作为我国高铁要害中心技能之一，CTCS-3级列控体系的自主研制标志着我国高铁技能配备范畴的打破，自主立异成为我国高铁的“中心暗码”

 

2021年6月底，我国高铁已累计安全运转92.8亿公里，相当于绕地球23.2万圈，安全运送旅客141.2亿人次，是国际公认最安全的高铁

 

让130多米长、300多吨重、5节编组的磁悬浮列车悬浮于轨迹上，并以时速600公里“贴地飞翔”，是轨迹交通技能的划年代立异，也是我国高铁新目标之一

 

在吉林省长春市中车长春轨迹客车股份有限公司高速动车组制作中心调试车间，首席技能专家罗昭强(右一)与同事检查复兴号高铁列车的电气体系(2020年11月25日摄)张楠摄

 

9月2日，由我国制作的第一批雅万高铁列车运抵印尼雅加达港，标志着以我国规范制作的东南亚首条时速350公里的高速铁路迎来又一重要路程碑。

 

我国高铁每往前打破一步，就为我国制作刻下一个新的抢先符号。

 

凭借具有独立自主知识产权的高铁制作和配备制作技能体系，我国高铁不只开进了国际屋脊高寒、高原地区，完结了跨海过桥不减速，还以“我国规范”出海，为国际高铁奉献我国计划，不断开释影响力。

 

从“一条线”到“一张网”，到2021年底，我国高铁运营路程打破4万公里。“四纵四横”高铁网全面建成，“八纵八横”高铁网正加密成型，已灵通93%的50万人口以上城市，完结常态化时速350公里高标运营总路程逾越3000公里。我国高铁如同一条条活力勃发的“大动脉”，用速度从头界说时刻，用组网改动区域经济布局。

 

从无到有，从引入、消化、吸收再立异到自主立异，党的十八大以来，我国高铁不断以自主立异效果自我逾越，为我国开展拓展延伸更大空间。

 

从零“起跑”

 

自主制作我国高铁大脑

 

2022年3月19日，搭载我国自主化高铁列控中心技能的匈塞铁路贝诺段正式注册运营。作为匈塞铁路列控技能的首要掌管人，我国通号研讨规划院集团副总工程师江明见证了全套我国彻底自主知识产权的CTCS-3级列控体系初次在欧洲国家成熟使用。

 

列控体系是高速铁路的大脑和神经中枢，是完结高铁高速度、高密度、高安全运转的中心体系，是国际铁路科技竞赛的中心焦点。

 

2012年曾经，我国动车自主化列控体系使用处于空白，早期的高铁只能用进口“大脑”，不只价格贵，还受制于人。“咱们怀着虚心学习的情绪到了欧洲，可是技能人员既进不了对方的办公区，又进不了实验室，能接触的只要产品说明和课件，能见到的只要项目助理和数据配备工程师。不但在线运营设备在故障剖析、维修服务和信息安全等多方面受制于外方，在设备克缺和保护过程中也遇到过很多不配合的状况。”江明说。

 

只要彻底掌控全部中心技能，才干完结自主可控。我国铁路通讯信号股份有限公司(简称我国通号)在全体系内集聚起逾越3000人的高端研制团队预备霸占这一难关。他们一遍又一遍研讨计划、一版又一版进行软硬件开发、一轮又一轮测试，用3年时刻完结了西方国家几十年的技能跨越，完结了全套彻底自主知识产权的CTCS-3级列控体系研制并完结成熟使用，处理了引入产品在工程制作支撑、运营保护、信息安全、知识产权等方面受制于人的问题，提升了我国列控配备的智能高效水平、国际竞赛力和信息安全等级，真正将高铁列车运转操控中心技能牢牢把握在自己手中。

 

2017年，CTCS-3级列控体系初次在大西线实验获得圆满成功，满足最高运营时速350公里、最小追踪距离时刻3分钟的运营要求，性能处于国际抢先水平。

 

2020年12月，我国通号全套自主化CTCS-3级列车运转操控体系配备合安高铁，并于2021年12月完结为期一年的全体匹配性实验。

 

2021年，CTCS-3级列控体系自主研制的4款国产芯片和安达操作体系完结使用，一批根据100%国产芯片的中心配备进入工业化、工程化阶段，我国高铁具有了100%国产化“大脑”。

 

2023年，我国通号全套自主化规范和产品将配备雅万高铁，打造我国高铁初次全体系、全要素、全工业链走出国门的“样板工程”。

 

作为我国高铁要害中心技能之一，CTCS-3级列控体系的自主研制标志着我国高铁技能配备范畴的打破，也验证了只要自主立异才是效果我国高铁的中心暗码。

 

不只仅是列控体系，我国规范动车组的网络操控体系研制也几乎是从零开始。网络操控体系的中心功能之一是“实时响应”才能，要求运转中的列车将不断改变的数据收集反馈到“大脑”中，大脑以千分之一秒、百万分之一秒为单位超高速宣布指令，指挥飞驰的列车。

 

“复兴号”动车组总体技能专家组成员，我国铁道科学研讨院集团有限公司(简称铁科院)首席研讨员赵红卫回想当时的景象：“买不到网络芯片，就依照通讯协议规范进行研制;买不到网卡，就在芯片根底上研制网卡。这一次，咱们不再依靠国外的技能，不再在他人的渠道上‘打补丁’。”

 

这是一次“产学研用”的协同立异。赵红卫带领团队打破高速列车网络操控体系和中心技能，安排构建了自主化网络操控体系软硬件体系渠道。

 

初次研制使用TCN网关，初次完结以太网列车操控，初次完结高速动车组网络恒速控车……铁科院与中车株洲电力机车研讨所有限公司(简称中车株所)同步研制成功网络体系，并将最前沿网络操控技能——车载实时以太网要害技能使用在“复兴号”上。

 

主机厂也在技能“无人区”饱经沧桑。软件体系看不见、摸不着，中车长客股份公司副总工程师常振臣说，曾有一个温度显示故障让大家苦恼不已，团队历时两个多月，一行一行“啃”，才在上万行代码中揪出问题。

 

我国中车青岛四方股份公司(简称中车四方)研制团队在地上建立1:1仿真实验台，对选定的操控策略算法对应的上百种工况进行逐项验证，保障大脑聪明高效地指挥列车运营。

 

赵红卫明晰地记得，2016年7月15日，两列我国规范动车组在郑徐高铁成功完结交会实验。拟运营高铁动车组列车第一次跑出时速420公里。

 

2017年6月25日，具有彻底自主知识产权的我国规范动车组正式命名为“复兴号”。

 

现在，我国已经构成涵盖时速160～350公里等不同速度等级，能够习惯高原、高寒、风沙等各种运营环境的“复兴号”系列产品。我国工程院院士刘友梅说，从引入到自主，中心的问题是要构成独立的技能团队和配套的工业才能。有自主立异的产品才干保障“交通强国”战略的完结。

 

协同“赛跑”

 

同心锤炼卓越性能

 

精雕细镂让“复兴号”无论是运营速度，还是安全性、舒适性、节能降耗等首要技能目标，在全球都名列前茅，这种归纳性能的优胜需求上下游协同和技能体系的体系前进。

 

贴地飞翔的“复兴号”需求微弱的牵引动力。不只仅是大转矩，对牵引电机的功率密度、噪声、谐波、电磁兼容性等性能目标要求十分苛刻，这是“复兴号”整车归纳性能是否处于国际抢先的要害技能目标。

 

为确保牵引电机中主辅一体牵引变流器成功研制，中车株所会集优势资源，对各项性能目标、新增功能、对外接口、技能细节等进行屡次研讨，终究霸占技能难关：集牵引变流器、辅助变流器和冷却体系于一体，具有集成度高、功率密度大、易保护等优点，各项目标到达国际抢先水平。

 

“复兴号”要跑得又快又稳，需求霸占转向架减震难题。中车四方转向架开发部部长张振先说，为了找到最优悬挂参数，研制团队在数十种参数组合计划中比选匹配，前后进行了110多项试制研讨实验，终究完结平稳性目标到达2以下，优于“小于2.5即为优级”的国家规范。

 

高铁列车的车体大都由铝合金等各类高性能金属板材焊接组装而成。“焊工是高铁出产过程中的重要工种，每一条焊缝都关系到列车安全。”中车长客首席操作师李万君说，哪怕有1毫米的误差，零件就会装不上去、合不严实。

 

一列“复兴号”高速动车组，会用到近100种线型、近20000根导线、约100000个接线点，它们是列车的“神经”，接线这个看似简单的小工序，却是动车组装配的一大难题。研制初期，数据传输的连接器中，芯体部位的7个金属针分布在直径仅有5毫米的圆形范围内，每一根“针”都要焊接到位，像是用焊枪在针尖上绣花。中车长客高级技师胡俊祥凭借多年来练就的“超密布环境电气焊接”技能，重复实验，完结部件合格率达100%。

 

2022年4月，由我国自主研制、国际抢先的新型“复兴号”高速归纳检测列车上线运转。该车作为高速动车组新技能验证渠道参与CR450动车组研制先期实验，4月21日，在济南至郑州高铁濮阳至郑州段成功完结明线上单列时速435公里、相对交会时速达870公里，发明了高铁动车组列车明线和地道交会速度国际纪录。

 

屡创国际纪录的背后，是我国高铁坚持以我为主、开放合作、自立自强，为高铁技能完结从跟跑到领跑的严重跃升供给了高效的实践路径，构成了具有自主知识产权的国际先进高铁技能体系。

 

——在高铁技能配备范畴。我国中车以“和谐号”动车组为根底，成功研制具有彻底自主知识产权和国际先进水平的“复兴号”我国规范动车组，其中“复兴号”智能动车组在国际上初次完结时速350公里自动驾驶功能，标志着我国高铁进入智能化年代。

 

——在高铁工程制作范畴。习惯我国地质及气候条件杂乱多样的特点，我国中铁、我国铁建等在高铁路基、轨迹、长大桥梁、长大地道、大型客站和体系集成等方面霸占了大量国际性技能难题，体系把握了不同气候环境、不同地质条件下制作高铁的成套技能。修建了沪苏通铁路长江大桥、五峰山长江大桥2座主跨超千米和武汉天兴洲大桥等6座主跨超500米的国际级大跨度高铁桥梁;建成了广深港高铁狮子洋地道、西成高铁秦岭地道群等100多座10公里以上的长大高铁地道。

 

——在高铁运营办理范畴。全面把握了杂乱路网条件下高铁运营办理成套技能，立异了杂乱路网条件下不同速度等级高速列车高密度跨线运送调度技能，处理了不同动车组编组、不同速度、长大距离和跨线运转等运送安排难题，完结了繁忙高铁干线和城际铁路列车高密度、公交化开行，高峰期发车距离仅有4～5分钟。

 

——在高铁安全出产范畴。充分发挥科技保安全效果，在智能型“复兴号”动车组部署2700余项监测点，开发了自我感知、健康办理、故障确诊等列车运转在途监测技能，完结了对列车运转的全方位实时监测;建立了由高速归纳检测车、沿线检测传感装置等设备组成的高铁线路设备在线监测体系，运用大数据剖析，完结了对高铁根底设施运转状态的精准把握;研制了风雨雪等自然灾害监测、异物侵限报警和地震监测预警体系，完结了对自然灾害和治安风险的立体防控。

 

到2021年6月底，我国高铁已累计安全运转92.8亿公里，相当于绕地球23.2万圈，安全运送旅客141.2亿人次，是国际公认最安全的高铁。

 

竞赛“长跑”

 

科研走在前面

 

在国际高铁的竞赛中，看得见的是我国动车组在运转速度、安全、舒适度等方面的比拼赶超，看不见的是背后面向我国铁路开展严重需求，国内原创的高铁科研效果，为自主立异打下坚实根底;全国一盘棋，会集力量办大事的体系保障。

 

长期从事轨迹交通工程动力学与振荡研讨的我国科学院院士翟婉明，开拓铁路大体系动力学研讨新范畴，首先创建车辆-轨迹耦合动力学理论体系，掌管研讨建立了高速列车-轨迹-桥梁动力相互效果理论及规划安全评估技能。在国际上，其模型与算法被称为“翟模型”和“翟办法”，他的理论办法与技能被成功使用于我国铁路提速和高速铁路的几十个重点工程中，处理了高速行车安全性与乘车平稳性方面的一系列工程实际难题，支撑着我国高铁的速度与安全。

 

空气动力学问题是限制高速铁路开展的瓶颈之一。我国工程院院士田红旗带领的中南大学轨迹交通安全要害技能立异团队从零开始，构建起我国铁路空气动力学根底与工程技能体系，创建列车气动外形结构协同规划、列车/地道耦合气动结构优化等办法，为2022年4月21日“复兴号”高速列车完结国际最高时速870公里明线相对交会运转供给了重要技能支撑。

 

西南交通大学教授王平带领团队攻坚“高速铁路轨迹平顺性坚持技能”，十余年磨一剑，项目效果打破了我国高铁轨迹平顺性确诊与坚持技能瓶颈，打破了日、德等国的技能独占，构成了具有我国自主知识产权的成套理论与技能体系。王平告诉记者：“在过去，国外仗着技能独占，一组道岔报价500多万元。在我国完结该项技能打破之后，他们立刻将价位降低到180万元一组。”

 

科研始终是自主立异最坚实的底气。会集力量办大事则是自主立异最结实的保障。时任我国国家铁路集团有限公司董事长、党组书记陆东福认为，坚持党的全面领导，为高铁开展获得历史性效果供给了根本政治确保。坚持全国“一张网”、全路“一盘棋”，打破职业、区域的局限性，构成与国家严重战略相贯穿、与相关工业布局相衔接、与区域开展需求相结合的高铁开展规划，并坚持了高铁规划的安稳性、连续性，完结了高铁开展与经济社会开展相互促进、相辅相成。

 

坚持会集力量办大事。从中央到地方，从科研立异、出产安排到工业化使用，从研讨开发、规划规划、工程制作、配备制作到运营办理整个立异链工业链，为建成国际最兴旺的高铁网汇聚了强大合力。

 

坚持不懈加强要害范畴技能攻关，构成了从高铁根底理论、技能使用到效果推行甚至技能规范体系的完整立异链条，牢牢地将立异主导权、开展自动权把握在自己手中，为高铁技能完结从跟跑到领跑的严重跃升供给了高效的实践路径。

 

坚持产学研用有机结合，推进协同立异、集成立异，构成推动高铁立异的组合优势;坚持正确的技能道路，完结技能政策、技能规范、技能渠道和技能布局的统筹和谐、专业融合，使高铁制作运营的成功经验在全国范围内快速复制推行，构成规模工业效益，大大提高高铁的开展功率和质量。

 

追求“领跑”

 

从国家名片迈向引领国际规范

 

在我国规范动车组选用的254项重要规范中，我国规范占到84%，11个体系96项首要设备选用了统一的我国规范和类型，我国成为高铁规则的重要拟定者和重要主导者。

 

日前，国际铁路联盟(UIC)发布施行由我国掌管拟定的《高速铁路规划根底设施》规范和《高速铁路规划供电》规范，两项规范均是相关范畴的首部国际铁路规范。国际铁路联盟是铁路职业最具影响力的专业国际规范安排。

 

近年来，国铁集团专家掌管参与了国际铁路联盟高速铁路、列车网络、制动体系等专业的60余项重要技能规范的制修订，掌管完结的《高速铁路施行》和《高速铁路规划》两个系列等11项高速铁路体系级规范，填补了高速铁路施行、规划等要害范畴的国际规范空白。

 

从我国规范到国际规范，赵红卫亲历了这段历程。随着我国高铁的快速开展，赵红卫中选UIC机车车辆分委会数据与通讯专业组组长，参与国际和职业规范的拟定及修订作业。“过去的国际规范化安排会议上我国声音不多。如今，国外同行总会自动邀请我国专家讲话，倾听我国的处理计划。”

 

在国际规范中归入我国的优势技能与要害参数，为推行我国铁路技能，完结我国铁路全体系、全要素、全工业链“走出去”供给了规范支撑，发明了有利条件。

 

立异引领已经镌刻进我国高铁的骨髓。

 

在中车四方股份公司厂内的调试线上，一列5节编组的高速磁浮列车在轨迹上稳稳悬浮、发动，流线型车头、蓝灰相间的车身，极具科技感。研制人员正在进行一项项精准调试，让高速磁浮体系到达最佳状态。

 

我国中车科学家、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁介绍，5节编组的磁浮列车长130多米、重达300多吨，让如此庞然大物悬浮在轨迹上，并以600公里/小时的速度“贴地飞翔”，需求打破大量要害中心技能。

 

例如，列车与轨迹间的悬浮空隙必须安稳坚持在10毫米左右，相当于一个火柴盒的厚度。当磁浮列车时速到达600公里，车体遭到的气动压力急剧攀升。为了让磁浮列车“浮得稳”，研制团队在实验现场整整进行了长达13个月的封闭式攻关，前后做了4000屡次实验。

 

环绕时速600公里高速磁浮的工程化使用，研制团队还要处理一系列工程技能难题。如磁浮跨江穿山高速运转、气动规划、高强度车体、牵引制动、低延时通讯、长途多分区多车辆全自动追踪、恣意点泊车、减震降噪等等，每一项都是极大的技能应战。仅以气动规划为例。当磁浮列车时速到达600公里，车体遭到的气动压力急剧攀升，可到达现在时速350公里高速列车的10倍，而气动噪声则随速度攀升呈6～7次方增长，技能难度无先例可循。

 

5年自主攻关，历经1680余项仿真计算、4250余项地上台架实验和500余项线路实验，啃下了一块又一块“硬骨头”，清除了一个又一个绊脚石。2021年7月20日，时速600公里高速磁浮交通体系正式在青岛下线，标志着我国把握了高速磁浮成套技能和工程化才能。

 

从时速350公里轮轨高铁到时速600公里磁浮列车，我国，又一次引领国际铁路技能迈向新的打破。