起飛吧！高鐵——中國(guó)高鐵的故事

如今，“高鐵”已經(jīng)成為了一個(gè)熱門話題，從“立硬幣”到“高鐵超車”，相信所有的人會(huì)打心底為祖國(guó)感到自豪和驕傲！然而這些的背后，都飽含著他的智慧和汗水——他就是高鐵設(shè)計(jì)師，中科院力學(xué)所研究員，“973項(xiàng)目”首席科學(xué)家，“中國(guó)高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃”和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“先進(jìn)軌道交通”總體專家組成員楊國(guó)偉。

楊國(guó)偉，1967年出生，湖南省新寧縣人，西北工業(yè)大學(xué)博士畢業(yè)后，曾在日本和德國(guó)留學(xué)，回國(guó)后進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所工作。但是，在曾經(jīng)很長(zhǎng)一段求學(xué)、工作生涯中，楊國(guó)偉都是從事航空航天的研究工作。目前，作為中國(guó)空軍未來執(zhí)行遠(yuǎn)程空優(yōu)作戰(zhàn)的主力——?dú)?11B重型戰(zhàn)斗機(jī)，就是楊國(guó)偉曾參與設(shè)計(jì)研發(fā)的。那么，一個(gè)原本是設(shè)計(jì)戰(zhàn)斗機(jī)的科學(xué)家，他的科學(xué)研究又是如何從“天上”落到了“地下”的呢？

1978年，高鐵這個(gè)詞第一次出現(xiàn)在中國(guó)人的視野中

1978年，此時(shí)的中國(guó)還在使用蒸汽線路，不到9000臺(tái)火車中，有8000臺(tái)是蒸汽機(jī)車，高級(jí)一點(diǎn)的電力機(jī)車只有不到200臺(tái)。而即使是電力機(jī)車，時(shí)速也只有區(qū)區(qū)40公里，還不如現(xiàn)在一臺(tái)電動(dòng)摩托車快。對(duì)于當(dāng)時(shí)的中國(guó)人來講，時(shí)速210公里、有著“銀色子彈頭”之稱的日本新干線，簡(jiǎn)直就是科幻片里的逆天科技。

在上世紀(jì)60年代至80年代末，全世界掀起了一輪“高鐵熱”，很多國(guó)家的運(yùn)營(yíng)鐵路上都出現(xiàn)了高鐵的身影，法國(guó)1981年有了高鐵TGV，德國(guó)1991年有了高鐵ICE。而日本的高鐵技術(shù)和影響力在這期間始終都保持著領(lǐng)先地位。

正是在中國(guó)改革開放的大環(huán)境下，大批有志青年開始陸續(xù)到國(guó)外學(xué)習(xí)深造，楊國(guó)偉就是其中之一。

1997年，楊國(guó)偉第一次在日本留學(xué)坐上新干線的時(shí)候，中國(guó)的高鐵事業(yè)也開始奮起直追，正是在這一年，中國(guó)鐵路的發(fā)展史上正發(fā)生一件驚天大事1

1997年4月1日，中國(guó)鐵路開始進(jìn)行第一次提速：提速主要在京廣、京滬、京哈三大干線進(jìn)行，這是中華人民共和國(guó)成立后中國(guó)鐵路的第一次大規(guī)模提速，提速列車最高運(yùn)行時(shí)速達(dá)到了140公里，這樣的速度在當(dāng)時(shí)的中國(guó)已經(jīng)足夠讓人熱血沸騰，然而平均到了全國(guó)鐵路旅客列車上，1997年的平均旅客列車時(shí)速卻只有54.9公里，今天看來這樣的數(shù)字實(shí)在是少得可憐，速度比起一臺(tái)拖拉機(jī)也快不了多少。2002年，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程為7.2萬公里，人均鐵路長(zhǎng)度僅為5.5厘米。

面對(duì)如此嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題，鐵道部從1997年4月1日到2007年4月18日，整整十年的時(shí)間，共進(jìn)行了6次中國(guó)鐵路大提速。10年間，縱橫全國(guó)的主要干線時(shí)速相繼提升到120公里、160公里乃至200公里以上?！耙徽局边_(dá)”“朝發(fā)夕至”“夕發(fā)朝至”“旅游專列”等等，成了那幾年的流行語。

也正是在2007年第六次大提速的時(shí)候，誕生了后來我們熟知的“和諧號(hào)”CRH，但“和諧號(hào)”最初并不是由我們自主研發(fā)的，而是我們?cè)谝M(jìn)國(guó)外技術(shù)的列車車型上“再創(chuàng)新”而來的。

為引進(jìn)高鐵項(xiàng)目，中日代表曾經(jīng)連續(xù)三天三夜沒睡覺

為了擺脫國(guó)外企業(yè)在核心技術(shù)上的束縛，實(shí)現(xiàn)中國(guó)高鐵的“自主創(chuàng)新”，2008年鐵道部與科技部簽署了《中國(guó)高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃》，行動(dòng)計(jì)劃的目標(biāo)之一就是針對(duì)京滬高速鐵路，研制自己的車。京滬高鐵要求最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速380公里，小時(shí)，持續(xù)運(yùn)營(yíng)時(shí)速350公里，小時(shí)，最終成果就是后來我們所熟知的CRH380系列動(dòng)車組，至今仍然是我國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)的主力車型。也正是在這個(gè)時(shí)候，高鐵設(shè)計(jì)師楊國(guó)偉開始真正踏入到了高鐵研發(fā)的工作中！

每小時(shí)380公里是什么概念呢？民航客機(jī)起飛速度大概是280公里，小時(shí)，那可是比民航客機(jī)起飛時(shí)的速度還要高很多呀！要是插上翅膀可就一飛沖天了。所以我們常說，其實(shí)高鐵不是跑得快，而是飛得低！說到這里，前面提出的疑問終于有了答案。楊國(guó)偉所以會(huì)參與研究高鐵，正是因?yàn)楦哞F提速，以至于必須使用航空航天領(lǐng)域的技術(shù)來解決高鐵的空氣動(dòng)力學(xué)問題。因?yàn)闂顕?guó)偉之前做的航空航天研究，主攻的是學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)的，所以在鐵道部與科技部發(fā)起“兩部聯(lián)合行動(dòng)”之后，楊國(guó)偉被科技部指派到了項(xiàng)目中，負(fù)責(zé)其中的一環(huán)。負(fù)責(zé)的項(xiàng)目叫作：高速列車空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)及評(píng)估技術(shù)。

2004年，當(dāng)時(shí)我國(guó)第一次引進(jìn)技術(shù)時(shí)，其實(shí)并不順利！原本我們是想一步到位，直接購買日本新干線700系，時(shí)速能達(dá)到285公里，小時(shí)。但當(dāng)時(shí)日本企業(yè)說要技術(shù)保護(hù)，死活不賣，這也導(dǎo)致整個(gè)談判過程異常艱苦！雙方談判代表曾經(jīng)連續(xù)三天三夜沒睡覺，四臺(tái)打印機(jī)和復(fù)印機(jī)因?yàn)檫B續(xù)多日無休止工作，竟然全部燒毀了！談判最后的結(jié)果是，我們從日本買了輛“老年款”最高時(shí)速250公里的“疾風(fēng)號(hào)”E2 -1000，技術(shù)比700還是差一大截。雖然，我們并沒有如愿購買到日本最新技術(shù)的高速列車，但是通過與日本企業(yè)的合作，中國(guó)企業(yè)不但獲得了一個(gè)向上開發(fā)的動(dòng)車組平臺(tái)，而且也在與日本企業(yè)的合作中學(xué)到精益制造技術(shù)，這也讓我們?cè)谌蘸蟮母哞F研發(fā)中受益匪淺。除了向日本企業(yè)進(jìn)行高鐵技術(shù)引進(jìn)之外，我們還同時(shí)和法國(guó)、德國(guó)、加拿大企業(yè)進(jìn)行談判交涉。

后來，經(jīng)過高鐵科研人員的不斷研究，我們?cè)谌毡拒囆秃图夹g(shù)之上進(jìn)行再創(chuàng)新，研制出了和諧號(hào)CRH2;在德國(guó)的引進(jìn)車型和技術(shù)之上進(jìn)行再創(chuàng)新，研制出了和諧號(hào)CRH3。既然是中國(guó)自己的車，那么它的外形自然要有中國(guó)的民族文化特色，這個(gè)是工業(yè)設(shè)計(jì)來做。而最后要選定哪個(gè)方案，這就要像楊國(guó)偉這樣的空氣動(dòng)力學(xué)專家出馬了！

中國(guó)高鐵自主研發(fā)，是從一座廢棄廠房里開始的

最后設(shè)計(jì)出來的CRH380A的車頭，它的外形輪廓其實(shí)是來源于我國(guó)的長(zhǎng)征運(yùn)載火箭！從研究航空航天技術(shù)到了高鐵技術(shù)，普通人或許會(huì)覺得兩者相差甚遠(yuǎn)，但對(duì)于楊國(guó)偉來說，在航空航天領(lǐng)域的探索和研究為他研究高鐵積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。曾經(jīng)為航空航天量身定做的幾大法寶，竟然都在高鐵的研制上起到了大作用，這又是怎么回事呢？

在車還沒造出來之前，楊國(guó)偉要根據(jù)列車的線路、周圍環(huán)境和運(yùn)行工況等因素，用計(jì)算機(jī)去做場(chǎng)景模擬，計(jì)算車體的強(qiáng)度、剛度還有氣密性設(shè)計(jì)的氣動(dòng)載荷輸入數(shù)據(jù)，這些載荷數(shù)據(jù)都是通過計(jì)算機(jī)仿真得來的。而這個(gè)計(jì)算機(jī)仿真的程序軟件，是他當(dāng)初為了研究航空航天的仿真性能親自研發(fā)的，耗費(fèi)十幾年的時(shí)間，如今他只是在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)改動(dòng)，又成功應(yīng)用到了高鐵技術(shù)中。

2008年，為了能更加全面、準(zhǔn)確地研究高速列車空氣動(dòng)力學(xué)的性能測(cè)試問題，楊國(guó)偉接到了一個(gè)十分困難又艱巨的挑戰(zhàn)——建立起一個(gè)高速列車動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅能模擬列車的這種狀態(tài)，還要能實(shí)現(xiàn)在隧道、會(huì)車、遇到橫風(fēng)等復(fù)雜狀況下列車的行駛狀態(tài)，并且得出準(zhǔn)確的氣動(dòng)數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù)，列車就能更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)改良和提速。

從2008年年底一直到2011年的時(shí)間里，北京市通州垡頭村的村民總是會(huì)聽到附近一個(gè)廢舊廠房里傳出嘭嘭的巨響，走近廠房外一瞧，玻璃碴子飛得到處都是。這究竟是怎么回事兒呢？在這座廢棄廠房里瞎搗鼓的不是別人，正是楊國(guó)偉和他團(tuán)隊(duì)里的研究員們。當(dāng)時(shí)懷柔的科學(xué)城還沒有建起來，他們就臨時(shí)在北京通州垡頭租了一個(gè)廢棄的舊廠房開始做實(shí)驗(yàn)。

中國(guó)高鐵走向世界

經(jīng)過不懈努力，科研難點(diǎn)逐一被攻破。2014年，楊國(guó)偉帶領(lǐng)手下的科研人員，按照?qǐng)D紙，大到鋼管，小到每一個(gè)螺絲，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)都是他們親手一點(diǎn)一點(diǎn)搭建起來的。楊國(guó)偉最后建的縮比達(dá)到了1：8，最高時(shí)速達(dá)到500km/h，列車實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮?00千克以上、長(zhǎng)度為264米的雙向?qū)﹂_的雙向動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)列車實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑸楦咚倭熊嚨臍鈩?dòng)實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。再通過測(cè)量系統(tǒng)的研制，現(xiàn)在已經(jīng)為我國(guó)高速列車研制提供支撐數(shù)據(jù)了。

2017年6月，中國(guó)高鐵有了“新成員”，由中國(guó)鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組被命名為“復(fù)興號(hào)”，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速列車的自主化、標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)統(tǒng)化、系列化。由楊國(guó)偉團(tuán)隊(duì)制成的動(dòng)模型試驗(yàn)平臺(tái)則為“復(fù)興號(hào)”的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要數(shù)據(jù)。

此外，我國(guó)開展了智能化高速列車研制，研制出更高速度試驗(yàn)列車和長(zhǎng)途臥鋪動(dòng)車組。針對(duì)我國(guó)復(fù)雜多變的氣候條件和地區(qū)區(qū)域，還研制出高寒動(dòng)車組、耐風(fēng)沙動(dòng)車組和城際動(dòng)車組，其中，哈大高鐵是世界上第一條新建的高寒高鐵，可在零下40攝氏度的氣候條件下正常運(yùn)行。我國(guó)以較低的成本建設(shè)了世界上規(guī)模最大的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，跨越了復(fù)雜的地理區(qū)域和環(huán)境氣候條件。說中國(guó)高鐵領(lǐng)先世界一點(diǎn)都不為過！目前，我國(guó)已建成四通八達(dá)、密如蛛網(wǎng)的“四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)，其運(yùn)營(yíng)總里程達(dá)2.5萬千米，比其他國(guó)家建成的高鐵里程總和還多，居世界第一位;我國(guó)的運(yùn)營(yíng)時(shí)速最高紀(jì)錄為486.1公里，是世界上最快的高鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)速;在這些舉世矚目的驚人成果的背后，都離不開像楊國(guó)偉這樣為高鐵事業(yè)勤懇付出的科研人員。自從楊國(guó)偉團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高速列車動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開始投入使用后，很多高速列車在優(yōu)化設(shè)計(jì)階段的時(shí)候，都要在上面跑一跑，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和分析，為我國(guó)高速列車的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)！

如今，高鐵作為“一帶一路”倡議實(shí)施的重要載體，承擔(dān)著互聯(lián)互通、共享共榮的時(shí)代使命，而楊國(guó)偉正帶領(lǐng)著自己的團(tuán)隊(duì)開啟新的征程！

中國(guó)的高鐵事業(yè)在過去10年間以風(fēng)馳電掣般的速度突飛猛進(jìn)，我們從無到有、從模仿到超越，一直到如今中國(guó)最亮眼的“外交名片”“中國(guó)特產(chǎn)”，這讓人心跳加速、血脈沸騰的正是中國(guó)速度！

如今，我們的高鐵已經(jīng)實(shí)現(xiàn)中國(guó)化，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“復(fù)興號(hào)”中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組備受世界矚目，中國(guó)的高鐵技術(shù)在一些先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域處于國(guó)際一流水平，安全可靠，成本具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這些都使得中國(guó)高鐵在國(guó)際市場(chǎng)的角逐中取得了一系列成績(jī)。在2004年我國(guó)第一次引進(jìn)高鐵技術(shù)時(shí)，日本企業(yè)合作方的總裁曾對(duì)中國(guó)的技術(shù)人員說：“不要操之過急，先用八年時(shí)間掌握時(shí)速200公里的技術(shù)，再用八年時(shí)間掌握時(shí)速350公里的技術(shù)。”因?yàn)樵谒磥?，這已經(jīng)是站在巨人肩膀上才能做到的，但是中國(guó)高鐵實(shí)際的發(fā)展速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了他的預(yù)測(cè)，如今的中國(guó)高鐵制造企業(yè)已經(jīng)開始與日本高鐵企業(yè)在全球角逐訂單，還曾多次打敗日本新干線，開始在國(guó)際市場(chǎng)上慢慢站住了腳！

“一帶一路”的精髓就是互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)各個(gè)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的對(duì)接，帶動(dòng)世界共同進(jìn)步，創(chuàng)造共同繁榮！其中，被稱為“世紀(jì)鐵路”的“蒙內(nèi)鐵路”更是引來世界矚目！

2017年5月31日，全部采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)技術(shù)和中國(guó)制造的肯尼亞蒙內(nèi)鐵路通車了，肯尼亞總統(tǒng)和1 300多名各國(guó)嘉賓登上了這列首發(fā)列車?？偨y(tǒng)此行被當(dāng)?shù)胤Q為是“歷史性的一次旅行”，因?yàn)閷?duì)于肯尼亞人們來說，蒙內(nèi)鐵路是肯尼亞獨(dú)立以來最大的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，“蒙內(nèi)鐵路”全長(zhǎng)480公里，總投資38億美元，這也是肯尼亞近百年來新建的第一條鐵路，這條由中國(guó)建設(shè)的鐵路直接推動(dòng)了肯尼亞的GDP增長(zhǎng)了1.5個(gè)點(diǎn)！

最令外國(guó)人感到吃驚的中國(guó)工程技術(shù)，還要屬“開山架橋”這一獨(dú)門秘笈！由于鐵路沿線要經(jīng)過復(fù)雜的地理環(huán)境，為了保護(hù)野生動(dòng)物，我們?cè)诿蓛?nèi)鐵路全線設(shè)立了98座鐵路橋，其中最高的一座離地面43米，最長(zhǎng)的長(zhǎng)度為215米，同時(shí)我們還在鐵路和野生動(dòng)物遷徙交會(huì)的地方，專門設(shè)置了100多道動(dòng)物穿行的道路，像長(zhǎng)頸鹿、大象這樣的大型動(dòng)物可以不低頭直接從橋梁下穿行而過。這種在中國(guó)高鐵沿線司空見慣的鐵路橋，卻讓肯尼亞當(dāng)?shù)厝梭@嘆不已！很多當(dāng)?shù)鼐用癖硎荆约哼@輩子還沒見過這么多鋼筋柱子撐起架在半空中的鐵軌！“蒙內(nèi)鐵路”見證了中非友誼，然而這并不是中國(guó)在非洲建設(shè)的第一條鐵路！

1976年，作為中非友誼在特殊歷史時(shí)期的一個(gè)強(qiáng)有力見證，中國(guó)援建的坦贊鐵路建成通車。41年后，由中國(guó)企業(yè)承建，全線采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的蒙內(nèi)鐵路通車。從“坦贊鐵路”到“蒙內(nèi)鐵路”，這兩條相距近半個(gè)世紀(jì)的兩條鐵路在建設(shè)背景等方面差異甚大，但是都體現(xiàn)了中國(guó)和非洲國(guó)家跨越大洋的真摯情誼！

不僅在非洲，中國(guó)鐵路也開始在世界各地“走出去”！

2014年7月，由中國(guó)鐵建總承包的土耳其“安伊高鐵”二期正式通車，安伊高鐵是土耳其國(guó)內(nèi)的首條高速鐵路，是土耳其“東西線鐵路”戰(zhàn)略規(guī)劃的重要組成部分;201 5年4月，我國(guó)與印尼簽署價(jià)值60億美元的雅加達(dá)至泗水高鐵項(xiàng)目;2015年11月，我國(guó)出口到馬其頓的動(dòng)車組在當(dāng)?shù)販y(cè)試，這是我國(guó)動(dòng)車組出口到歐洲的第一單?！耙粠б宦贰笔且粭l友誼的路，一條溝通的路，一條合作共創(chuàng)美好未來的路！

如今，中國(guó)高鐵在世界舞臺(tái)上頻頻亮相，聲名在外，而高鐵背后的科研工作也從未停歇！眼下楊國(guó)偉正帶領(lǐng)著自己的團(tuán)隊(duì)在改造升級(jí)他們的動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓這個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)不僅能測(cè)試高速列車，同樣還可以為磁懸浮提供試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。磁懸浮列車的一大優(yōu)點(diǎn)就是：速度陜！磁懸浮列車是當(dāng)今唯一能達(dá)到運(yùn)營(yíng)速度每小時(shí)500公里的地面客運(yùn)交通工具，這意味著，對(duì)于間距一千公里以內(nèi)的城市間旅行而言，磁懸浮列車在旅行時(shí)間和旅行質(zhì)量上完全可以同飛機(jī)相媲美！

2019年3月4日，中車株洲電力機(jī)車有限公司董事長(zhǎng)周清對(duì)外界透露：中國(guó)的超級(jí)無人磁懸浮列車將于2020年正式下線，其時(shí)速大約在200公里。其中最讓人驚喜的就是最新款磁懸浮列車還搭載了一個(gè)“最強(qiáng)大腦”，使其能夠進(jìn)行無人駕駛，這標(biāo)志著中國(guó)無人駕駛的磁懸浮列車取得重大突破，也標(biāo)志著人工智能這一黑科技成功地運(yùn)用到了中國(guó)高鐵身上。相信，隨著無人駕駛磁懸浮列車的一錘定音，中國(guó)高鐵也正在邁入全新的時(shí)代！