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追蹤中國高鐵技術核心來源

來源:互聯網





中國高鐵技術在*近10年的迅速進步,被普遍認為通過“引進、消化广东十一选五开奖结果 、吸收、再創新”而來。追根溯源,造成這種印象的原因來自原鐵道部的解釋。

2011年7月,原鐵道部新聞發言人向媒體介紹說:中國高鐵研發在不到6年的時間內广东十一选五开奖结果 ,跨越了三個臺階:第一個臺階广东十一选五开奖结果 ,通過引進消化吸收再創新,掌握了時速200--250公里高速列車制造技術;第二個臺階广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 ,自主研制生產了時速300--350公里高速列車;第三個臺階,中國鐵路以時速350公里高速列車技術平臺為基礎广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 ,成功研制生產出新一代CRH380型高速動車組。

但是,對中國高速列車技術來源的分析卻證明,雖然原鐵道部描述的“三個臺階”在時間順序上是連續的广东十一选五开奖结果 ,但在技術上卻存在許多“斷裂”,即許多技術不是來自對引進技術的改進广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 ,而是來自與引進毫無關系的其他來源。

事實證明,中國高鐵技術存在著引進之外的來源,即中國鐵路裝備工業能夠對引進技術進行消化、吸收、再創新的技術能力基礎,以及這個工業已經掌握的核心技術。也就是說广东十一选五开奖结果 ,*終成就中國高鐵技術全球前列的中國鐵路裝備工業的技術能力广东十一选五开奖结果 ,并非因為技術引進才生成,而是在技術引進之前就已存在广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 ,充其量是經過對引進技術的“消化、吸收”而得到成長。

高速列車的技術引進

從大規模引進開始,中國高鐵技術一度遭到社會廣泛質疑,爭論焦點在于原鐵道部是否真的引進了“核心技術”。

事實上,所謂買來的技術,都是給定產品設計的給定技術,即體現在產品上的生產技術而非“設計能力”。

中國高鐵技術未來的重大變革的伏筆就埋在此處。2004--2006年,大規模引進高速列車技術,主要是從四個外國企業購買了四個車型及相應的技術轉讓,具體分為四個CRH系列:

“1型車”,即CRH-1,是原鐵道部從加拿大的龐巴迪購買的40列。這批列車由龐巴迪在中國的合資企業生產,沒有技術轉讓費广东十一选五开奖结果 。

“2型車”广东十一选五开奖结果 ,即CRH-2,以新干線E2-1000為原型車,時速200公里,由日本川崎重工業株式會社轉讓。原鐵道部訂購60列,由南車集團所屬青島四方機車車輛股份有限公司(以下簡稱四方股份或四方)受讓广东十一选五开奖结果 、國產化,支付技術轉讓費約6億元人民幣。

“5型車”,即CRH-5,時速250公里,是從法國阿爾斯通旗下的阿爾斯通交通運輸引進广东十一选五开奖结果 ,轉讓給北車集團所屬長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱長客)广东十一选五开奖结果 ,技術轉讓費約為9億元。

“3型車”,即CRH-3,時速300公里,是2006年第二輪招標后广东十一选五开奖结果 ,原鐵道部從德國西門子公司引進,購買價值6.69億歐元的60列,技術轉讓費約8億元人民幣广东十一选五开奖结果 。

除整車外广东十一选五开奖结果 ,還有配套牽引广东十一选五开奖结果 、制動等系統及部件的生產轉讓。

“轉讓”的只是“生產能力”

所謂“轉讓技術”的內容是:一是對中國購買的高速列車進行“聯合設計”。這種“聯合設計”不是外方與中方一起從頭設計一個過去沒有的新車型,而是雙方對中方購買的車型進行設計修改,以使其能夠適應中國的線路特點。

二是外方提供中方購買車型的制造圖紙。當然,設計原理和設計來源數據庫等關鍵技術資源是不可能轉讓的广东十一选五开奖结果 。而且在給圖紙的部分,也不是所有的零部件圖紙都有。

三是生產引進產品的工藝广东十一选五开奖结果 。這部分屬于制造體系的一部分,是中方受益*大的部分。

四是對中國工程師和技術工人進行培訓。

長客的一位技術管理者是這樣介紹從西門子受讓技術的:“我們拿到的全部是西門子的制造圖紙,連一張三維模型圖都沒有,只是設計的結果,沒有過程。我們拿到的是現場施工圖紙,所以只是知道工藝了,學會了怎樣把現成的零部件裝上,但怎么設計的,不知道?!?

四方的一位技術負責人則是這樣描述的:“在與川崎的合作上,我認為川崎是個好老師广东十一选五开奖结果 。四方派了一個設計團隊在日本學習了半年,其中也有前后學習了一年的人。日方不是教你設計的方法广东十一选五开奖结果 ,如為什么這么設計,而是教你讀圖广东十一选五开奖结果 。他們不會告訴你為什么電路要以這個邏輯關系設計出來广东十一选五开奖结果 ,而是告訴你這個執行機構的作用,以及此后有哪幾個步驟要懂。日方的培訓很細致,對于每一個圖上的細節都會告訴你是起什么作用的,但不會告訴你為什么?!?

也就是說,中方獲得的是生產能力(對給定技術的使用方法),而不是技術能力(把這些技術開發出來的方法)。在這種情況下,如果引進是技術的唯壹來源,那么中國鐵路裝備工業后來的發展路徑就是按照外國車型設計來制造,并通過引進新車型來進行升級換代。但實際情況與這個邏輯前景并不相符。

本土技術能力是創新核心來源

以“2系車”制造商四方股份為例,事實上,中國鐵路裝備工業幾乎還在“消化、吸收”原型車技術期間,就已經開始“再創新”广东十一选五开奖结果 。有兩個事實說明了這一點:

第一广东十一选五开奖结果 ,四方技術進步的速度遠遠超出所有人的預料。在引進初期,川崎重工認為四方對引進技術的消化吸收需要16年广东十一选五开奖结果 ,即8年消化、8年吸收,然后才能達到可以創新的階段广东十一选五开奖结果 。

第二,四方開發的CRH380A已經通過美國的知識產權評估。在四方跟蹤美國加州高鐵市場的過程中,由四方提供自己的技術條件和設計方案,美方檢索出來所有相關技術專利900多項,再找專業人士評估是否侵權。*后美方評估的結論是四方的產品沒有侵權,說明CRH380A的技術完全是自主產權,且已經超過日本新干線技術。

很明顯:除了技術引進,中國高鐵發展肯定還存在著另外的,而且是更重要的技術來源。

那么,“新的技術”是從哪里來的?原鐵道部的解釋是,“新的技術”是對引進的技術進行消化、吸收、再創新而來的。但仍然沒有回答清楚,為什么中國鐵路裝備工業能夠對引進的技術進行“消化、吸收、再創新”。

事實上广东十一选五开奖结果 ,技術能力的兩個構成要素是產品開發能力和技術積累。在此基礎上广东十一选五开奖结果 ,技術能力具有三個特性:

其一广东十一选五开奖结果 ,產品設計和生產技術是可以交易的,但技術/產品開發能力是不可交易的;其二,對于一個組織來說广东十一选五开奖结果 ,對競爭力更重要的技術來源是以自己的能力去改變已有的技術——即創新;其三广东十一选五开奖结果 ,生產能力和技術能力是兩種不同性質的能力,前者指的是使用給定技術進行生產的能力,而后者指的是“掌握”技術和技術變化的能力。

很顯然,技術能力的主要性質是經驗性的,即技術能力的獲得離不開研發和使用技術的經驗。正是由于這種經驗性質,技術能力只能是組織內生的,無法從市場上買到。因此,國際創新學界對技術能力有一個經典定義,即“技術能力是產生和把握技術變化的能力”(BellandPavit1993)。

把這個邏輯用在中國高鐵技術的發展上,就可以斷定:如果引進是“原始技術”的來源,那么中國工業“土生土長”的技術能力广东十一选五开奖结果 、產品開發能力和技術積累广东十一选五开奖结果 ,就是“新的技術”的另外一個來源。

事實上,從技術變化的時間邏輯和技術邏輯看,中國鐵路裝備工業的技術能力并非是因為技術引進而生成的,而是在技術引進之前就存在的广东十一选五开奖结果 ,充其量是經過對引進技術的“消化、吸收”而得到成長。

“2系車”創新演進軌跡

在2004--2006年的大規模引進之后,中國再沒有全套引進過外國車型,但中國的高鐵技術卻在后來的幾年中發展迅速广东十一选五开奖结果 ,體現在一系列新車型上。以南車四方股份負責的“2系車”為例,描述其創新演進軌跡:

CRH2A,開發時間是2004--2006年,共向原鐵道部交付60列,其中3列是原裝進口,6列是散件組裝,其余51列全部國內制造。此車以引進日本川崎重工制造的新干線E2系為原型(8輛車編組),聯合設計內容是針對中國線路特點進行適應性修改,主要包括轉向架部分、內車距、踏面形式广东十一选五开奖结果 、弓網受流等環節。

CRH2B/CRH2E(長編組)广东十一选五开奖结果 ,開發時間是2007--2008年,CRH2B(座車)交付10列,CRH2E交付20列(臥鋪車)。這兩個型號與原型車相比發生的主要變化是把原來的8輛車編組變成16輛編組。CRH2B加裝了半主動減震器、車端耦合減振(車端阻尼器)、頭車兩側車燈广东十一选五开奖结果 ,進行了安全性和適應性改造,也改進了空調的通風系統广东十一选五开奖结果 。

CRH2C(I),開發時間是2006--2008年广东十一选五开奖结果 ,交付30列。此車是在時速200公里的CRH2A平臺上广东十一选五开奖结果 ,為京津線開發的時速300公里動車組,主要變化是動力配置——動車數量從原來的4節(4M4T)增加到6節(6M2T)广东十一选五开奖结果 ,牽引總功率提升到7280kW广东十一选五开奖结果 ,其他變化包括對速度提升的安全性評估和舒適度評估广东十一选五开奖结果 ,中車體(頭型未變)广东十一选五开奖结果 ,以及內裝的適應性改造。特別要指出的是,CRH2C(I广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 、II)使用的牽引逆變器、輔助牽引變流器、通風系統及列車信息系統已全部由株洲所(時代電氣)提供。

CRH2C(II),開發時間是2008--2010年,用于時速350公里的武廣、鄭西線動車組,29列交付。與CRH2C(I)相比广东十一选五开奖结果 ,CRH2C(II)改用更大功率的YQ-365型交流牽引電動機,8節短編組列車總功率提升至8760kW。

這個車的核心技術,牽引系統是株洲所的广东十一选五开奖结果 ,制動系統是南京浦鎮海泰的,并完成了車體轉向架的驗證試驗。從內裝广东十一选五开奖结果 、轉向架包括牽引系統都做了改進,是新一代高速動車組CRH380的基礎。為了做380A,專門做了一列新頭型試驗車广东十一选五开奖结果 ,頭型、轉向架、斷面、牽引制動都是新的,這時從外觀到內部都已經沒有川崎的東西了广东十一选五开奖结果 。

CRH380A广东十一选五开奖结果 广东十一选五开奖结果 ,時速350公里,“十一五”規劃開始,訂單140列,已交付40列8編組和48列16編組广东十一选五开奖结果 。時速500公里更高速度試驗列車,2011年12月下線,由四方广东十一选五开奖结果 、株洲所等單位聯合全新設計,在功率等級、網絡拓撲上都采用全新設計广东十一选五开奖结果 。

CRH380A四大關鍵技術的突破

業內公認,區別一列動車組的知識產權歸屬要看四個關鍵部分:車頭造型广东十一选五开奖结果 ,轉向架構造,車體強度密封,網絡控制系統和牽引系統。我們以這種標準來解析一下CRH380A的四個關鍵技術所實現的創新突破。

車頭造型

CRH380A的頭型是四方自己設計的,與CRH2A的頭型完全不同。頭型的重要性不只是為了好看,而是與列車的空氣動力性和安全性高度相關。開發該頭型的過程如下:

其一,開發者首先必須具有相當的技術積累广东十一选五开奖结果 ,按照新車的速度等參數并依據已有的技術知識形成初步概念,四方*初設計了20個造型形成圖紙和模型;其二,從20個初步方案中,根據表征和技術要素篩選出10個進行初步仿真分析、計算、驗證;其三,從10個仿真模型中選出5個做風洞模型試驗,并進行精細化計算驗證和模型實物驗證;其四,再從中選出2個做1:1實物的工藝驗證;其五,*后選定1個投入生產。

顯然,按照此流程開發出來的380A頭型,不僅與世界上任何列車的頭型都不一樣广东十一选五开奖结果 ,而且在開發的起點上連四方的工程師也無法預料結果。

轉向架的構造

轉向架的設計是動車*關鍵的環節,是決定列車安全的保證。當列車時速從200公里變成350公里,要求轉向架的構造發生重要變化。

比如,高速運行時對轉向架會產生新的危害,復雜性增加,頻帶寬,還要考慮氣流影響風的作用,各種因素的作用結構變得更復雜?广东十一选五开奖结果 ?紤]到速度變化導致的所有這些變化,對構架的承載能力、車輛運行的安全舒適性广东十一选五开奖结果 、懸掛系統的防震減噪广东十一选五开奖结果 、輪軌和制動裝置的關系就都必須重新找到解決方案,而且要解決相關裝置和系統之間如何匹配的問題。

由于380A的速度大大超過CRH2A,其轉向架完全重新設計,這不僅要求足夠的技術積累广东十一选五开奖结果 ,而且要求理解技術的科學原理——動力學广东十一选五开奖结果 、結構強度、一系列剛度等等广东十一选五开奖结果 ,而且要求新的材料。

總之,必須分析和理解所有影響產品性能的因素并找到解決方案,才能通過系統匹配的技術能力設計出新的轉向架。380A的轉向架就是這樣設計出來的广东十一选五开奖结果 ,在試驗臺架上跑出的*高時速超過550公里——這是為什么四方能夠在380A之后迅速開發出來時速500公里高速試驗動車組的原因之一。

車體強度密封

提高車體“氣密承載能力”的技術關鍵是車廂壁板的結構(壁板由雙層鋁合金板通過一定形狀的金屬結構連接組成,結構連接點的中間是空的)广东十一选五开奖结果 。由于氣密強度和速度的冪次方關系,380A的壁板不可能從CRH2A的壁板改進而來,必須由開發者通過試驗測出速度數據广东十一选五开奖结果 ,并根據這些數據進行設計广东十一选五开奖结果 ,然后考核車體設計的氣密疲勞度(何時會斷裂)再加以修改。在四方制造車間同時擺放著CRH2A和380A的壁板截面,可以清楚地看到兩個截面結構完全不同。

網絡控制系統和牽引系統

動車組網絡控制系統的主要作用是,實現各動力車的控制;實現全車所有由計算機控制的部件聯網通信和資源共享;實現全列車的制動控制、自動門控制、軸溫監測和空調控制等功能;實現全列車的自檢及故障診斷決策广东十一选五开奖结果 。

在受讓網絡控制系統產品制造、測試技術之后,株洲所依托自身長期積累的技術能力广东十一选五开奖结果 ,迅速掌握所有核心技術。

在統一動車組網絡技術構架和功能界面需求之下,株洲所自主構建CRH380A網絡系統構架和產品配置,較引進車型更大數量和范圍地滿足動-拖車輛控制需求广东十一选五开奖结果 ,實現列車信息管理、列車控制以及與牽引、制動、旅客信息等子系統的信息集成。并且進一步創建和豐富列車設備和安全監控功能,實現信息網絡實現檢測、管理、共享、車地無線通訊等技術突破。

除此之外,針對時速500公里動車組广东十一选五开奖结果 ,株洲所采用具有完全自主知識產權的符合歐洲標準的TCN技術,并引入了工業以太網技術,更有發展潛力。

在牽引系統方面,株洲所和南車電機為CRH380A提供的牽引系統軸功率已經超過400kW,而CRH2A的功率不到300kW。牽引系統主要參數的變化,意味著主要部件全部重新設計,包括變壓器、牽引變流器、電機。這些部件的設計、制造、試驗考核全部打上株洲所等企業的烙印。更進一步广东十一选五开奖结果 ,株洲所為高速試驗動車組(時速500公里)提供的牽引系統功率達到600kW,已經為高速動車組奠定了新一代牽引系統平臺广东十一选五开奖结果 。

三個明確結論

從上述簡要的對比可以得出三個明確的結論:

第一,正向開發的CRH380A不是簡單在CRH2A的技術基礎上二次引進而來的广东十一选五开奖结果 ,兩列車的技術之間具有非常大的不同,其標志就是中國擁有對380A的全部知識產權,并經美國有關方面確認广东十一选五开奖结果 。

第二广东十一选五开奖结果 ,從做出CRH2A到開發出CRH380A只花了5年的時間,根本原因是中國工業不僅本來就具有技術能力,而且還直接使用了自己本來就已經掌握的核心技術——這些技術不但不是引進的广东十一选五开奖结果 ,甚至也不是對引進技術“再創新”而來的。

第三,中國高鐵技術的迅速進步是真實的,認為CRH380系列能跑350公里/小時的原因是“吃掉”外國產品設計安全余量的說法不符合事實广东十一选五开奖结果 。

(本文轉自RT軌道交通,如有侵權請聯系刪除)


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