当前位置:  > 文章中心 > 纵论天下 > 网友杂谈

高速列车技术引进的实践证明,“引进、消化、吸收、再创新”模式走不通

2020-09-06 14:20:35  来源: 《新火》   作者:路风
点击:    评论: (查看)

  中国的高铁建设是从大规模技术引进开始的。从2007年4月的全国铁路第六次大提速首次使用时速200公里及以上的动车组,到京津客运专线、郑西高铁、武广高铁等新建线路于2008-2010年的相继开通,中国在第一批建成的客运专线上投入运营的动车组全部是统一被命名为“和谐号”的引进车型及其改进车型。因此,中国高铁技术的源头很容易被认为是来自引进。但在上述第一批新建的客运专线尚未开通之时,中国高铁的技术路线已经转向自主创新。2008年2月,中国自主开发的CRH380系列立项。该系列的两个车型CRH380A和CRH380B在2011年6月建成的京沪高铁上投入运营,而且立刻成为世界上运营速度最快的动车组。那么,为什么中国高铁技术的发展突然从引进路线转向自主创新?为什么尚未完成对外国技术消化吸收的中国工业能够自主开发新型动车组?分析这些“突变”和“断裂”的前因后果是理解中国高铁技术之源的一个关键。

  实际上,把中国高铁技术的迅速进步归因于“引进、消化、吸收、再创新”的说法来自官方自己的解释。2011年6月底,全长1318公里、设计时速350公里的京沪高铁(总投资超过2200亿元)开通,它是当时世界上最长、最快的高铁线路,而且投入运营的列车是中国自主开发的CRH380系列。根据当时铁道部的说法,在京沪线上使用的100列动车组“全部由我国自主开发制造,整车国产化率达到85%以上”。但这个成就也引来“羡慕嫉妒恨”。2011年7月初,日本媒体质疑中国高铁技术是“盗版新干线”,并对中国可能在海外申请专利表示关切。

  中国铁道部旋即予以反驳,称中国高铁技术已经远远优于日本新干线。铁道部新闻发言人向媒体介绍说,中国高铁研发坚持政府主导,构建了“产学研”相结合的再创新平台,在不到6年的时间内,跨越了3个台阶:第一个台阶,通过“引进、消化、吸收、再创新”,掌握了时速200~250公里高速列车技术,标志着中国高速列车技术跻身世界先进行列。第二个台阶,在掌握时速200~250公里高速列车技术的基础上,自主研制生产了时速350公里高速列车,标志着中国高速列车技术达到世界领先水平。第三个台阶,中国铁路以时速350公里高速列车技术平台为基础,成功研制生产出新一代高速列车CRH380型高速动车组,标志着世界高速列车技术发展到新水平[1].

  从这个由《人民日报》报道的解释看,中国高铁技术发展的“3个台阶”是从技术引进开始,每一个台阶都是下一个台阶的基础。既然铁道部都这样说,难怪许多公众会把技术引进当作中国高铁技术发展的源头。具有讽刺意味的是,正是因为把引进说成唯一来源,所以后来才加重了公众对高铁技术的怀疑:中国怎么可能从引进自己本来没有的技术开始,只用6年时间就“跨越”到世界先进水平?

  严格从理论上分析,这个说法包含了两个因果关系:第一,高铁技术的最初来源是引进;第二,能够“再创新”的能力是通过“消化、吸收”引进的技术而生成的。但是,如果仔细分析中国高速列车的技术变化,那么这两个关系都不成立。

  2004-2006年的大规模引进高速列车技术的主要内容是从4个外国企业购买了4个车型及相应的技术转让,它们被铁道部统一命名为“和谐号”,具体分为4个CRH系列(CRH是 China Railway High speed 即“中国高速铁路”的缩写)。

  1型车,即CRH1,由铁道部从加拿大庞巴迪公司(Bombardier Inc)购买40列。由于这批列车是由庞巴迪在中国的合资企业生产,所以没有技术转让费。

  2型车,即CRH2,以新干线E2-1000为原型车,时速200公里,由铁道部向日本川崎重工业株式会社(Kawasaki Heavy Industries Ltd.)订购60列,由南车集团所属青岛四方机车车辆股份有限公司(以下简称四方股份或四方)受让并国产化,支付技术转让费约6亿元人民币(不含购车费,下同)。

  5型车,即CRH5,时速250公里,是从法国阿尔斯通旗下的阿尔斯通交通运输公司(Alstom Transpor)引进,转让给北车集团所属长春轨道客车股份有限公司(以下简称长客),技术转让费为9亿元人民币

  3型车,即CRH3,时速300公里。2006年第二轮招标后,铁道部从德国西门子公司( Siemens AG)购买60列CRH3(总价6.69亿欧元),转让给北车集团所属唐山轨道客车有限责任公司(以下简称唐客),技术转让费为8000万欧元。

  除整车外,还有配套牵引系统、制动等系统及部件的生产转让。5型车的转让给北车集团的四方所,3型车的转让给中国铁道科学研究院(以下简称铁科院)和北车集团的永济厂,2型车的转让给株洲电力机车研究所(以下简称株洲所)和北车集团的永济厂等企业。

  所谓“转让技术”的内容是:

  (1)对中国购买的高速列车进行“联合设计”。这种“联合设计”不是外方与中方一起从头设计一种过去没有的新车型,而是双方对中方购买的外国车型进行设计修改,以使其能够适应中国的线路特点。

  (2)外方提供中方购买车型的设计图纸。

  (3)生产引进产品的工艺。这部分属于制造体系的一部分,也是中方受益最大的部分。

  (4)对中国工程师和技术工人进行培训。

  外方向中方转让的技术是使中方能够把给定产品制造出来的技术,而不是怎样设计和开发产品的技术[2]。在这种情况下,如果引进是技术的唯一来源,那么中国铁路装备工业后来的发展路径就应该是按照外国车型设计来制造,并通过引进新车型来进行升级换代。但中国后来再没有引进过外国车型,而中国的高铁技术却在后来的几年中发展迅速。我们以四方股份负责的2型车为例描述一下这种变化。整个变化过程分为两个阶段,即对引进技术的“消化、吸收、再创新”阶段和自主开发阶段。

  第一个阶段其实走了4步。

  (1)CRH2A(本段中以下各型号省去CRH)是对川崎重工原型车的“国产化”型号,完成时间是2004-2007年。中日双方对该型号进行了“联合设计”,其内容是针对中国线路特点进行适应性修改。为给此车配套,株洲所受让日本三菱的牵引变流器等电气系统技术。

  (2)2B/2E(长编组),2007-2008年完成。这两个型号的主要变化是把原型车的8辆车编组变成16辆车编组,为此进行了安全性和适应性改造。2E是在2B的基础上设计的,改进为卧铺车。

  (3)2C-Ⅰ,2006-2008年完成。此车是在时速200公里的2A平台上,为京津线开发的时速300公里动车组,主要变化是动力配置——动车数量从原来的4节增加到6节,牵引总功率提升到7280千瓦,其他变化包括对速度提升的安全性评估和舒适度评估,以及内装的适应性改造。

  (4)2C-Ⅱ,2008-2010年完成,用于时速350公里的武广线、郑西线。动车组改用更大功率的交流牵引电机,从内装、转向架到牵引系统都做了改进。特别要指出的是,2C(Ⅰ、Ⅱ)使用的牵引逆变器、辅助牵引变流器、通风系统及列车网络控制系统已全部由株洲所提供。

  从上述变化的序列看,四方实际上在“消化、吸收”原型车技术的阶段就已经开始“再创新”了(如长编组和京津线动车组)。更令人感到“意外”的是,对2型车的改进还没有结束时,四方就进入了第二个阶段——自主开发阶段。2008年2月,四方根据国家立项开始为京沪高铁自主开发时速350公里的高速动车组CRH380A(以下简称380A)。2010年12月3日,380A高速动车组在京沪高铁枣庄至蚌埠段试验运行的最高时速达到486.1公里[3]。同年12月,由四方、株洲所等单位联合设计的时速500公里更高速度试验列车下线(滚动台试验达到时速600多公里)。这就是铁道部称“中国高铁技术已经远远优于日本新干线”的底气所在。

  关键的问题是,380A和500公里动车组是不是从对2型车的改进而来?业内公认,区别一列动车组的知识产权归属要看车头造型、转向架的构造、车体强度密封、网络控制系统和牵引系统。我们从这4个关键部分来解析一下380A的技术变化,以确定它与引进技术的关系。

  1.车头造型

  380A的头型是四方自己设计的,与CRH2A的头型完全不同。头型的重要性不只是为了美观,更与列车的空气动力性和安全性高度相关。四方开发该头型的过程历经5个步骤:(1)形成初步概念(形成图纸和模型);(2)筛选出10个进行初步仿真分析、计算、验证;(3)从仿真模型中选出5个做风洞模型试验,并进行精细化计算验证和模型实物验证;(4)再从中选出2个做1:1实物的工艺验证;(5)最后选定1个投入生产。很明显,按照这个流程开发出来的380A头型,不但与世界上任何列车的头型都不一样,而且在开发的起点上连四方的工程师也无法预料结果。

  2.转向架的构造

  转向架的设计是决定列车安全的保证,因为其功能包括承载、导向、驱动、制动和牵引。当列车时速从200公里变成350公里时,对构架的承载能力车辆运行的安全舒适性、悬挂系统的防震减噪、轮轨和制动装置的关系等问题就都必须重新找到解决方案,而且要解决相关装置和系统之间的匹配问题。因此,380A的转向架必须重新设计。设计转向架不但要求有足够的技术积累而且要求理解技术的科学原理——动力学、结构强度、一系列刚度等,此外还要求使用新的材料。

  3.车体强度结构

  在高速运行条件下,要保证车厢的安全气密性和舒适性,就要提高“气密承载能力”,其技术关键是车厢壁板的结构(壁板由双层铝合金板通过一定形状的金属结构连接组成,结构连接点的中间是空的)。由于气密强度和速度是幂次方的关系,所以速度越高则压力越大。在高速运行中气流产生的载荷能力对车体产生压力,可能使车体变形,变形时间长了就会导致车体断裂。由于380A的速度远超过CRH2A,所以它的壁板必须由开发者通过试验测出速度数据,再根据这些数据进行全新设计。

  4.网络控制系统和引系统

  380A的网络控制系统和牵引系统仍采用日系标准和系统架构,由株洲所负责系统设计、升级和集成,并完成新牵引模块、新功能单元的开发,包括部分控制软件的开发和全部软件的集成。网络控制系统的主要作用是:实现各动力车的重联控制;实现全车所有由计算机控制的部件联网通信和资源共享;实现全列车的制动控制、自动门控制、轴温监测和空调控制等功能;实现全列车的自检及故障诊断决策。株洲所和株洲电机公司为380A提供的牵引系统轴功率已经超过400千瓦,而CRH2A的功率不到300千瓦。牵引系统主要参数的显著变化意味着主要部件要全部重新设计,包括变压器、牵引变流器、电机等。

  380A的网络和牵引系统采用日系标准,反映出总体设计者看重使用2型车的经验。因此,虽然所有的核心部分都必须重新设计,但开发者还是尽量将新车置于使用2型车的经验基础之上,毕竟四方股份在此之前缺乏设计和使用成熟动车组的经验。但是,这样做并非必然,因为株洲所拥有自主开发的网络和传动平台,采用与日系不同的标准,而且被用于时速500公里更高速度的试验列车,其牵引功率达到600千瓦。

  通过上述对四方高速列车技术变化的描述,可以清晰地看出,380A与2型车之间存在技术上的“断裂”,即前者不能被后者所充分解释。因此,对于自主开发阶段是以“引进、消化、吸收”阶段为唯一基础的官方说法,在逻辑上存在一个巨大的“黑洞”,因为它没有解释两个关键因素:

  第一,中国企业能够迅速对引进技术进行“消化、吸收、再创新”的前提条件是它们在引进之前就必须具有强大的技术能力基础。

  第二,开发380A和新一代高速动车组使用了与引进无关的核心技术,说明中国工业在引进之外还存在另外的技术来源,而且是更重要的来源。

  那么,为什么铁道部在大规模引进时从未提到这个能力基础?为什么在后来的官方宣传和解释中也对此含糊其词?

  我们明天再继续谈!

  注释:

  [1]铁道部称高铁研发实行举国体制技术超日新干线,(2011-07-08),http://news.sina.com.cn/c/2011-07-08/042522777122. shtml.

  [2]长客的一位技术管理者是这样介绍从西门子受让技术的:“我们拿到的全部是西门子的制造图纸,连一张三维模型图都没有。我们拿到的是设计结果,没有过程。我们拿到的是现场施工图纸。因此,初期工艺引进了,我们学会了怎样把现成的零部件装上,但怎么设计的不知道。引进对我们设计的影响,第一是通过制造技术的引进推进了设计的进展,主要是通过结果反向推论,这就和我们自己的能力基础有关,算是偷艺的过程,西门子不会告诉你的。另外,我们通过培训侧面了解一些”(长客访谈记录)。四方的一位技术负责人则是这样描述的:“在与川崎的合作上,我认为川崎是个好老师。四方派了一个设计团队在日本学习了半年,其中也有前后学习了1年的人。日方不是教你设计的方法——如为什么这么设计,而是教你读图。他们不会告诉你为什么电路要以这个逻辑关系设计出来,而是告诉你这个执行机构的作用,以及此后有哪几个步骤要懂。日方的培训很细致,对于每一个图上的细节都会告诉你是起什么作用的,但不会告诉你为什么”(四方访谈记录)。

  [3]四方开发的CRH380A已经通过美国的知识产权评估。在四方跟踪美国加州高铁市场的过程中,考虑引进中国高铁技术的美方对知识产权问题非常重视,于是对四方的产品进行了评估,由四方提供自己的技术条件和设计方案,美方检索出来所有相关技术专利900多项,再找专业人士评估是否侵权。最后,美方评估的结论是四方的产品没有侵权,说明CRH380A的技术已经超过日本新干线技术。

「 支持红色网站!」

红歌会网 SZHGH.COM

感谢您的支持与鼓励!
您的打赏将用于红歌会网日常运行与维护。
帮助我们办好网站,宣传红色文化。
传播正能量,促进公平正义!

相关文章