作者:沈志云 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/1/24 11:41:56
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一场世界范围的铁路颠覆性技术革命

 

沈志云 中国科学院院士、中国工程院院士、西南交通大学教授

习近平同志在十九大报告中说:要“突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新,为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑。”所谓颠覆性技术就是对已有传统或主流技术途径产生整体或根本性替代的技术,可能是全新技术,也可能是现有技术的跨学科、跨领域的应用。

1964年日本建成东海道新干线,是世界第一条高速铁路。在既有米轨线以外,另行建立准轨全新高速铁路系统。采用整体道床,成倍加大最小曲线半径,成倍加大隧道截面面积。列车牵引采用动力分散模式,运营时速200 公里。所有这些都是当时传统古老铁路所没有过的,在整体上与既有铁路根本不同,是典型的颠覆性技术创新。虽然起步速度偏低,但却立即风靡全世界,开辟了一个全球性的铁路颠覆性技术革命的新时代。

法国动作最快,上世纪80年代初建成巴黎到里昂的高速铁路,运营时速270公里。后又建成大西洋线及北方线 ,运营时速提高到300公里。最后建成的巴黎东线和地中海线,运营时速提高到320公里。可惜的是,过分强调降低成本,许多方向与日本相反,如仍采用传统碎石道床,采用传统的动力集中,每车一个转向架也使轴重难于降低。严格说,难以达到颠覆性技术创新的高度。

德国最初的ICE1 和 ICE2 也是采用动力集中,但他们很快发现动力集中对于提高速度不利,从ICE3 开始,改为动力分散,运营时速也提高到300公里。对于碎石道床也发现精度不高,在高速下有碎石飞扬的毛病,故开始改用整体道床,回到了正确的颠覆性技术革命的道路上。可惜的是,他们对于必须形成独立的高铁网认识不足,高铁区段分散建设,只能与传统铁路线联运,而且客货混跑,不能建成独立的高铁网,难于进一步提高速度,发挥更大作用。

应当说法、德两国在研发高铁技术上都下了很大功夫,掌握了很多新的高铁技术,是这场世界高铁颠覆性技术革命的重要战场。但从总体来说,他们仍需继续努力。

1978年10月22日小平同志访问日本时乘坐新干线高速列车,感觉很好,说我们也要有这样的列车。从此我国真正开始此项工作,加入这场世界铁路颠覆性技术革命的俱乐部。经过10年准备,10年探索,10年实战,达到了十年辉煌。晚来的中国高铁,却率先取得了这场技术革命的胜利。

1978开始的10年准备期间,通过改革开放,多渠道了解国外情况,分析总结各国经验教训,从理论上提升,形成高速列车大系统动力学,为系统仿真、系统优化、系统控制提供计算方法及软件。调查世界各国用于高速铁路技术的试验情况,为建设高速试验设备做好了充分的准备,因此导致1988年国家正式批准开始建设时速450公里的滚动振动试验台。

进入90年代的十年探索,在铁道部统一领导下 ,开展了一场群众性的试探。各工厂纷纷研制高速列车,型号就有20多种,都在新建成的试验台上试验。还把研制的多种高速列车,调集环形道试验、展览,铁道部领导到场指挥、点评。对于京沪高铁,铁道部还组织进行了预可行性研究。这十年,初试峰芒,获取经验,培育人才,为高铁技术攻关打好基础。

到了1998年,就进入实战的十年。内部开展采用轮轨技术还是磁浮技术的辩论,最终把轮轨高铁纳入国家规划。对外与引进商家斗争,通过联合设计制造,创造中国品牌,达到了引进消化吸收再创新的最佳效果。这十年实战为最后十年辉煌,统一了思想,积蓄了力量,实现了企业现代化,建成了高速列车国家技术创新体系。组织全国有关科技力量支撑创新主体企业,在已有基础上,连续不断地再创新,推进高铁技术日新月异,迅速成长。没有这十年实战,就不可能有下一个十年辉煌。

2008年8月1日,中国第一条京津高速铁路终于开通运营,最高运营时速达到350公里。以后建成并达到350公里时速的还有武广、郑西、沪杭等线。后因发生723事故而全面降速。但从2011年开始研制的复兴号,跑回了350公里的世界最高运营时速,而且在标准化、简统化等方面有很大提高,成为全球最好的高速列车。在高速路网建设方面,更加一日千里,从1.2万公里的四纵四横,发展到2.5万公里的八纵八横,联通所有50万以上人口的城市。将来还要发展到3.5万公里。

独立于既有线之外的、全部新建的中国高铁网,是世界第一网。采用整体道床,轨道偏差标准达到毫米甚至零点几毫米级。最小曲线半径9000米(日本4500米)。隧道断面面积100平米(日本64平米)。高架及隧道占80%以上。以世界最高速度运营的复兴号高速列车,采用动力分散,超稳定(临界时速600公里以上),超平稳(可立硬币),超安全(每亿人次事故死亡率日本高铁0.9人,中国高铁0.2人),超环保(高架占地少),公交化运行,与城市交通连接。这样完美而巨大的高铁网完全可以替代既有线的绿皮车。这一切说明,我国高铁的成功,名符其实地应该被称为颠覆性技术创新成果。

四十年改革开放,造就了四十年我国铁路的颠覆性技术创新。半个多世纪以来,一直在进行世界范围的铁路颠覆性技术革命,我们虽晚到十几年,却后来居上,第一个获得巨大成功。除了人口众多,资源富足以外,把中国模式发挥到极致是根本原因。高速铁路前景无限,让我们把这场世界铁路颠覆性技术革命进行到底,去获取更大的胜利!

 
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