瞭望 | 自主创新炼成中国高铁奇迹
时间:2022-09-20 17:54:32来自:新华社(新媒体)字号:T  T

9月2日,由中国制造的首批雅万高铁列车运抵印尼雅加达港,标志着以中国标准建设的东南亚首条时速350公里的高速铁路迎来又一重要里程碑。

中国高铁每往前突破一步,就为中国制造刻下一个新的领先标记。

凭借具有独立自主知识产权的高铁建设和装备制造技术体系,中国高铁不仅开进了世界屋脊高寒、高原地区,实现了跨海过桥不减速,还以“中国标准”出海,为世界高铁贡献中国方案,不断释放影响力。

从“一条线”到“一张网”,截至2021年底,中国高铁运营里程突破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,已通达93%的50万人口以上城市,实现常态化时速350公里高标运营总里程超过3000公里。中国高铁如同一条条生机勃发的“大动脉”,用速度重新定义时间,用组网改变区域经济布局。

从无到有,从引进、消化、吸收再创新到自主创新,党的十八大以来,中国高铁不断以自主创新成就自我超越,为中国发展拓展延伸更大空间。

从零“起跑”

自主建造中国高铁大脑

2022年3月19日,搭载中国自主化高铁列控核心技术的匈塞铁路贝诺段正式开通运营。作为匈塞铁路列控技术的主要主持人,中国通号研究设计院集团副总工程师江明见证了全套中国完全自主知识产权的CTCS-3级列控系统首次在欧洲国家成熟应用。

列控系统是高速铁路的大脑和神经中枢,是实现高铁高速度、高密度、高安全运行的核心系统,是世界铁路科技竞争的核心焦点。

2012年以前,我国动车自主化列控系统应用处于空白,早期的高铁只能用进口“大脑”,不仅价格贵,还受制于人。“我们怀着虚心学习的态度到了欧洲,可是技术人员既进不了对方的办公区,又进不了实验室,能接触的只有产品说明和课件,能见到的只有项目助理和数据配置工程师。不但在线运营设备在故障分析、维修服务和信息安全等多方面受制于外方,在设备克缺和维护过程中也遇到过很多不配合的情况。”江明说。

只有完全掌控全部核心技术,才能实现自主可控。中国铁路通信信号股份有限公司(简称中国通号)在全系统内集聚起超过3000人的高端研发团队准备攻克这一难关。他们一遍又一遍研讨方案、一版又一版进行软硬件开发、一轮又一轮测试,用3年时间实现了西方国家几十年的技术跨越,完成了全套完全自主知识产权的CTCS-3级列控系统研发并实现成熟应用,解决了引进产品在工程建设支撑、运营维护、信息安全、知识产权等方面受制于人的问题,提升了中国列控装备的智能高效水平、国际竞争力和信息安全等级,真正将高铁列车运行控制核心技术牢牢掌握在自己手中。

2017年,CTCS-3级列控系统首次在大西线试验取得圆满成功,满足最高运营时速350公里、最小追踪间隔时间3分钟的运营要求,性能处于世界领先水平。

2020年12月,中国通号全套自主化CTCS-3级列车运行控制系统装备合安高铁,并于2021年12月完成为期一年的整体匹配性试验。

2021年,CTCS-3级列控系统自主研发的4款国产芯片和安达操作系统实现应用,一批基于100%国产芯片的核心装备进入产业化、工程化阶段,中国高铁拥有了100%国产化“大脑”。

2023年,中国通号全套自主化标准和产品将装备雅万高铁,打造中国高铁首次全系统、全要素、全产业链走出国门的“样板工程”。

作为中国高铁关键核心技术之一,CTCS-3级列控系统的自主研发标志着中国高铁技术装备领域的突破,也验证了只有自主创新才是成就中国高铁的核心密码。

不仅仅是列控系统,中国标准动车组的网络控制系统研发也几乎是从零开始。网络控制系统的核心功能之一是“实时响应”能力,要求运行中的列车将不断变化的数据采集反馈到“大脑”中,大脑以千分之一秒、百万分之一秒为单位超高速发出指令,指挥飞驰的列车。

“复兴号”动车组总体技术专家组成员,中国铁道科学研究院集团有限公司(简称铁科院)首席研究员赵红卫回忆当时的情形:“买不到网络芯片,就按照通信协议标准进行研制;买不到网卡,就在芯片基础上研制网卡。这一次,我们不再依赖国外的技术,不再在别人的平台上‘打补丁’。”

这是一次“产学研用”的协同创新。赵红卫带领团队突破高速列车网络控制系统和核心技术,组织构建了自主化网络控制系统软硬件系统平台。

首次研制应用TCN网关,首次实现以太网列车控制,首次实现高速动车组网络恒速控车……铁科院与中车株洲电力机车研究所有限公司(简称中车株所)同步研发成功网络系统,并将最前沿网络控制技术——车载实时以太网关键技术应用在“复兴号”上。

主机厂也在技术“无人区”千锤百炼。软件系统看不见、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。

中国中车青岛四方股份公司(简称中车四方)研发团队在地面搭建1:1仿真试验台,对选定的控制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。

赵红卫清晰地记得,2016年7月15日,两列中国标准动车组在

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