——复兴号中国标准动车组背后的故事

 

  复兴号奔驰在祖国广袤的大地上,演绎着新时代的华美乐章。

 

  弹指一挥间,70年沧桑巨变。从蒸汽机车到内燃机车、从电力机车到动车组列车,中国铁路实现了从落后、追赶到昂首跨入世界先进行列的精彩蝶变,将中国高铁打造成一张亮丽的“中国名片”。

 

  承载着民族复兴的梦想,拥有完全自主知识产权的复兴号,在一代代铁路人的接续奋斗中,终成美丽现实。

 

  近日,记者走进“复兴号的摇篮”——中国铁道科学研究院集团有限公司(以下简称铁科院),实地探访复兴号研发背后众多不为人知的故事。

 

  复兴号连着昨天和明天

 

  成立于1950年的铁科院,作为新中国第一家行业科研院所,见证并推动着中国铁路近70年的发展。

 

  铁科院院史馆里,一张张黑白照片中简陋的试验设备,默默讲述着中国铁路的昨天。

 

  如今,国家铁道试验中心以及高速铁路系统试验国家工程实验室、高速铁路轨道技术国家重点实验室等10个国家级科技创新平台,矗立在铁科院的各个研发基地,成为中国铁路创新发展的标志。

 

  曾几何时,落后的铁路运力是制约经济社会发展的瓶颈。直到20世纪90年代,“一票难求”现象仍很突出。在这种背景下,铁路部门一方面对既有铁路进行提速改造、提升运力,同时也开始开展高铁基础理论和关键技术研究。

 

  作为复兴号项目顾问,与新中国同龄的吴新民研究员记得,1990年,中国高速铁路技术研究总体组在铁科院成立。作为其中一员,他主持完成了国家“九五”科技攻关重点项目“高速列车总体技术条件的研究”。

 

  可以说,中国铁路科技工作者的不懈探索,为迅速完成国外动车组技术引进消化吸收再创新提供了坚实基础。2007年,和谐号动车组上线运营大大提高了铁路运力。

 

  “因为不同平台车辆标准不统一,和谐号动车组在车辆养护、维修中都存在不少问题。”铁科院首席研究员赵红卫介绍,“为掌握核心技术,2012年,由铁道部主导、铁科院技术牵头,开启了我国自主研制时速350公里复兴号中国标准动车组的历程。”

 

  “无论是原始创新、集成创新还是引进消化吸收再创新,都不可能一帆风顺,都要在无数次的科学试验和反复验证中取得突破。”赵红卫说。

 

  “中国标准动车组光技术方案设计就耗时1年多,仅技术设计联络协调会就开了60多次。”铁科院首席研究员王悦明回忆起当时的情形仍记忆犹新。

 

  复兴号采用的254项重要标准中,中国标准占到84%,整体设计和关键技术具有完全自主知识产权。

 

  从2017年6月26日在京沪高铁惊艳亮相,复兴号就以其平稳、安全、高效征服了旅客的芳心。今年春运,被称为“绿巨人”的时速160公里动力集中型复兴号动车组和17辆编组超长版时速350公里复兴号也已投入运营。据悉,时速250公里的复兴号动车组正在接受试验验证,预计今年底投入运行。

 

  “未来,复兴号队伍越来越壮大,将会涵盖时速350公里、250公里、200公里、160公里等不同速度等级的各种车型,满足更多地区更多旅客的出行需要。复兴号还将更多使用环保材料,在智能、绿色方面更有作为。”赵红卫告诉记者。

 

  澎湃“中国心”和智慧“中国大脑”

 

  复兴号,有一颗澎湃强大的“中国心”。

 

  牵引变流器,相当于动车组的“心脏”,为奔跑的列车提供源源不断的动力。它像一个扁平的钢铁房子,装在列车底部。

 

  一颗颗复兴号的“中国心”,在北京纵横机电科技有限公司制造成功,并经过严格检测,安装到复兴号上。

 

  牵引变流技术,曾一直是我们的弱项。“直到20世纪90年代,我国机车主要还是采用直流牵引传动技术。”铁科院首席研究员陆阳介绍,直流牵引传动技术效率低、牵引功率小。

 

  从20世纪70年代开始,铁科院机辆所开始研究效率更高、功率更大的交流传动牵引技术,铁路牵引变流器技术也一次次取得突破。2014年,时速350公里中国标准动车组牵引和辅助变流器自主研制成功,2015年完成装车考核,成为复兴号的“心脏”。

 

  与和谐号相比,复兴号牵引变流器功率从8000多千瓦提升到1万多千瓦,启动加速能力更强、效率更高。

 

  牵引变流器作为列车的核心部件和动力保障,在列车上线前,研发团队要对其进行成百上千次检测试验。

 

  2017年6月,复兴号在京沪高铁即将首发上线,铁科院牵引团队在上海虹桥站进行紧张的调试工作。当时,给列车空调、蓄电池等设备提供电源的辅助变流器突然发生了芯片被干扰的问题。纵横机电公司交流传动开发部副主任、研究员左鹏带领团队两天两夜没有睡觉,最后解决了故障问题,确保列车安全上线。

 

  复兴号不仅有“中国心”,还有智慧的“中国大脑”,是实实在在的“中国制造”。

 

  网络控制系统,就好比复兴号的“大脑”,指挥控制列车的运行。作为给复兴号装上“最强大脑”的列车网络控制研发专家,赵红卫一直难忘那个艰苦的过程。

 

  “我们最先解决的是动车组列车运行问题。有时故障发生了,外国专家由于不了解动车组列车在我国的运行工况和条件,也找不到故障原因和解决办法。没办法,我们只能自己摸索和解决”。赵红卫带着团队在京广高铁跟车跑了近半年,天天在车上下载故障信息、分析故障原因、寻求解决方案,陆续保障了武广高铁、沪杭高铁、沪宁高铁和京沪高铁的顺利开通运营。

 

  2013年开始,赵红卫团队投入到复兴号动车组列车的研发中,她带领团队刻苦攻关,自主开发出复兴号“大脑”的全套硬件系统和源代码。

 

  复兴号解决了长期存在的不同厂家生产的动车组列车不能够重联运行的问题,在国际上开创了两个厂家基于不同电气系统设计的动车组列车重联的先例,使运营组织更加灵活高效,大大降低了运维成本。“仅仅是围绕互联互通的协议文件和相关技术规范,就在会议室里摞了半人多高。”赵红卫说道。

 

  从研发、制造到运营,他们守护复兴号安全

 

  在铁科院永丰产业基地,一个大屏幕上实时显示着每天3000多列高铁列车运行中的天气状况、运行区间、运行速度及故障状态。

 

  “好像我们的身份证一样,每一列动车组列车都有独特的编码,系统随时监控每一趟高铁列车的运行安全。”铁科院机车车辆所副所长、研究员张波说。

 

  每天超过300列复兴号的运行数据都在这个系统中。复兴号安全运营的背后,是无数铁路科研工作者的默默奉献。

 

  在上线运营之前,复兴号中国标准动车组经历了迄今为止试验周期最长、试验项目最多的高速动车组列车综合试验。试验历时16个月,依次在环行铁道试验基地、长吉高铁、大西高铁综合试验段、郑徐高铁、哈大高铁进行,其间在中国标准动车组列车上布置测点近3000个,在地面60个工点布置测点上千个。复兴号运用考核、试验考核里程更是超过60万公里,远超欧洲、日本40万公里的考核指标。

 

  参与复兴号研发的李水昌讲了一个大海捞针的故事。

 

  2016年春节期间,复兴号牵引变流器偶尔会报出一个故障信息,重新启动后异常信息就会消失,而且只在库内出现。“任何异常信息都不能放过。”正值春运,李水昌和同事带着试验仪器来到大西高铁中间站。每天深夜,等列车回库后,他们就开始紧张地排查。一个牵引变流器的零部件就有上万个,谈何容易。他们一次次试验,一点点缩小范围。

 

  西北冬天的深夜,伴着大风的是零下20摄氏度的低温。连续工作导致李水昌腰椎病发作,不能弯腰,也蹲不下去,他干脆就趴在地上检查。几个人,白天讨论,晚上实地查找。最终,他们发现问题是牵引变流器内一个像圆珠笔尖大小的元件参数设置问题。通过参数优化配置,问题解决了。

 

  纵横机电公司工艺技术部制动盘主管工程师、“90后”谷子琛讲了一个0.01毫米的故事。

 

  “不怕车跑不起来,就怕车停不下来。”这句话是形容制动系统也就是俗称的“刹车”在行车安全中的重要性。

 

  装在车轮上的制动盘是复兴号“刹车”系统的重要部件。制动盘上一个安装平面加工精度要求达到0.05毫米以内,而一张A4纸厚度是0.1毫米。工人在制动盘加工中始终差0.01毫米达不到要求。

 

  制动盘随着高铁列车高速运转,一点问题都可能会导致盘体螺栓脱落,给运行中的高铁列车带来安全隐患。此时距交工时间仅有一个月。谷子琛和同事从改进工具装备开始,不眠不休用两周时间设计完成新的工装。经过反复试验,最终使平面加工精度达到0.03毫米,保证了复兴号按时上线运行。

 

  为了复兴号安全运行,很多铁科院人把铁路当成了家,把家当成了旅馆。负责复兴号列车调试的“80后”张洋,就是其中的一位。列车调试工作要求有快速处理数据和敏锐发现问题并果断处理的能力。张洋和同事经常是凌晨4点上车、次日凌晨下车,3年时间,他们完成了5种车型210万公里的调试任务,相当于绕赤道52圈。

 

  随着越来越多复兴号列车出厂调试,张洋这位经验出众的“老师傅”被频频“点将”。越来越多的复兴号列车把更多旅客送回了家,张洋回家的时间却越来越少。

 

  年轻的面孔和融入血液的精神

 

  采访铁科院“中国心”研发团队时,记者最直接的感受就是年轻。这群“80后”“90后”,正担负起中国铁路的未来。复兴号“中国心”研发团队平均年龄34岁,90%以上是硕士、博士。生产制造团队平均年龄30岁出头,运营维护团队平均年龄还不到30岁。

 

  在铁科院机辆所,有一支团队被称作复兴号上的“试飞勇士”。2016年7月15日,两列中国标准动车组列车在郑徐高铁成功实现时速420公里两车交会及重联运行的目标,创造了实际运营和环境条件下,高速列车交会和重联运行世界最高纪录。这项世界最高纪录就在他们手中诞生。

 

  作为列车上的试验行车指挥,铁科院机辆所的曾一鸣,一位1989年出生的西南交通大学硕士毕业生,当时站在司机驾驶室,手里拿着对讲机,经历了这载入史册的一刻。当记者问当时怕不怕时,他说:“不怕,我们对中国技术有底气,对复兴号有信心!”

 

  这种信心和底气来自付出。交会试验时,7月的郑州正是最热的时候,检修库里温度达40摄氏度以上,曾一鸣和同事身上的衣服都能拧出水来。为了确保这次交会试验顺利进行,以黄金、宋永丰两位“85后”小伙子为骨干的试验方案研究小组进行了精心设计和详细计算,仅一个试验方案的确定,他们就做出了上百种设计,通过对每种方案的仿真,确定了一个最终方案。

 

  2017年6月至9月,为了保证复兴号上线运行,纵横机电公司组织了百日大会战。生产制造部标动生产线组装工姜尚海在接到爱人待产的电话时,面对班组急缺人手的情况,选择了坚守岗位。30多天过去了,人员短缺状况有所缓解后,他才回老家探望爱人和出生后只在照片中见过的孩子。

 

  这样的故事有很多。有的人将婚期延后;有的人在加班加点中患上了眼疾,走下手术台之后溜回了生产线……

 

  透过一张张年轻的面孔,我们看到了一代代铁科院人熔铸进血液中的自强不息、奉献不止的精神。

 

  百日大会战期间,59岁的生产制造部机械车间主任、高级钳工技师王建国,全然忘记了自己刚做过心脏药物球囊扩张手术和医生的叮嘱,始终盯在生产第一线。40年,从刚入厂生产制造蒸汽机车配件,到今天参加复兴号工程,王师傅告诉记者:“为了复兴号,值得!”

 

  铁科院运营维护团队被称为“高铁医生”。高铁列车上线运营初期,他们作为运维保障人员会添乘运行中的列车,以保障列车的“健康”。每次交路时间在十几个小时以上,车厢连接处的小马扎是他们的必备神器。

 

  有一首小诗是他们工作的真实写照:我们带一个小马扎东挪西挪,谁知道这一路上我们多少次站起来又坐下,多少次喝着矿泉水嚼着干面包,多少次送走了最后一个旅客,跟车入库后在凌晨的路上孤独地走着。

 

  2018年春运期间,铁科院运营维护团队上海站的陈成军负责添乘京沪高铁复兴号列车。他家就在沧州,每次列车驶过家乡,听到旅客的乡音,这位“90后”小伙都十分想念家中的父母。三四个月里上百次经过家门,他都没能回家看望父母一眼。他说:“身上有担当,心中亦有家乡,既然很难兼顾,那就先国后家选择坚守。”

 

  “没有节假日,昼夜颠倒,废寝忘食,但想到我们保障了亿万旅客的安全出行,我们就是幸福的!”这就是这些可爱的年轻人的心声。

 

  带动民族产业

 

  复兴号核心部件从无到有的过程,是中国工业快速赶超世界先进水平的缩影,是基础工业和生产水平不断升级结出的硕果。

 

  纵横机电公司采购中心主任冯啸说:“和谐号列车上,仅一个橡胶件的采购周期就需要6个月,而且价格很高。随着复兴号中国标准动车组的诞生,我们拥有了完全自主知识产权,复兴号列车上的橡胶件和弹簧完全实现了自主化,采购成本大大降低。”

 

  复兴号的诞生,也带动了国内一大批企业的发展。纵横机电公司也发展成为轨道交通移动装备核心部件研发、生产企业。

 

  曾经,高铁制动盘只能从国外进口,如今复兴号制动盘完全实现国产。两年时间,从寻找合作企业,到一次次试验、检验,经过无数次失败,反复修改配方、修改工艺,制动盘最终试制成功。这其中的艰辛,全程参与研制的焦标强始终难忘。而合作的几个厂家也因为为复兴号生产产品提高了技术工艺,推动企业发展迈上新台阶。

 

  伴随着复兴号的奔驰,世界铁路越来越重视倾听中国声音,中国标准逐渐成为国际标准。8年内,我国共主持、参与国际标准化组织、国际铁路联盟重要国际标准几十项,并多次在中国召开学术会议。

 

  初夏时节,神州万里气象更新。一列列奔驰在祖国广袤大地上的复兴号,好似中华民族奔向复兴梦想永不停歇的脚步。让我们共祝愿,祖国好!

来源:人民铁道网-人民铁道报

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