中国高速铁路技术发展路线(摘要)

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编者按-改革开放以来,我国的铁路建设和铁路交通得到了快速发展,在经过几次提速后,铁路交通的运力得到大幅度提高。但是,随着我国国民经济高速平稳的发展,对铁路运输提出了更高的要求。如何解决铁路运输制约经济发展的瓶颈问题,人们自然想到建设和发展高速铁路和高速列车。在日本、法国、德国和意大利等发达国家都有成功的高速铁路建设和管理经验,高速铁路在这些国家的经济发展中确立了不可动摇的位置。

  由科技部办公厅调研室组织完成的《中国高速铁路技术发展路线》的研究报告,从多方面评估了我国发展高速铁路和高速列车的必要性和可行性。从今天起,本报在“软科学报告”栏目中,分四次摘要刊登这份报告。

  经济学家和运输专家都普遍认识到铁路在我国运输体系中的重要地位,以及维持铁路的地位对于实现我国社会经济可持续发展的重要意义。随着经济的发展,汽车更加普及,也有更多的旅客能消费得起民航,铁路必须实现技术的重大进步,才能保持自己的竞争力,为落实铁路在可持续运输体系中的作用打下基础。

  当今,最先进的铁路技术体现为高速铁路。我国虽然已经开展了相关研究,并在既有线上进行了提速,但对于真正的高速铁路技术,还没有全面掌握。

  我们认为,如果引进的技术能够真正成为我们自己的技术,而且代价合理,那未尝不可,我们不需要一味地排斥技术引进。可是,根据我国其他相关类别技术引进经验(如速度远低于高速铁路的汽车),我们对成功地消化、吸收国外技术表示怀疑,更对在引进技术基础上自主创新、发展自己的高速铁路技术体系表示怀疑。

  如果坚持引进,我们只能成套引进,那么我们的科研人员多年来的辛苦将付之东流,我国在运输装备制造业中最为完整、最有发展潜力的铁路装备制造业将毁在我国的高速铁路建设中。

  我们怀疑,国外需要我国为他们的高速铁路技术买单,可为什么不把这笔钱投向我们同样需要有人买单的自主高速铁路技术研究呢?

  一、贡献最大化的根本保证是什么

  自1964年10月世界第一条高速铁路在日本正式运营以来,高速铁路在世界范围内获得了广泛重视,日本、法国、德国、西班牙、意大利、英国、比利时、丹麦、韩国等国已先后开通高速铁路,瑞典、美国等国通过摆式列车技术实现既有线上的高速行车。

  我国的社会、经济和自然环境为铁路创造了良好的发展环境,铁路是我国运输网的主骨架,是我国中长途运输服务及短途公交化运输服务的主要承担力量,也是实现可持续发展的重要保证。

  面对庞大的高速铁路技术装备需求带来的巨大商机,我们不仅要问,我国的相关工业部门准备好了吗,技术储备如何,能否用在我国的高速铁路上,抓住这难得的技术发展与经济增长机遇?

  综合考察我国铁路装备发展历史、技术实力、国外高速铁路技术发展经验,我们认为,完全依赖从国外引进成套技术的道路是行不通的,这不可能从根本上提高我国铁路的技术能力;另一方面,完全的闭门造车也没有必要,一些部件或技术是可以以合理的价格购买到的。我国相关科研、制造、建设和运营部门都必须立足自我,从一开始就大力扶持我国自己的高速铁路技术的研制。

  交通运输业的发展能否对国民经济的发展产生最大的贡献,在于设备、技术的生产对国民经济的贡献,需求极为迫切而国内工业又无法立即满足的前提下,才可以考虑引进设备与技术。

  高速铁路技术在我国拥有巨大的市场。我国的人口、资源、土地、文化传统、城镇化进程等决定了大规模客运的长期存在,其中的快速客运需求不可能被高速公路和民航完全满足,铁路必定要在高速客运市场上扮演最重要的角色,我国高速铁路技术市场潜力巨大,可以说是全球最大的高速铁路市场。

  我国拥有完整的铁路技术装备科研、设计和制造体系,具有自主研制高速铁路技术装备所需的扎实的技术和工业基础。我国已经在迈向高速铁路技术的过程中跨出了坚实的步伐,积累了宝贵的经验。

  在大连机车车辆厂研制、生产DF4系列机车的同时,戚墅堰机车车辆厂依靠自己的力量积极研制、开发缸径达280mm的280系列大功率机车柴油机并先后试制出DDF8、DF9、DF11等享有自主知识产权的大功率内燃机车。其中的DF11机车后来成为我国铁路5次大提速的主要牵引动力之一。

  国外公司是绝对不会将其最新技术转让给你的,美其名曰该技术还不成熟,还需要一段时间。答案只有一个,这就是要靠我们自己。

  我国铁路近年来在扩能、提速方面取得了显著成果,既在一定程度上缓解了铁路运输的供给压力,又提高了运输效率,降低了成本。这些成果的取得,主要是依靠我国自己的力量实现的。

  目前,我国已经完整地掌握了160km/h的铁路技术,基本掌握200km/h的铁路技术。我国铁路现有的技术不亚于发达国家开始研制高速铁路技术时的铁路技术能力;而且,我们现在研制高速铁路技术的外围环境,如相关工业的配套能力、其他国家的经验等条件显著优于日、法、德等国开发高速铁路技术时的外围环境。

  核心技术对产品研发能否取得成功至关重要,而越是核心技术,引进的难度越大,不掌握核心技术,必将受制于人。我国铁路技术装备业已经研制出“奥星”、“中华之星”等高速机车车辆,其中“中华之星”的最高试验速度达到了321km/h。

  铁路“小”国现在都积极地研发高速铁路技术,变成了铁路技术“大”国,而我们这个铁路“大”国变成了技术装备进口“大”国或至少是潜在的进口“大”国。这种鲜明的反差是值得我们认真反思的。

二、我们有能力在较短的时间内制造出高速列车

  通过提速以及开展的高速铁路研究项目,我国已经在高速铁路相关技术的关键领域取得了一定的成就,虽然目前来看还存在一些问题,如可靠性不高等,与国外先进水平相比还有明显的差距,如设计寿命低,但我们毕竟有了自己的基础。

  我国的这些技术和实践基础并没有统一人们对发展我国高速铁路技术线路的认识,仍然存在两个对立的观点:一方认为,我国目前的技术基础太薄弱,以此为基础研制出的高速列车在技术上将比国外落后10年左右,而且无法满足我国高速铁路一开通就必须大负荷、高速度运营的要求,因此认为应当成套引进国外技术,订购一定数量的列车,获取技术转让,进而实现国产化;另一种观点是,我国能够在3-5年的时间内研制出自己的高速列车,可以有选择地引进一些技术或装备,用于我国自己的高速铁路技术构架中,而不是围绕引进的技术和装备设计我国的高速铁路技术总体构架。

  如果一定要选择各国技术中最好的部分进行拼接,那就必须首先拥有自己的高速铁路技术平台,将各国技术吃透后,整合进我们自己的平台,才能保证来自不同国家的技术和谐相处,发挥出最佳效能。但若要拥有自己的技术平台,就不能从一开始就成套引进。

  在运输装备制造业中,铁路工业是我国最完整、技术水平与国外差距最小、自我开发能力最强的部分,我们不希望在若干年后,高速铁路的技术引进被命名为“交学费项目”。

  近年来,伴随着铁路运输事业的迅速发展,我国组织研制了多种200km/h及以上速度级的动车组,促使机车车辆工业的研发能力和制造水平得到了不断提高,企业的系统集成能力有了较大的提升,虽然与国外著名机车车辆制造企业相比,与制造“先进、成熟、经济、适用、可靠”的高速列车的要求相比,仍有相当大的差距,但这种经过实践摸索出来的我们自己的系统集成能力在连续不断的实践中得到了持续的、扎实有效的提高。

  为满足高速列车的技术要求,我国铁路工业及其他相关工业还需要继续试验和改进既有的高速动车组,使其尽快成熟起来,将其打造成我们自己的系统集成平台。

  近年,国内车辆制造工厂开始研制轻量化的不锈钢车体,并已成功应用于北京城轨车和天津轻轨车。不锈钢车体已有相当成熟的经验,完全可以自主创新。

  在高速车体密封技术、铝合金车体的疲劳强度研究、车体与转向架的模态匹配、高速轻量化铝合金车体的设计、制造、检测等方面还需要深入研究,并通过高速铁路建设期进行运营实验,逐步形成成熟的产品。

  为适应我国不断发展城间动车组和研制高速列车的需要,相关单位研制了密接式钩缓装置,但其技术水平和可靠性比国外同类产品尚有较大差距,目前存在的主要问题是:在西北和华北地区沙尘天气下,浮尘容易堵塞与密接车钩配合紧密的连挂机构,导致车钩难以开启;车钩材质选择不够理想,制造质量不高;车钩缓冲装置中部分橡胶零件达不到使用要求,出现早期失效;密接式车钩功能上还不能实现电气的连接;目前国内尚无密接式钩缓装置技术标准,设计和试验只能参照既有车钩标准的有关规定和国外的相关资料。

  在既有产品的基础上,需要进一步提高工艺水平和质量,相信在国内产业协作的基础上,我国完全可以在较短时间内解决上述产品应用中出现的问题。

  我国从20世纪90年代初开始研制高速列车转向架。经过科研单位、大专院校和工厂技术人员的努力,先后研制成功空心轴传动和万向转传动方式高速动力车转向架,同时,转向架制造设备如焊接、热处理、组装等设备已基本达到了国际先进水平,制造工艺也有了很大改进,近年来转向架的制造水平得到了显著的提高。

  目前,我国的交流传动技术与国际先进还有差距,还难以完全满足高速动车组的要求,但能满足速度等级较低的高速列车的需要,以此为基础,加强国内产业间的联合攻关,可以满足更高速度等级的高速列车的需要。

  虽然我们所采用的网络技术接近世界先进水平,但是系统可靠性与国外相比还有一定的差距,尚未达到标准化、模块化的要求。目前,我国车载故障诊断技术水平较低,没有对车的信息通道,故障分析能力明显不足,系统尚未实现信息共享。

  近年来,我国研制了用于高速动车组的制动系统,并已在新研制的高速列车上采用。电子防滑器已经研制成功,没有困难,达到了自主创新。

  根据我国研究、开发高速列车的历史过程和目前的状态,我国目前能独立自主地开发成功并批量生产速度达250-300km/h的高速列车,大约需要3-5年的时间。

  如果我国铁路客运提速至250km/h,货运至120km/h,那么对国民经济的满足程度将有非常大的提高。这一速度目标值与我国目前的铁路技术装备水平差距较小,我国工业能够在较短时间内实现这一目标。而且,这也为发展出更高速度等级的列车打下了坚实的基础,给国内科研、生产部门提供了一次关键的机会。

 三、发展我国高速铁路技术装备的路线和方案

  我们认为,根据我国的技术储备和发展潜力、高速铁路市场需求结构、旅客支付能力等因素,我国完全应当发展自己的高速铁路技术体系,而且必须是在第一时间发展高速铁路技术。

  首先完成高速铁路基础设施部分的技术开发。根据我国目前对既有线路提速的经验,铁路基础设施部分建成以后再升级的难度很大,投资也多,因此应当在建设高速铁路时按预期的高标准或沿线市场所需要的适当速度标准修建。

  在高速列车的研制中,以中国自己的力量为主进行总体设计,可以吸收国外的力量参与设计,但所有环节都必须由中国人主导。在此基础上,采购国外的部分部件或购买部分技术为我所用。首先以250km/h的高速列车为第一目标,可以在较短的时间内(3—5年)主要依靠自己的力量研制成功,届时我国首批客运专线也将完工,我们自己的高速列车可以在已建成的高标准线路上运行;积累经验后,研制更高速度等级(300—350km/h)的高速列车,逐步提高列车在高速铁路上的实际运营速度,原有速度较低的高速列车可以继续运营,也可以转到其他线路上使用。

  “引进—消化吸收—自主创新”的方式看起来非常合理,即能在短时间内实现我国铁路技术装备水平的大幅度提高,又能够培养我国自己的高速铁路研究开发能力,但是,要承担很大风险。

  一旦消化吸收中出现障碍,不能完全消化吸收,或者无法在消化吸收的基础上实现创新,那后果只能是不断地重复引进,永远步他人之后尘,为别国的高新技术产品研制费用需求埋单。我国在汽车等技术引进中有深刻教训,高速铁路技术装备产业的发展不能再冒类似的风险,断送我国有良好基础的铁路装备产业。引进是不可能直接获得最新核心技术的,这一点韩国在高速列车引进过程中已经体会到,这又一次印证了我们在其他行业中屡屡获得的教训,核心技术是买不到的,必须自己动手。

  2004年2月2日,法国阿尔斯通(Al鄄stom)负责中国(京沪)高速铁路业务的人士表示,他们公司也会向中国进行全面的技术转让,但同时又表示,他们转让的是图纸,是生产工艺,不是设计能力。他们的转让不能保证中国可以获得高速列车的总体设计能力,因为总体设计能力是公司实力的体现,是无法转让的。

  我们已经具备了总体设计能力,能够完成我国高速铁路的设计工作,完全可以在我们自己搭建的框架内,按照我们需要的技术标准购买必要的零部件(如通过国内外招标的方式,以合理的价格获得技术和产品),这既可以增强我们的主动性,又可以降低引进费用,还能激发民族自豪感。

  韩国在高速铁路招标过程中获得了很多的有利条件,一些人士已经将这些优惠条件视同我国也可以获得的。但在韩国高速铁路招标结束后,法国和德国持有高速铁路技术的企业也在总结经验教训,它们将在以后的投标中联合起来,不进行相互之间的竞争。当然,我国有韩国没有的一些优势,这些也许能够让我们获得更为有利的条件,但是,把那些受制于他人的优惠条件视为囊中之物所做出的结论是不可靠的。

  从我国对铁路运输需求的角度看,不需要立即开始300km/h的铁路客运服务,这一层次上的客运服务不是我国铁路客运服务市场的主体,300km/h的线路也不可能是我国铁路网的主体,200-250km/h的铁路客运服务才是我国近期及中期内最需要开发的技术。我国现在已经掌握了160km/h的技术,部分掌了200km/h的技术,在此基础上,可以在3—5年内掌握200- 250km/h的技术,在成功实现这一技术、满足国内铁路客运市场最主要矛盾的基础上,可以水到渠成地掌握300-350km/h的技术。我们不能因为有 300km/h的铁路客运需求,就可以不顾一切地去满足它。

  有专家称,我国对300km/h的铁路运输需求异常迫切,京沪高速铁路每晚修一年,每年的社会效益损失可以达到200亿元左右。的确,京沪沿线是我国经济最为发达的地区之一,但根据我们的分析,250km/h的铁路客运可以满足目前的需要,不使铁路成为该地区经济发展的“瓶颈”。京沪高速铁路的经济中心在两端(北端的北京-天津或延伸到济南—青岛,南端的南京—上海),中间相对落后,250km/h的铁路可以较好地满足两端经济相对发达地带的运输需求,并且不至于使经济落后地区的居民享受不起新技术。目前集中精力发展 250km/h等级的高速列车是有良好的技术和市场基础的,也使我国能够逐步发展出全主线“引进—消化吸收—实现创新”的专家的另一个重要借口是运输安全问题,认为在高速铁路建成后,其运营会立即进入旺盛期,设备负荷大,因此需要成熟、安全可靠的高速列车,所以需要在运营初期成套引进国外高速铁路技术。实际上,速度越高,对安全的关注越强烈。降低对速度的诉求,自然可以减少运输安全方面的风险,给我国的人才和工业以发展的机会。

四、对我国铁路装备产业的建议

  我国的铁路装备产业虽然在自主创新、促进铁路发展方面做出了巨大的成绩,但目前的这种体系显然不适应发展高速铁路的要求,否则,也不至于出现针对引进和自主创新之间的激烈争论。借助在高速铁路技术研发和装备制造中出现的问题,我国相关部门也应着手对铁路装备产业进行改造。

  我国铁路技术装备的研究主要依靠铁道部下属的铁道科学研究院、铁路设计院、各大铁路院校的科研力量,以及各大型铁路工厂所属的研究机构,使用方面基本是铁道部一家作为用户,生产方主要是由原先归属铁道部的各大工厂,以及一些大型国有冶金企业,而铁路的建筑市场基本上由原先归属铁道部的各大工程局垄断。

  铁道部实施改革后,已在铁道科学研究院以外的主要研究力量、工厂、工程局脱离隶属关系。在这种情况下,铁道部能直接协调的研究力量大为削弱,研发受到影响;而各大制造工厂的业绩不再与铁道部有直接的利害关系,作为一个用户,铁道部可以从运营部门的利益出发,只选择成熟、先进的产品,国内厂家失去了实践的机会,这类似于我国民航部门不愿采购国产客机的状态。

  铁路是我国的巨型国有企业,它的采购,是否也应在一定程度上受“政府采购法”的约束。市场经济中的自由竞争是有条件的,保护本国产业不受外来竞争的伤害是各国对外贸易政策中的基本原则之一,在一些关键领域、关键时期,国内的用户是否也应为国内经济发展多考虑一些,不要自己在保护国内产业的政策上主动打开缺口。我们希望,铁道部的“主辅分离”改革、以市场竞争压力推动国内企业进步的想法,都不要成为大肆采购进口设备的借口。

  我国机车车辆工业目前一直没有摆脱“生产压工艺,工艺压设计”的不正常现象。不是从铁路运输的实际需要出发开展工作,而是以现在的制造能力能否“造出来”来衡量,经常出现“造不出来就降低标准”的现象。改变这一点需要铁道工业与其他各相关产业之间的通力合作。

  尽管“九五”期间通过铁道部的重点投入,机车车辆工业的主要制造厂引进了大量世界上先进的制造设备,但是现在工艺技术和试验手段仍然远远落后于国外,先进的制造设备作用难以得到发挥。实际上是我们的企业尽管已经拥有了具有世界先进水平的制造设备,但是仍然不具备制造高速动车组的能力。

  在这种情况下,铁路装备骨干企业应当与其他相关产业进行强强联合,组建我国高速铁路装备联合体,实现国内各相关行业、铁路运输企业、消费者多方共赢。

  目前,在我国高速铁路的研发中,技术上主要是通过对国外已经成熟的技术作类比设计研制而成的,但是没有紧跟世界铁路发展的趋势。往往是国外已经成熟的技术我们开始研发、仿造、比照设计等,等我们研发出来还没有推广别人已经开始换代了。要实现技术的跨越就要在别人没有开始或别人刚刚开始的时候我们就着手研究。也就是说要能引导高新技术的发展,至少也要紧跟世界铁路发展的趋势。

  我国铁路部门曾经汇聚了大量的人才,然而,随着社会经济的发展、外部吸引力的增强,以及铁路内部在人才工作上的一些不足,铁路部门所拥有的人才在流失。

  在科研创新方面,目前的铁路路内氛围、科研管理模式实际上并不鼓励创新,扼杀了科研人员的创造性,逐渐制造了一批“只唯上,不唯实”的研究人员。

  在制造领域,同其他行业一样,缺乏高级技术工人,这是导致一些进口高尖设备不能发挥全部功能的主要原因。

  科研组织方面,也缺乏具备组织大型科研项目能力的带头人。这导致了大型科研项目组织效率低,内部各子课题之间的协调性差,缺乏对各子系统间相互作用的分析研究,产品的系统集成效果差。

  我国铁路有关部门应借助国务院批准石家庄—太原、郑州—西安、北京—天津、武汉—广州、长江三角洲等客运专线开工的时机,与科研、制造、运用部门一起,完善我国关于200km/h以上铁路的技术标准体系,既可促进我国高速铁路技术的进步,又能通过标准保护我国自己的工业体系。

  高速铁路技术的开发是一项系统工程,涉及线路、信号控制、电力供给、机车车辆等众多领域,其研制组织的复杂程度高于小汽车,需要国内其他工业技术的配合。铁路技术的发展同样需要政府给予大力扶持。

  我国铁路技术装备业健康发展的一个重要原因就是国家的支持。20世纪50年代,我国铁路机车车辆和汽车基本同时起步,但在以后的发展中,汽车工业却一直没有做大、做强,而铁路机车车辆工业实现了大发展。

  从可持续发展的角度,各行业的专家都给铁路以很高的评价,认为铁路是建立我国可持续运输体系的骨干。因此,国家应当从实现可持续发展的高度,为我国铁路速度的进一步提高制定一个合理的规划,为高速铁路技术开发提供资金支持,并整合全国范围内的相应科研和制造资源,集思广益,加速我国铁路技术的升级,创建具有中国特色、符合中国需要的高速铁路技术体系,实现最大化的国家利益、企业利益和消费者利益。


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