速動的“車城”傳奇

車窗外，一層薄霜讓一望無際的麥田鋪滿了淡淡的銀裝，鐵道兩旁的楊樹向著身后不斷地倒躍飛馳。外面呼嘯的寒風絲毫沒有影響到車內(nèi)所爆發(fā)出來的熱情，“484、485、486……”隨著整齊劃一的吶喊，屏幕上的數(shù)字在486上下不斷跳躍著，最后定格在了“486.1”上，一個劃時代意義的數(shù)字由此產(chǎn)生。

6年“蝶變”

2010年12月3日，南車青島四方機車車輛股份有限公司（簡稱“南車四方”）研制的CRH380AL高速動車組，在京滬高鐵先導段試驗中跑出了這個全世界為之一振的成績。之于世界，它創(chuàng)造了486.1km/h的世界高鐵運營的試驗最高速；之于南車四方動車組研發(fā)團隊，它是中國高速動車組從引進、消化、吸收到再創(chuàng)新，創(chuàng)造出的輝煌“蝶變”。

從蘊能蓄力到破繭高飛，南車四方走了6年的時光。

2004年，按照國務院批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，原鐵道部與國家發(fā)改委制定了《時速200公里以及以上動車組技術引進與國產(chǎn)化實施方案》。中國軌道交通迎來了前所未有的發(fā)展機遇，中國國產(chǎn)化高速列車制造由此拉開序幕，也給以“掌握世界一流技術、制造一流產(chǎn)品、建成世界一流基地”為目標的南車四方，全面加快與國際先進水平接軌的步伐，打造具有國際競爭力的軌道交通裝備企業(yè)，帶來了黃金機遇。

2004-2006年是中國軌道交通裝備企業(yè)在原鐵道部的主持下，大規(guī)模引進高速列車技術的3年。2004年10月，南車四方中標并承接了60列時速200公里高速動車組的制造任務，由此開始了對國際先進技術引進、消化、吸收再創(chuàng)新的歷程。

從2005年開始，設計開發(fā)人員分批被公司陸續(xù)派往國外，進行與高速列車技術相關的學習。企業(yè)深知，單純引進高速動車組技術是遠遠不夠的，只有在吃透消化了動車組的“核心技術”后，在此基礎上進行技術研究與創(chuàng)新才是持久的發(fā)展之路。

在川崎重工學習的一開始，對方對動車組的設計工藝與方法諱莫如深，所有的課程都僅僅是一些浮在表面的東西。為了學到更多技術，我們不僅需要克服語言的困難，更要充分利用一切可以利用的時間，旁敲側(cè)擊、刨根問底地向技術人員請教。晚上回到宿舍后，大家把白天學到的內(nèi)容進行交流和梳理，查找不足，總結(jié)問題，第二天繼續(xù)用“磨泡”的姿態(tài)，汲取新知識。后來，又先后有100多名工藝師、500多名優(yōu)秀技術工人到國外進行技術交流與培訓。

歸國后，我們作為骨干技術人員參與到了200公里的CRH2A動車組的研發(fā)與制造當中。按照合同規(guī)定，CRH2A動車組要在2006年出車。

期間，公司先后建成了世界一流的鋁合金車體、不銹鋼車體、高速轉(zhuǎn)向架、高速動車組總組裝和調(diào)試試驗等多條現(xiàn)代化的生產(chǎn)線，搭建起了國際先進的制造平臺，具備了制造高速動車組的完善硬件。

“引進先進技術，聯(lián)合設計生產(chǎn)、打造中國品牌”。在這樣的要求下，我們急切地需要速溶引進的動車組技術。近萬份的國外原始圖紙，僅車體方面就有3000多張圖紙、幾萬字技術資料、幾十份技術標準。那段日子，500多名設計師、工藝師天天與時間賽跑，學習、理解、鉆研，按照國內(nèi)技術圖紙標準對8000余份設計圖紙、200余套設計資料進行技術轉(zhuǎn)化，并由淺入深，逐步了解和掌握了技術特性和工作原理。在轉(zhuǎn)換設計過程中，我們從中學到了許多新的制造技術標準，充實和完善到公司的制造技術標準體系。2006年完成了所有圖紙、文件資料和標準的轉(zhuǎn)化工作。

之后，針對中國線路的特點在轉(zhuǎn)向架、車內(nèi)距、弓網(wǎng)受流等環(huán)節(jié)進行了適應性的修改。在修改的過程中，我們對研發(fā)原理進行了深入研究，掌握了關鍵技術參數(shù)，吸收其技術精髓，并進行了110項優(yōu)化設計，逐步積累了具有中國線路特點的動車組設計經(jīng)驗。

然而，從藍圖設計到動車組制造，仍然是一道巨大的門檻。

一列國產(chǎn)化高速動車組有70余萬個零部件，8萬多根電纜；編制工藝卡片5105張，工藝圖紙1928張，通用工藝文件194份，通用檢驗文件158份；200余名設計人員、120余名工藝技術人員、1500余名技術工人，一起攻關……枯燥數(shù)字的背后，離不開艱辛的努力與汗水。3年，像螞蟻啃骨頭一樣，我們一點點攻下了9項關鍵技術和10N配套制造技術，建立起高速動車組制造平臺。

在后續(xù)的線路試驗中，一個團隊在公司內(nèi)部堅持產(chǎn)品的自主開發(fā)與研究，另一個團隊在線路上進行大量的型式試驗，不斷查找不足與弱項。反饋后，再在公司內(nèi)部進行及時修改。為了對引進技術進行充分驗證，僅做的試驗報告就有600多頁的紙質(zhì)實驗記錄、數(shù)百兆的電子數(shù)據(jù)記錄，這些重要數(shù)據(jù)參數(shù)，是通過4.5萬公里的線上試驗獲取的。

事實證明了多路況分析與驗證的必要性，在聯(lián)合設計之初，企業(yè)就邁向了從“魚”到“漁”的自我圖強之路。

中國高鐵時代到來

2007年4月18日，中國鐵路第六次大提速，這是一個劃時代的日子。

在春風和煦的中國大地上，37列來自南車四方的通體乳白、流線型設計的“和諧號”動車組（CRH2A）132200公里的速度飛馳在萬物復蘇的原野中。它們的初次亮相驚艷了世人的目光，那一天，南車四方用事實向世界宣告：中國的高鐵時代已經(jīng)到來。

在時速200公里動車組上線運營后不久，南車四方又開始了時速300公里及以上高速動車組的研制。同時，也開始了研制適應我國鐵路運量需求的長大編組臥鋪動車組。以CRH2A車型為基礎，陸續(xù)開發(fā)出了CRH2B/2E的長編組座車、臥鋪動車組，以及CRH2C一階段的300公里速度等級動車組和二階段的350公里速度等級動車組。

長編組臥鋪動車組是世界首創(chuàng)。針對我國鐵路的客流特點，將原先的8輛車編組擴編為16輛車編組，其編組形式、車內(nèi)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了重大變化，相對應在系統(tǒng)集成、輪軌技術、動力單元分配與控制技術、空氣動力學、車輛內(nèi)部空調(diào)通風系統(tǒng)、旅客界面核心技術方面等進行了全新設計；在北京鐵科院、秦沈線、膠濟線進行了兩個月的整車性能試驗和適應性試驗，僅減振降噪一項就做了近200項對比試驗。endprint

相對于時速200公里動車組，時速300公里動車組的動力需求更大，車輛的穩(wěn)定性要求更高，技術也更為復雜。

鋁合金型材的國產(chǎn)化是當時時速300公里動車組研制的一項重要成果。南車四方設計、制造的輕量化車體采用大斷面薄壁通長型材鋁合金車體結(jié)構(gòu)，每輛車大約有100多種鋁合金型材，大部分為中空斜內(nèi)筋結(jié)構(gòu)，型材最薄處只有1.5毫米，技術含量非常高，對實現(xiàn)國產(chǎn)化提出了很高的要求。

當時，國內(nèi)制造業(yè)對于用于焊接結(jié)構(gòu)的鐵道車輛用鋁合金材料還是一項空白。為此，南車四方在實施鋁合金材料國產(chǎn)化過程中，與廠家員工一塊查資料、對標準、做試驗，討論、交流、分析每一個遇到的技術難題，改進型材的化學成分、擠壓工藝、時效工藝、熱處理工藝。型材擠壓——改進——試驗——再改進——再試驗，一遍、兩遍、三遍，擠壓出來的型材幾噸、十幾噸、幾十噸的增加，進行了多方面、多批次的對比分析和試驗，終于在2008年9月，完全實現(xiàn)了100多種鋁合金材料的國產(chǎn)化，每輛車體重量達到世界領先水平。

CRH2C動車組的研發(fā)制造分為兩個階段。一是2006年至2008年，設計時速為每小時300公里，在設計研發(fā)的時候，企業(yè)對列車的牽引變流器、輔助牽引變流器、列車的通風系統(tǒng)和信息系統(tǒng)進行了自主研制改進，相關配件采用了國內(nèi)配套企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品。在京津、鄭武等線路上的聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，線路多大山、河流與隧道的路況，為車輛空氣動力性能和安全性能提出了更高的要求，這樣的線路試驗，我們不間斷地做了一年多，這也為第二階段持續(xù)運營350公里動車組的研發(fā)打下了堅實的基礎。

如果說第一階段的自主研發(fā)設計只是停留在重點部位的話，到2008年至2010年的350公里速度等級的第二階段研發(fā)過程中，企業(yè)在動車組牽引性能、車體強度與模態(tài)、轉(zhuǎn)向架等一系列方面進行了系統(tǒng)的提升與優(yōu)化，突破了制約速度提升的關鍵技術。車輛研發(fā)制造成功后，先后在鄭西、武廣線進行試驗運行，車輛核心部分的驗證和重要技術數(shù)據(jù)的獲取，為后來新一代高速動車組380A的成功研制鋪墊了沉穩(wěn)的基石?！白灾鲃?chuàng)新”在這時被深深地烙印在了南車四方所生產(chǎn)的動車組上。

制勝的“三大法寶”

2008年8月，南車四方研制的6列時速300公里速動等級及以上（CRH2C）動車組，在我國第一條高速城際鐵路一京津城際鐵路上投入運營，運營的最高時速達到了每小時350公里，從天津至北京運行時間在30分鐘之內(nèi)。那一天，媒體鋪天蓋地地宣傳著這一重量級的消息，“自主研制”四個字在報道中尤其引人注目。

短短四五年的時間，能形成高速列車的自主研發(fā)技術，除了當時國家政策的引導和國內(nèi)難得的大鐵路市場機遇，公司在技術自主創(chuàng)新的“過河”階段，摸索出了三個制勝“法寶”：大量的試驗驗證為技術創(chuàng)新提供理論支點；產(chǎn)學研合作，為技術創(chuàng)新匯集各方力量；重視人才激勵，為技術創(chuàng)新儲備高能人才。

公司先后建成完善的國家級技術中心、國家高速動車組總成工程研究中心、高速列車系統(tǒng)集成國家工程試驗室和博士后科研工作站等四個國家級研發(fā)試驗機構(gòu)，完善了公司高速列車實驗驗證體系，為我國高速列車產(chǎn)業(yè)的自主研發(fā)能力的提升提供了支撐和保證。同時，也讓南車四方成為了目前國內(nèi)唯一一家擁有四大國家級研發(fā)試驗機構(gòu)的企業(yè)。

在研制時速300公里及以上速度動車組時，除了配套的試驗驗證，還與清華大學、西南交通大學、中國鐵道科學院等高等院校和科研單位，在高速列車的高端技術領域簽署了合作協(xié)議，形成了以南車四方為主體，“產(chǎn)學研用”相結(jié)合的研發(fā)團隊。2009年，在科技部和原鐵道部的推動下，公司又與清華大學、北京大學、同濟大學、中科院等國內(nèi)知名高校和科研院所的科研人員組成了聯(lián)合行動專家組。與科研院所的聯(lián)合行動，可以將國內(nèi)相關領域最為優(yōu)勢的資源聚合，為高速列車的自主研制起到了強大的助推作用。

除了試驗驗證和聯(lián)合攻關，獨特的人才激勵制度也是公司在動車組技術創(chuàng)新過程中所不可或缺的因素。其首創(chuàng)的“首席制造師”制度，讓拔尖的一線工人享受到了高級工程師的待遇，激發(fā)了一線員工的工作熱情。3年間，公司出資2000萬元組織31300人次參加國內(nèi)技術培訓，造就了一支高素質(zhì)的技術人才隊伍。有效的人才激勵和培訓政策，形成了企業(yè)自主創(chuàng)新的內(nèi)生動力，推動了公司技術創(chuàng)新能力的大幅提升。

在試驗驗證、產(chǎn)學研合作和人才激勵“三大法寶”的護航中，南車四方成功地跨越了高速列車技術自主創(chuàng)新階段的屏障。

真正意義上的“中國面孔”

2008年的2月，科技部與原鐵道部共同簽署了《中國高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動計劃》，按照計劃要求，生產(chǎn)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的高速動車組被提上了議程，南車四方也被確定為新一代高速列車的主導研制單位。

380A新一代高速動車組的研制是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，各個部件、系統(tǒng)都是全新的。在仔細研究了時速350公里高速動車組技術平臺的基礎上，我們反復對前期的運用經(jīng)驗、研究驗證結(jié)果，創(chuàng)新目標、創(chuàng)新方案，盡可能掌握系統(tǒng)知識，更好地把握系統(tǒng)性能和整體集成性能，并依托著國家高速動車組總成工程技術研究中心、高速列車系統(tǒng)集成國家工程實驗室，通過對輪軌、弓網(wǎng)和空氣動力學性能的深入研究，通過數(shù)據(jù)分析、仿真計算、方案比選優(yōu)化以及零部件、子系統(tǒng)、整車等一系列大量的試驗研究，成功地實現(xiàn)了CRH380A新一代高速動車組頭型設計、車體輕量化、轉(zhuǎn)向架、減振降噪、系統(tǒng)集成等關鍵技術的突破。

氣動性能的研究是攻克高速列車頭型技術的關鍵。最初設計了32個設計變量和200多次模型優(yōu)化，從中遴選了10種頭型進行三維流場數(shù)值分析，最后又挑選出5種，進行了多角度、多風速的氣動力學試驗和編組的氣動噪聲試驗，進行多項近百次仿真試驗，完成了數(shù)百個測點的線路測試。頭型設計獲得的頭型氣動性能海量的數(shù)據(jù)足有1米高。

在經(jīng)歷了史上規(guī)模最大、歷時最長的科學研究試驗后，取材于“長征運載火箭”設計理念的新頭型脫穎而出。值得驕傲的是，“火箭”頭型比原來動車組的氣動阻力降低了約6%，各項技術性能都達到了國際領先水平，實現(xiàn)了現(xiàn)代科技與中國文化的完美融合，是一張真正意義上的“中國面孔”。endprint

作為高速列車的核心技術之一，轉(zhuǎn)向架是列車高速、安全、舒適運行的根本保證。380A新一代高速動車組轉(zhuǎn)向架的研制是一項史無前例的挑戰(zhàn)。在方案確定中，我們突破了傳統(tǒng)車輛動力學中的單車和多剛體假設，精確描述列車動力學性能，實現(xiàn)了技術上的重大突破。并且對轉(zhuǎn)向架減振懸掛匹配技術進行系統(tǒng)創(chuàng)新，通過方案的循環(huán)優(yōu)化共進行了幾十項動力學以及結(jié)構(gòu)強度仿真分析，幾十項臺架試驗，幾十次線路試驗，最終實現(xiàn)了“踏面接觸應力”比歐洲的標準減低了10%-12%的突破。

在研制380A新一代高速動車組的過程中，也突破了兩個最大的難題：一是大型超薄中空鋁合金型材的國產(chǎn)化問題，二是當時世界上尚無時速350公里高速動車組在隧道交會的技術標準。

2009年7月，為列車提供動力的牽引系統(tǒng)組合試驗在湖南進行。在先后經(jīng)歷了23種軟件變更后，成功解決了列車啟動時在加速性能、牽引能力、電磁干擾等方面存在的問題。

CRH380A新一代高速動車組終于研制成功，并于2010年8月竣工下線，并最終跑出了世界高鐵運行試驗最高速。

填補多項國內(nèi)空白

歷史滾滾向前，CRH380A新一代高速動車組一經(jīng)問世就驚艷亮相上海世博會、世界高鐵大會、“十一五國家科技成就展”，并在滬杭、武廣、京滬、京廣等高鐵線路上主力擔綱運營，以其高速度、高安全、高可靠、高節(jié)能的優(yōu)勢贏得了中外廣泛贊譽。

它的研制成功不僅是我國高速鐵路發(fā)展的里程碑，形成了滿足我國高速鐵路技術和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研發(fā)、設計和制造體系，更重要的是，它樹立了具有中國特色的、完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速列車技術標準和規(guī)范。

2011年11月，CRH380A新一代高速動車組榮獲工業(yè)設計界“奧斯卡”的中國創(chuàng)意設計紅星獎2011年度最高獎項——至尊金獎，也是該獎唯一獲得者。南車四方的設計團隊也榮膺了最佳設計團隊獎。

2011年，更高速度試驗列車（500公里，小時）下線。更高速度試驗列車是公司為研究列車在高速狀態(tài)下的綜合性能而研發(fā)的高科技產(chǎn)品，它以CRH380A新一代高速動車組自主創(chuàng)新成果為基礎，以更高速度條件下安全、可靠、運行為首要目標，重點圍繞提升臨界速度、提高牽引能力，降低阻力等方面，對系統(tǒng)集成、頭型、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引、制動等系統(tǒng)進行了創(chuàng)新研究，并采用了大量信息技術、控制技術和材料科學的先進成果，是公司在高速列車技術持續(xù)創(chuàng)新的典范。

這列為高速試驗而生的、全新設計的高速列車，于2012年在公司國家工程實驗室的滾動試驗臺上創(chuàng)造了605km/h的國內(nèi)實驗室最高試驗速度。

隨著動車組協(xié)同仿真平臺的不斷持續(xù)優(yōu)化，公司的產(chǎn)品也逐步向多元化邁進。在動車組產(chǎn)品的多元發(fā)展中，除了以試驗為目的的更高速度試驗列車，公司針對新的產(chǎn)品和市場需求，在2012年又成功建立了我國首個城際動車組的cinova技術平臺，分別成功研制了我國首列城際動車組——時速200公里、160公里的CRH6A型、CRH6F型城際動車組。

CRH6型城際動車組，既可實現(xiàn)高速、持續(xù)運營，滿足中短途區(qū)域內(nèi)點對點的運營模式，也可實現(xiàn)短時運營，適應多站?？康倪\營模式，具有運能大、起停速度快、乘降方便快速、疏通迅捷有效、乘坐舒適、安全可靠、節(jié)能環(huán)保的特點，兼具高速列車和城市地鐵車輛的屬性和優(yōu)勢。這種新型運輸工具是為滿足我國區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展和城市群崛起對城際軌道交通的需求而研制的，填補了我國軌道交通客運裝備領域的空白。

目前，時速200公里和160公里的CRH6～J城際動車組已經(jīng)順利開展運營試驗，時速140公里與120公里速度等級的城際動車組以及市域列車也在陸續(xù)推出，不同速度等級、不同編組形式、不同載客量的城際動車組已經(jīng)形成了譜系化產(chǎn)品。

2012年4月，南車四方通過國際招標甄選，成功獲得9列廣深港高速動車組的訂單，首列車已于2013年11月竣工下線。不斷優(yōu)化的既有產(chǎn)品，進一步研發(fā)的高科技含量動車組，不僅豐富了我國高速動車組譜系，而且為實現(xiàn)“走出去”的全新戰(zhàn)略目標邁出了更為堅實的一步。

（本文由南車青島四方股份公司企業(yè)文化部供稿）endprint