料，热处理和加工工艺要求更高，性能也比原型产品更好。”
“我国自主研制的CRH380型高速动车组，是中国高速列车的一个标志性产品。这标志着我国真正掌握了350公里的高速列车技术平台。”靳国忠说。
CRH380A动车组齿轮箱驱动装置的试验验证也是非常复杂和苛刻的，各种模拟工况的加载，温度、噪音的测量等等，都有严格的要求。虽然看起来只是一个齿轮传动系统，但包括箱体、齿轮、联轴节等10大部件，共计95个类别，近460多个小零件，统筹协调、同步推进都很重要。功夫不负有心人。
2010年，该项目组用“5+2”、“白加黑”的工作模式，提前完成研制任务，顺利试装到CRH380A高速动车组上。紧接着，CRH380A高速动车组在京沪线上跑出了486.1公里的最高运营时速，刷新了世界高铁速度，宣告了中国高铁开始进入高速发展的新时代。
值得一提的是，这一阶段中车戚墅堰所无论是设计技术能力，还是批量制造能力都跨上了一个新的台阶。研制的齿轮传动系统、减振降噪装置、钩缓制动系统等关键零部件，助力“复兴号”高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步，让列车跑得快、行得稳、停的住，安全奔驰在祖国广袤的大地上。
目前，他们在动车领域已经实现160-350公里速度等级的全覆盖，城轨领域也实现时速120公里、140公里速度等级各型产品的全覆盖，整体技术处于国际领先水平。
再创新实现技术自立自强
中国中车党委书记、董事长刘化龙谈道，几十年来，中国中车始终坚持把科技创新作为第一动力，瞄准科技创新制高点，主动承接国家科技体制改革先行先试任务，积极承建国家高速列车技术创新中心，全面推动实施重大科技攻关专项，持续深化原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新，持续加强自主创新，探索出一条依靠科技攀高峰的强企之路。
实践证明，只有秉持明志笃行、固本培元的创新方略，坚定不移自主创新，走科技自立自强之路，掌握核心技术方能成就“国之重器”。
近5年多来，我国高铁重大科技创新成果不断涌现，让“复兴号”奔驰在祖国广袤的大地上，让重载列车技术在大秦线创造了重载铁路世界纪录，让城轨地铁形成系列化、多样化、多制式的产品谱系。2019年5月23日，时速600公里高速磁浮试验样车成功试跑。
记者了解到，“十三五”期间，我国高铁公里时翻了近一番。目前，全国铁路营业里程由12.10万公里增加到14.63万公里、增长20.9%，高铁由1.98万公里增加到3.79万公里，复线率由53.5%增长到59.5%，电气化率由61.8%增长到72.8%，“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型。
“铁路总体技术水平迈入世界先进行列，高速、高原、高寒、重载铁路技术达到世界领先水平，推进智能高铁技术全面实现自主化，复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步，铁路事业呈现出勃勃生机。”中国国家铁路集团有限公司相关领导说。
站在“两个一百年”奋斗目标的历史交汇点上，面对新时代新形势新要求，按照“十四五”发展规划，2021年，我国将高质量推进川藏铁路工程建设，扎实推进西部陆海新通道、长江沿岸高铁、京津冀城际铁路网等重点工程建设，投产铁路新线3700公里，以优异成绩庆祝中国共产党成立100周年。
“今年起，我们将着力构建产学研用深度融合、开放协同、自主可控的科技创新体系。加快推进国家创新中心、国家工程实验室、国家重点实验室等国家级研发机构建设，进一步提升仿真测试、检测试验、智能制造等基础平台能力。加速突破关键技术短板，加强关键共性、前沿引领、颠覆性技术创新，全面掌握轨道交通装备核心技术，实现技术自立自强。同时，加快动车组、新一代电力、内燃、新能源及多源制机车等创新成果转化，为建设交通强国提供强大装备支撑。”刘化龙表示。（受访者供图）
