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中国高铁崛起的发展历程

2018-5-23 16:19:52      点击:

    由于高铁装备在技术等方面的外溢效应,带动了城市轨道交通、普铁等行业发展,使我国企业不仅在国内大规模城市轨道交通建设中占据绝对份额,更在国际市场有所斩获,提升了我国轨道交通装备行业的整体水平和竞争力。

  目前,我国成为全球高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。2015年底,我国高铁装备产值达4000亿元左右,高铁总里程达到1.9万公里左右,是世界其他国家高铁运营里程总和的近2倍。在技术研发方面,我国已实现了高铁列车自主设计、制造、调试的完整链条,在线路工程、列控系统、牵引供电等方面的技术水平也已达到世界领先。在品牌方面,我国自主研发的产品享誉全球,其中CRH380A型动车组保持着486.1公里/小时的世界高铁运行试验速度纪录,其脱轨系数、轮轴横向力和轮重减载率等高速列车的三项最重要安全指标,全部优于国际标准,使其成为世界上最安全的高铁列车之一。在人才方面,培养了一批高精尖人才和团队,成为未来二三十年引领我国乃至世界高铁装备发展的核心智力资源。在产业链方面,形成了涉及机械、冶金、电子、化工等多个领域的完整产业链条,如一辆高铁动车组上的4万个零件通过全国22个省、市、自治区的600多家企业供应。在市场方面,世界轨道交通领域巨头——中国中车已经将国内市场完全占领并逐步向国际市场拓展。在标准方面,2014年我国颁布了《高速铁路设计规范》、《城际铁路设计规范》等55项铁路技术标准,主持了10项国际铁路联盟、9项国际电工委员会铁路国际标准的制定工作,已成为国际高铁行业标准制定的重要参与者。此外,由于高铁装备在技术等方面的外溢效应,带动了城市轨道交通、普铁等行业发展,使我国企业不仅在国内大规模城市轨道交通建设中占据绝对份额,更在国际市场有所斩获,提升了我国轨道交通装备行业的整体水平和竞争力。

新世界棋牌   发展历程

新世界棋牌   自我探索与技术积累阶段(改革开放后-2003年)

  上世纪80年代,我国就要不要建设高速铁路、如何建设高速铁路、以什么样的标准建设高速铁路等问题达成了初步共识,并于1990年底完成了《京沪高速铁路线路方案构想报告》,开启了建设京沪高铁的预研。此后,我国不仅开展了如广深准高速铁路、第六次铁路大提速以及秦沈客专等三大线路试验与运营实践,也研发制造了“先锋”、“蓝剑”、“中华之星”等国产高速列车。其中最具代表性的即为“中华之星”,其是在京沪高铁“轮轨”与“磁悬浮”路线之争的背景下于2000年立项,该型列车最高运营时速为270公里,在2002年秦沈客运专线的冲刺试验中更是创造了321.5公里的速度记录。通过该项目,我国不仅获得了动车组制造的系统集成能力,更是在动力系统、高速制动系统、转向架等方面实现了很大的技术突破。然而,“中华之星”在试验和运行中出现了一些故障,于2003年召开的高速动车组专家研讨会认为该型列车与国外先进水平在技术水平、产品成熟度和可靠性方面存在比较明显的差距,其动力集中式布局的技术路线也与国外分散式布局的主流路线相悖。产品上差距的背后更是我国高铁装备领域技术、材料、工艺等方面的全面落后。

新世界棋牌   国外技术引进和消化吸收阶段(2004年-2007年)

  2003年铁道部提出了跨越式发展路线,以较短的时间、较少的环节和较少的代价,实现与发达国家原先走过发展历程相同的目标,明确了整体引进技术,消化吸收,逐步实现国产化,力争达到国际先进水平的技术路线。这标志着我国高铁从持续了十几年的自主发展道路向引进--消化吸收—自主创新的路径上转变。国务院在2004年召开的专题会议上也确定了引进少量原装、国内散件组装和国内生产的项目运作模式。2004年6月,铁道部为第六次大提速进行时速200公里动车组招标,庞巴迪、川崎和阿尔斯通分别与各自的中方合作企业中标,研发出之后的CRH1、CRH2、CRH5三类车型,而西门子因为要价太高并拒绝技术转让而出局。这次招标共分7个包,每个包20列动车组,其中包括1列原装进口的原型车(派人到外国企业学习);2列散件进口,在国内完成组装(在国外企业的技术指导下实践);17列为国产化列车,国产化水平逐步提高,最后国产化率要达到70%(逐步采用国产零件替换进口零件,提升国产化率)。铁道部旨在通过这样的规定来保证我国企业对国外技术的掌握并逐步提高国产化水平。通过这一轮制造工艺、制造流程和制造技术的引进,改善了我国企业技术管理平台,通过外方企业打通了材料和部件引进渠道,使得国内企业实现了核心部件和整车在制造上的本地化。由于外方只转让了设计结果即制造技术,并未转让核心技术即包括控制算法、调试运行在内的设计能力,因此很多环节还需要外方协助,并不具备自主研发能力。

  2005年,铁道部启动了引进设计时速300公里及以上的动力分散型动车组采购项目。如果说北车集团唐山轨道客车有限责任公司与西门子公司(日后的CRH3型高速动车组),以及庞巴迪在中国的合资企业四方庞巴迪的中标不足为奇,那么南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司(下文简称“南车四方”)在经历上一轮技术引进消化吸收后的独立中标可以说是一项突破,这次投标主体仅为南车四方,以川崎为首的日本公司仅提供技术支持。这得益于南车四方对原日本动车组平台在消化吸收基础上的挖潜。从第一轮投标生产的CRH2A到第二次投标中生产的CRH2C,虽然没有质的变化,但在很多领域都有改善,如列车牵引电机功率的提升、传动比改进带来总牵引功率提升以及车体结构、降噪、转向架等领域的改进。

  至此,中国各企业在铁道部的统筹下,通过两轮大规模引进成功获得了日本、法国、德国的高铁技术,锻炼了设计能力,拥有了来图制造能力,实现了技术积累,追上了世界先进水平。

新世界棋牌   自主创新阶段(2008年-2010年)

新世界棋牌   为筹备已久的京沪高铁能用上我国自主产品,2008年铁道部与科技部签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》(简称“计划”),提出研制新一代时速350公里及以上的高速列车,目标就是形成完全自主的中国高速列车技术、装备、产业化能力和运行服务能力。与技术引进和逆向复制不同,该“计划”的出台标志着我国高铁装备进入自主创新阶段,一方面,本次是先确定顶层速度指标,通过层层分解明确各子系统指标,再确定详细技术方案,是正向设计过程;另一方面,京沪高铁要求最高运营时速380公里,持续运营时速350公里,例如南车四方对原有引进平台的挖潜已到极限,但仍不能满足要求,只有根据以往的积累进行全新设计。为实现这样的宏伟目标,我国充分发挥了举国体制优势,将企业、高校、科研院所、重点实验室和工程研究中心通过国家科技支撑计划项目组织起来,突破关键技术,生产重点产品和零部件,最终成果就是CRH380系列动车组,其至今仍然是我国高铁运营的主力车型。

  该系列中自主化程度最高的为南车四方生产的CRH380A型动车组,也是近年来李克强总理出访在推销高铁时所携带的模型车型,其高自主率得益于南车四方对自我创新连续、不间断的追求和努力:第一轮招标时对日系时速200-250公里动车组技术扎扎实实的学习和消化吸收;第二轮,承担了巨大风险独立投标时速300公里动车组,立足引进技术进行改进和生产,积累了独立研发经验;第三轮,在铁道部、科技部牵头科技计划项目的支持下,对总体设计进行了质的提升。在产品领域也承前而来,从CRH2A、CRH2C到CRH380A,进行了脱胎换骨的转变,拥有了自主知识产权。2010年,美国戴维斯律师事务所与美国专利商标局对CRH380A型高速列动车组进行的评估指出该型动车组没有发现任何会发生产权纠纷的情况,为南车四方生产的动车组出口美国提供了法律保障。2012年,南车四方中标了香港高铁项目,包括原技术引进方川崎在内的其他国际企业也并未提出有关知识产权的异议。这些例子不仅说明了我国自产高速动车组“走出去”完全不受知识产权的约束,更是对我国高铁装备领域自主研发的有力肯定。

新世界棋牌   在该系列中,北车集团也开发出诸多车型,一是CRH380BL,其是在CRH3C的基础上通过创新发展起来,脱胎于德国技术,但零部件外购比例相对较大;二是CRH380B,为北车集团长春轨道客车股份有限公司针对东北地区研发的高寒型动车组,能够适应-40℃气温下的运营,是中国高铁装备领域的一项重大突破,它克服了气候条件对高铁运营的制约,拓展了高铁的运行地域,完善了中国高速动车组谱系。随后,在前两款车型基础上又研制了CRH380C新型动车组,实现了车头、牵引传统系统两个方面的重大突破,逐步走出了德国技术的影子。

新世界棋牌   发展低谷阶段(2011年)

新世界棋牌   正当蓬勃发展之际,2011年我国高铁产业遭遇了重大挫折。这年2月,原铁道部多位领导涉嫌严重违纪,之后高铁建设很快受到影响,银行收紧贷款、投资大幅下降、因高铁建设而形成的庞大债务也为全社会所关注。7月初,我国高铁开始降速,原时速350公里、250公里的线路分别降速至时速300公里、200公里运营。随后发生了震惊中外的“7.23甬温线特别重大铁路交通事故”,造成40人死亡、172人受伤,社会各界对事故口诛笔伐,逐步演变为对中国高铁的质疑。这些事件对我国高铁发展的巨大打击有三个方面:,一是降速,不仅高铁运营速度全面下降,而且新建高铁线路标准降低,如大西、兰新等在建高铁线路的线下工程按照时速350公里标准在几乎建设完成的情况下,线上工程降低为时速250公里;二是银行进一步紧缩、限制贷款,高铁建设资金枯竭,大量线路停工,很多拟开工的规划线路也被叫停;三是严重影响了国际市场对中国高铁的信心,造成铁道部与数十个国家达成的数千亿美元意向合作失效。

  事物的发展历程并非是一条上升的直线,而可能经历波峰与波谷交错的各种起伏,呈现螺旋式上升的轨迹,我国高铁事业也不例外。这次挫折是我国高铁发展中的一个低谷,也是为跨越式发展付出的代价。一方面,任何科学、技术都有其自身的发展规律,几年时间我们不可能完全获得国外通过几十年时间研发出技术的所有积累,更是缺少技术研发背后的试错经验;另一方面,高铁发展不仅仅是高速动车组等新装备的应用,更是一个复杂、系统的工程,还需要长时间、稳定、可靠运行经验的支撑,信号、控制等方面管理经验以及面对突发事件的应急处理机制,这些都需要在高铁的长期运营中建立并逐步完善。随后通过各方努力,我国高铁克服了艰难的内外部环境继续向前,扭转了广大群众的印象,获得了充分的认可和声誉,在国际上也重新赢回了尊重。

  新一代技术研发与“走出去”阶段(2012年-2015年)

  我国要始终处于国际先进水平,实现高铁领域的完全自主化,必须要在关键领域、技术、产品上努力追赶,对最新一代技术趋势进行探索和研发。例如,对下一代电力牵引领域--永磁同步牵引系统的研究,我国企业虽起步稍晚但奋力追赶,2012年科技部出台的《高速列车科技十二五专项规划》中也明确提出了要发展“机遇永磁电机的新兴牵引传动技术、标准和装备体系”以及“适应并引领世界高速列车牵引传动模式的技术和装备战略转型”,通过国家、企业等各方努力,目前在该领域已经逐渐赶上了国外先进水平。此外,在国家层面也开展前瞻性、技术性、理论性研究,为具有战略意义的高铁装备产业未来的发展做好技术储备。基于此,我国设立了“时速500公里条件下的高速列车基础力学问题研究”国家“973计划”项目,研发出cit500更高速度试验列车,通过该项目和该型车的试验,旨在对轨道交通的轮轨、流固、弓网等三大基础关系,对关键系统可靠性,以及对新材料新技术进行研究。

  新一代自主研发阶段的成果就是2015年6月下线的中国标准动车组,不仅实现了对动力、变流、网络控制等关键系统部件的自主化,完全摆脱了CRH380系列中日系和德系技术的影子,更有标志性意义的是建立了中国标准。该车型采用的中国国家标准、行业标准以及技术标准,涵盖了动车组基础通用、车体、走行装置、司机室布置及设备、牵引电气、制动及供风、列车网络标准、运用维修等全部13个大方面。该型动车组在未来顺利通过60万公里的项目试验考核后,将驰骋在神州大地。

  我国高铁装备产业在满足国内需求的同时,大力实施“走出去”战略,李克强总理也多次向出访国推销高铁,在国际市场的角逐中取得了一系列成绩:2014年7月,中国铁建总承包的土耳其安伊高铁二期正式通车;2015年4月,我国与印尼签署价值60亿美元的雅加达至泗水高铁项目;2015年11月,我国出口到马其顿的动车组在当地测试,这是我国动车组出口到欧洲的第一单。

  高铁发展迈入新征途(2015年以后)

  我国具有全球最大的高铁市场,中车集团是全球最大轨道交通装备供应商,CRH380系列动车组成为我国高铁线路上的主力车型,在一些先进技术领域处于国际一流水平,技术先进、安全可靠、成本具有竞争优势等评价是对我国高铁装备最贴切的褒奖。然而也应注意到,我国高铁装备产业发展还存在一些问题,“走出去”形势并不乐观,一方面,我国高铁是在较短时间发展起来的,技术成熟度还有待进一步验证,缺少长时间的安全运行经验积累;另一方面,国际环境风云变化,国际竞争日趋激烈,国外企业在技术、运营经验、安全性等方面在客户印象中更具优势。

新世界棋牌   技术的发展、产品的更新、市场的变化日新月异,在日、德、法、加等国的各大企业积极抢占高铁领域制高点的同时,我们不能对以往的成绩沾沾自喜,不能对未来的发展掉以轻心,更不能停下技术研发和市场开拓的脚步。要保持战略的定性、稳定的心态和冷静的头脑,充分认识我国高铁领域存在的不足和问题,加大投入,不断创新、弥补短板、打造品牌,在未来引领全球高铁装备行业发展。

  主要做法

新世界棋牌   铁道部在招标和考核等环节制定了很多有利规则

  铁道部作为我国高铁行业唯一的设备采购主体,在设定招标条件、指定技术接收平台等规则制定方面具有绝对的话语权,采取了很多有利于低成本实现技术引进、保证国内企业掌握国外技术、有利于我国自主创新的举措。例如,铁道部在《时速200公里铁路动车组项目投标邀请书》的公告中明确说明:“在中华人民共共和国境内合法注册的,具备铁路动车组制造能力,并获得拥有成熟的时速200公里铁路动车组设计和制造技术的国外合作方技术支持的中国制造企业(含中外合资企业)。”这一规定一方面限定投标企业必须是中国企业,将原本想直接参与投标的西门子、庞巴迪、阿尔斯通、川崎等国外企业都拒之门外,只能找中国合作伙伴参与投标;另一方面,中国企业也必须拥有国外企业的成熟技术支持,将国内自主研发的高速列车排除在外。招标还明确了三个原则,一是关键技术必须转让,二是价格必须低,三是必须使用中国品牌。这样的招标内容既达到了技术引进的目的,又通过较小代价提升了国内高铁装备领域的技术和制造水平。此外,铁道部只指定了南车和北车两家企业进行技术接收,而国外企业共有西门子、庞巴迪、阿尔斯通、川崎四家,这让两家中国企业处于了绝对的战略优势,具备了同国外企业谈判的资本,加大了对方的技术转让力度。值得一提的是,除要求外商与国内企业签订完善的技术转让合同外,铁道部还设置了对中国投标企业“技术转让实施评价”的考核环节,只有国内企业通过了铁道部成立的动车组联合办公室在该环节的验收,铁道部才向国外合作企业付款,这确保了我国企业对引进技术和制造工艺的充分掌握。

  集成各方资源搭建国家层面科研平台,探索合作机制调动地方积极性

  《中长期铁路网规划》等国家层面规划的制定和实施保证了我国高铁发展的持续性和强制性。为实现高铁装备领域突破,国家也投入了大量资金、人力和物力等资源进行技术研发。例如,2008年科技部与铁道部共同签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》,设立了“十一五”国家科技支撑计划“中国高速铁路关键技术及装备研制”项目,共投入30亿元,国家拨款10亿元并带动参与研发的企事业单位自筹资金20亿元。参与此次行动计划的包括南车、北车等企业,中科院力学所、中科院软件所、铁科院等11家科研院所,北京交通大学、清华大学等25家重点高校以及51家国家重点实验室和工程中心,参与的科研人员共计68名院士、500多名教授,万余名其他工程科研人员。仅CRH380A高速动车组在头型方案20选10的初选中,就有1位院士、8位博士生导师、25位博士研究生和多位南车四方的设计骨干采用2836个核的计算机集群在四个月内进行了超过300个工况的空气动力学仿真分析。除此之外,铁道部也调动各方资源参与高铁建设,如推动建立了“省部合作”机制,共与31个省区市签订了加快铁路建设的战略协议并组建了合资铁路公司,在协议中,地方政府不仅承担了征地拆迁的主体责任,而且对铁路建设的权益性投资更高达4000多亿元,这不但加快了高铁建设进程,更是彻底改变了以往铁路建设仅靠中央政府及企业投资的局面,从根本上扭转了高铁建设资金不足的难题。

新世界棋牌   庞大的国内市场带来巨大需求并提供广阔试验场

  我国拥有世界上最宏伟的高铁发展蓝图和最长的高铁线路,不但为高铁装备行业带来了巨量的市场需求,为本土技术的发展创造了条件,也为高铁产品的试验、运营提供了广阔的天地。铁道部通过标准逐步提高的多次招标采购,锻炼了国内企业的研发设计和生产制造能力,做强做大了骨干企业,培养了零部件配套企业,形成了高铁装备行业全产业链,推动了全行业的蓬勃发展。不断建设的高铁线路也为技术的研发、试验、验证以及运行提供了广阔的试验场。大规模的实践所积累的数据不但反馈到技术和产品的创新与改进中,促进了新技术、新产品的迅速应用,也增长了安全运营经验,促使全行业加快成熟和逐步完善。

  对引进技术充分消化和吸收,培养自主创新能力

  对国外的技术引进只是途径,让我国在最短时间内缩小与国外先进水平的差距,最终目的还是在消化吸收的基础上,培养自主创新的决心和能力,走上了“引进--消化吸收--改进创新--自主创新”之路。为实现这个目标,首先就是扎扎实实的消化吸收国外技术。以南车四方生产的CRH2型动车组为例,在具体操作中循序渐进,逐步吃透和掌握国外技术:一是严格按照外方提供的图纸制造,不求创新只求复制;二是巩固制造工艺和流程,在制造水平和产品质量等方面与外方看齐,掌握了CRH2A动车组的制造和监测技术;三是对工作进行全面掌握后,提出优化建议,进行小幅改进,开发出长编组车型CRH2B和卧铺动车组CRH2E。通过这三个阶段,带来了我国企业在生产工艺、生产能力、流程设置、质量控制等方面质的提升。通过技术引进,只能得到制造工艺、制造过程和产品,整体上还属于逆向复制过程,但我国企业并不满足于此,而是着力吃透引进技术,不仅对技术、控制算法等方面进行了充分探索,明确了“怎么干”,更研究了“为什么这么干”,逐步培养自我创新能力,实现了从“逆向工程”到“正向设计”的转变,掌握了从研发设计、制造到测试的全流程,培养了国内设备供应商,完善了高铁装备全产业链,摆脱了对国外调试以及材料、部件的依赖。

新世界棋牌   骨干企业对行业发展的使命感和对研发创新的高投入

新世界棋牌   南车、北车作为我国轨道交通装备领域的两大巨头企业,怀着振兴民族高铁装备产业的使命和情怀,不仅为行业发展做了巨大贡献,更在世界上提升了中国制造的品牌。从研发创新的角度,南车、北车集团都进行了高投入,科技经费每年倍增,特别是从2008年铁道部第三次招标以及自主车型设计研发开始,科研经费呈指数增长,科技经费投入强度也从原来不到2%上升至4%以上,为技术创新、产品试验提供了资金保障。从专利的角度展示了两大企业的创新成果,在进行技术引进前的2001-2003年,各类专利申请数量少、增速缓,从2004年开始技术引进时,两大企业的各项专利指标开始快速增长,经过对2004年、2005年两轮技术引进的消化吸收,2006年各项专利指标都有了井喷式增长。

  自我探索和发展期对技术的储备和人才的培养

  在2004年大规模技术引进之前,我国在高铁行业进行了一系列卓有成效的探索和实践,在高铁装备、线路运营的设计、研发和实践中储备了技术、培养了人才、锻炼了企业,这都成为后来对引进成果充分消化吸收并实现再创新的关键因素。例如,1999年铁道部就展开了对高速轮轨技术的研究与储备,到2003年共完成高速铁路科研项目353项,为后来我国高铁建设发挥了重要作用。2003年1月开通的秦沈客运专线,很多突破性技术和尝试为之后的高铁建设沿用,特别是为建设时速300-350公里高速铁路提供了重要平台。参加京沪高铁建设的技术骨干有90%的人都参加过秦沈客专的建设。负责CRH2型动车组技术引进消化吸收的南车四方负责人也是当年“中原之星”研发的总负责人。