“中國(guó)和美國(guó)，誰(shuí)才是發(fā)達(dá)國(guó)家？”

      7月12日，Herbold集團(tuán)有限責(zé)任公司董事總經(jīng)理、曾任微軟公司執(zhí)行副總裁兼首席營(yíng)運(yùn)官的羅伯特·赫博爾德，在《華爾街日?qǐng)?bào)》中文網(wǎng)上發(fā)出這樣一句疑問(wèn)，或者說(shuō)，一句感嘆。

      京滬高鐵是讓他產(chǎn)生如是感慨的原因之一：“乘坐剛剛完工的京滬高鐵，不到5小時(shí)即走完1300公里的行程。中國(guó)高速鐵路網(wǎng)目前的通車?yán)锍虨?000多公里，2020年時(shí)預(yù)計(jì)將達(dá)到16000公里，而京滬高鐵則是它皇冠上的珍珠?！?/p>

      這已經(jīng)不是京滬高鐵第一次收獲來(lái)自國(guó)外人士的贊譽(yù)。自開通以來(lái)，國(guó)際社會(huì)對(duì)它一再肯定，毫不吝惜溢美之詞。在人們眼里，“京滬高鐵”=“高速發(fā)展的中國(guó)”。

      聆聽京滬高鐵CRH380A動(dòng)車組呼嘯而過(guò)的長(zhǎng)鳴，親眼見證中國(guó)高鐵邁向世界之巔的歷程。今天，讓我們走進(jìn)京滬高鐵動(dòng)車組核心裝備的主要研制者之一——南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司（簡(jiǎn)稱南車株洲所），探尋中國(guó)高鐵核心技術(shù)成功背后的秘密。

      勇于開拓創(chuàng)新 造就高速動(dòng)力之強(qiáng)“芯”

      南車株洲所作為國(guó)內(nèi)牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品的領(lǐng)跑者，承擔(dān)了京滬高鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的研制。他們總共提供了牽引變流器528臺(tái)、輔助電源裝置238臺(tái)（套）、列車網(wǎng)絡(luò)控制裝置58列、車地?zé)o線傳輸裝置46臺(tái)、牽引制動(dòng)數(shù)據(jù)記錄裝置92臺(tái)，是國(guó)內(nèi)京滬高鐵動(dòng)車組最大的關(guān)鍵部件供應(yīng)商。

      什么是高鐵的“牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)”和“網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)”？

      南車株洲所副總經(jīng)理馮江華告訴科技日?qǐng)?bào)記者，如果把高速列車看作是一個(gè)人的話，“牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)”就是這個(gè)人的“心臟”，“網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)”是這個(gè)人的“大腦和神經(jīng)”。

      南車株洲所人平時(shí)更愿意把兩者說(shuō)成是“車芯”。要解決長(zhǎng)期困擾中國(guó)鐵路發(fā)展的“高速”與“重載”兩大難題，必須“造芯”。

      但現(xiàn)實(shí)是嚴(yán)酷的。這兩大標(biāo)志性技術(shù)上世紀(jì)70年代初國(guó)外已開始研究，80年代中被推廣應(yīng)用，但其關(guān)鍵技術(shù)僅為西門子、阿爾斯通、龐巴迪和三菱等少數(shù)跨國(guó)公司所掌握。有跨國(guó)公司代表私下稱，其他技術(shù)可以轉(zhuǎn)讓，但這些“看家底的”絕對(duì)不行。

      “主攻大功率牽引傳動(dòng)、列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)以及核心功率器件的開發(fā)，打破技術(shù)壟斷格局，并將成果推廣應(yīng)用以造福國(guó)家”遂成為中國(guó)南車株洲所不懈追求的目標(biāo)。

      新世紀(jì)以來(lái)，南車株洲所積極開放合作，消化吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，搭建了動(dòng)車組牽引與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，掌握系統(tǒng)集成、產(chǎn)品工程化、核心控制策略等技術(shù)，主導(dǎo)“時(shí)速300公里以上等級(jí)動(dòng)車組電傳動(dòng)及控制系統(tǒng)”等重大項(xiàng)目，完成了系統(tǒng)的開發(fā)，該項(xiàng)目自主開發(fā)的牽引及信息監(jiān)控系統(tǒng)，有效保證了高速動(dòng)車組的安全運(yùn)營(yíng)。

      為了給京滬高鐵CRH380A高速動(dòng)車組提供先進(jìn)的可靠“車芯”，南車株洲所組織強(qiáng)大的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，研發(fā)電傳動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。他們圍繞高速動(dòng)車組“變流器功率大、體積小、重量輕”等技術(shù)難題，大幅提高了變流器的功率密度，研制出當(dāng)前世界單列功率最大的動(dòng)車組變流器。

      2010年12月4日，裝載南車株洲所牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制的CRH380A商用動(dòng)車組創(chuàng)造了486.1公里的世界鐵路運(yùn)營(yíng)最高時(shí)速！

      執(zhí)著于核心技術(shù)自主研發(fā)的南車株洲所，終將“中國(guó)芯”裝上了國(guó)產(chǎn)軌道交通裝備高端產(chǎn)品。我國(guó)由此形成符合本國(guó)國(guó)情的牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)模式，成為世界上少數(shù)幾個(gè)成功掌握該核心技術(shù)的國(guó)家之一。

      三十年磨一劍 成就 “機(jī)芯”技術(shù)之大成

      作為新中國(guó)最早成立電力機(jī)車研究所之一。通過(guò)走引進(jìn)消化吸收和自主創(chuàng)新相結(jié)合的道路，南車株洲所始終專注于該技術(shù)的研究和開發(fā)，為此，公司兩代人付出了艱辛的努力。

      上世紀(jì)70年代以來(lái)，南車株洲所黃濟(jì)榮等一批科技工作者以敏銳的嗅覺，確立以交流電傳動(dòng)為研究方向。在極其艱難的情況下，開始理論研究和實(shí)驗(yàn)研究，從交流同步調(diào)速系統(tǒng)的研究入手，試制大功率的負(fù)載換流變流器和同步電動(dòng)機(jī)。

      進(jìn)入80年代，南車株洲所又開始轉(zhuǎn)入交流異步調(diào)速和傳動(dòng)系統(tǒng)的研究。并研制出四象限脈沖整流器，為探索交流傳動(dòng)技術(shù)邁出了關(guān)鍵一步。同時(shí)由于法國(guó)8K電力機(jī)車和美國(guó)ND5內(nèi)燃機(jī)車的技術(shù)引進(jìn)，促成了南車株洲所一大批青年科技人才的成長(zhǎng)和對(duì)交流傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

      上世紀(jì)90年代以來(lái)，南車株洲所新一代科技精英從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)模式入手，向該技術(shù)發(fā)起新一輪沖擊，他們結(jié)合了歐美、日本兩種技術(shù)流派的長(zhǎng)處，主攻電路研究，創(chuàng)造性地發(fā)明了以兩點(diǎn)式和異步電機(jī)為主、兼有三點(diǎn)式和同步電機(jī)的全新技術(shù)模式。并聯(lián)合主機(jī)廠，研制出我國(guó)首臺(tái)4000千瓦交流傳動(dòng)電力機(jī)車。

      進(jìn)入新世紀(jì)，南車株洲所結(jié)合我國(guó)鐵路應(yīng)用的實(shí)際情況，以積極開放、融合的心態(tài)，加強(qiáng)國(guó)際間的交流和合作，利用國(guó)家鐵路事業(yè)尤其是高鐵裝備大發(fā)展的黃金機(jī)遇，從大系統(tǒng)到大部件、從關(guān)鍵材料和關(guān)鍵工藝、從核心硬件和核心軟件上實(shí)現(xiàn)了全面技術(shù)攻關(guān)，逐步建立了適應(yīng)現(xiàn)代鐵路發(fā)展的技術(shù)開發(fā)應(yīng)用體系。

      堅(jiān)持自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合的道路，南車株洲所用了30余年的時(shí)間，潛心攻關(guān)，先后開發(fā)出大功率IGBT、牽引變流器等核心產(chǎn)品，創(chuàng)建了軌道運(yùn)輸裝備“車芯”技術(shù)的中華品牌。

      完善創(chuàng)新體系 追求技術(shù)引領(lǐng)之目標(biāo)

      形成了研發(fā)和產(chǎn)品的實(shí)際突破固然值得歡欣鼓舞，但在南車株洲所決策層眼里，創(chuàng)新體系的日漸清晰更加令人欣喜——這其實(shí)就是外化表現(xiàn)和內(nèi)在功力的關(guān)系，練好了內(nèi)功的企業(yè)，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中始終處于優(yōu)勢(shì)地位。

      在南車株洲所構(gòu)建的創(chuàng)新體系——即設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品三大技術(shù)平臺(tái)和一個(gè)質(zhì)量管理系統(tǒng)面前，所有的研發(fā)制造問(wèn)題都被數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化了。

      “研發(fā)過(guò)程可分解成很多步，而每一步都是可控的?！瘪T江華說(shuō)，自主研發(fā)世界級(jí)的創(chuàng)新產(chǎn)品，不能說(shuō)不難，但在預(yù)研的時(shí)候就已經(jīng)把它們打爛揉碎分解，按照設(shè)定的流程，科研團(tuán)隊(duì)逐個(gè)解決。

      在此過(guò)程中，沒(méi)有哪個(gè)人是不可或缺的。即使某個(gè)研發(fā)人員或者管理人員中途退出，新接手的人只需依照規(guī)范，便能很快上手，無(wú)縫對(duì)接。

      因此，再大的難題，在南車株洲所遭到的“待遇”都是一樣——持續(xù)不斷地分解和進(jìn)攻，土崩瓦解只是遲早的事情。

      以京滬高鐵“車芯”為例。在研發(fā)過(guò)程中，為了研究環(huán)境因素對(duì)牽引系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的影響，南車株洲所利用牽引系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，開展一系列惡劣環(huán)境條件下的可靠性試驗(yàn)，模擬極限溫度濕度變化、振動(dòng)、沖擊、沙塵以及風(fēng)道堵塞風(fēng)量變化等，考核頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、坡道啟動(dòng)、受電弓跳弓、網(wǎng)壓突變、過(guò)分相區(qū)等列車運(yùn)行工況。

      嚴(yán)苛的試驗(yàn)每天連續(xù)運(yùn)行16個(gè)小時(shí)以上，持續(xù)時(shí)間將近1年。其中還穿插進(jìn)行連續(xù)7天24小時(shí)滿功率運(yùn)行的極限考核，相當(dāng)于高鐵列車在不同的氣候和工況條件下免維護(hù)運(yùn)行150萬(wàn)公里——在此過(guò)程中，數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)迅速累積，故障點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)一一修正改善，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性得到了驗(yàn)證。

      周桂法是南車株洲所的首席專家，也是創(chuàng)新體系的主要推動(dòng)者之一。20年前，在與跨國(guó)公司的合作中，他深有感觸：當(dāng)我們還在一個(gè)項(xiàng)目一個(gè)項(xiàng)目“啃”的時(shí)候，別人的一套平臺(tái)就能覆蓋絕大部分產(chǎn)品，包括了近期應(yīng)用開發(fā)和整體遠(yuǎn)期規(guī)劃。二者之間的鴻溝猶如“小米加步槍”與飛機(jī)大炮的區(qū)別。

      隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)年可望而不可及的夢(mèng)想逐漸有了實(shí)現(xiàn)的可能。南車株洲所持續(xù)投入數(shù)千萬(wàn)元打造三大技術(shù)平臺(tái)和質(zhì)量管理系統(tǒng)。

      周桂法說(shuō)，創(chuàng)新體系最大的特點(diǎn)就是可以不斷累積過(guò)程資產(chǎn)，也叫知識(shí)資產(chǎn)。“把每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程，從前期分析、規(guī)劃到立項(xiàng)，每個(gè)階段的具體內(nèi)容都編好，都建成模板，并且有樣例，有大的應(yīng)用方向，整個(gè)目錄層次一目了然?！?/p>

      對(duì)于南車株洲所，這就是全過(guò)程的流程再造，而其效果也非常明顯。以產(chǎn)品為例，以往的一致性通過(guò)率可能只有50%，現(xiàn)在能達(dá)到90%以上；現(xiàn)場(chǎng)返修率以前可能是10‰，現(xiàn)在降到2‰以下。

      創(chuàng)新體系更是一種產(chǎn)品的“全生命周期管理”。“在它的保障下，什么難題解決起來(lái)都會(huì)有水到渠成的感覺?！敝芄鸱ㄕf(shuō)。

      以此為基底，以牽引電傳動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)為核心，他們先后為時(shí)速200公里及更高速度等級(jí)國(guó)產(chǎn)化動(dòng)車組提供了近70%的核心部件，并將最新平臺(tái)研究成果運(yùn)用到我國(guó)7200千瓦六軸大功率交流傳動(dòng)主型貨運(yùn)電力機(jī)車上，使貨運(yùn)重載機(jī)車的國(guó)產(chǎn)化水平從70%提高到90%以上。

      其自主創(chuàng)新的城市軌道交通產(chǎn)品，作為國(guó)內(nèi)唯一的自主品牌，占據(jù)了28%的市場(chǎng)份額，成功運(yùn)用于上海、北京、沈陽(yáng)、廣州、深圳、重慶等多個(gè)城市……

      除此外，南車株洲所還成功的將業(yè)務(wù)拓展到電動(dòng)汽車、新型材料、風(fēng)力發(fā)電、智能交通、光伏發(fā)電等多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

      2002年至今，南車株洲所承擔(dān)的國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)課題超過(guò)9個(gè)，國(guó)內(nèi)首屈一指。電動(dòng)客車產(chǎn)品目前國(guó)內(nèi)銷量最大……