百分百國產化 “高鐵之心”與“高鐵之腦”

一列CRH5A型動車組開始進入“5000公里正線試驗”的最后階段。因為這列動車裝載的牽引電傳動系統和網絡控制系統,為純中國血統,也是中國首列。在看不見的控制軟件中,則奔騰著中國語言、中國邏輯和中國思維。

高鐵動車裝上了“中國腦”

2014年11月25日，北國冰城哈爾濱。一列CRH5A型動車組開始進入“5000公里正線試驗”的最后階段。

對于中國北車長客股份公司來說，這一天非同尋常。因為這列動車裝載的牽引電傳動系統和網絡控制系統，為純中國血統，也是中國首列。

歷經七年的探索，中國第一代高鐵人開發出了中國第一批“高鐵之心”和“高鐵之腦”。在看得見的器件上，實現了中國設計、中國制造和中國材料；在看不見的控制軟件中，則奔騰著中國語言、中國邏輯和中國思維。

“‘高鐵之心’與‘高鐵之腦’實現百分之百國產化，將大力提升中國高鐵列車的核心創造能力，夯實中國高鐵走出去的底氣。”長客股份公司副總工程師李軍如是說。

高速列車最關鍵的核心技術

“牽引電傳動系統就是‘高鐵之心’，宛若人的心臟，是列車的動力之源，決定高鐵列車能否高性能高舒適地運行；網絡控制系統則是‘高鐵之腦’，決定和指揮著列車的一舉一動。”

12月9日，在位于長春的中國北車長客股份公司，副總工程師李軍為記者解疑釋惑。

列車網絡控制系統之于軌道交通裝備，就相當于“大腦”和“神經中樞”之于人體——它控制和監視著車上各種設備，承擔著列車所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲和顯示功能，是軌道客車最關鍵的核心技術之一，也是國外公司技術封鎖的重點。

如今，中國高速鐵路運營里程已經達1萬多公里，每天都有數十萬旅客搭乘舒適而快捷的高鐵出行。

但乘客并不知道，是什么使列車以最短時間啟動加速到時速250公里的同時，保證了乘客獲得的最大舒適感。公司網絡控制技術專家鄭恒亮、基礎研發部副部長滕萬秀解釋說：“最高加速度和最舒適乘坐之間有個最佳臨界點，這個臨界點要靠‘高鐵之心’與‘高鐵之腦’實時高智能的捕捉，探索一個最佳程序，才能起到列車瞬間啟動從零到高速時保持平穩狀態。”

“高鐵之心”和“高鐵之腦”所起的諸如此類的重要作用不計其數，因此，能否實現這兩大核心技術的自主研發是衡量高鐵列車制造企業是否具備核心創造能力的根本性指標。

“10年前，我國動車組自主化列車網絡控制系統應用還處于空白狀態，可到了今天，在這一領域，我們已經達到國際先進水平！”說到這些，李軍臉上寫滿了自信。

一場挑戰科技尖峰的“大會戰”

2004年，中國北車長客股份公司與法國阿爾斯通公司合作，引進時速200公里CRH5型高速動車組。彼時，常振臣剛剛博士畢業，進駐長客股份公司博士后流動站工作，受命負責該動車組列車網絡控制系統的消化吸收工作。

“合作之初，由于外方在技術轉讓中有所保留，我們只能在人為的技術壁壘面前自己去摸索。”常振臣打了個比方：“就如同一款超贊的電子游戲，作為用戶，咱們只覺得程序編得特別好，但不知道這個程序到底是怎么編出來的，人家軟件開發商不告訴你。”

擺在眼前的路，只有一條：瞄準國際先進技術水平，在技術引進的基礎上，實現消化吸收再創新。

這是一場挑戰科技尖峰的“大會戰”。

為突破高速動車組的核心技術，加大自主創新力度，原鐵道部確立了“動車組關鍵技術自主創新深化研究項目”的重大課題， CRH5型動車組牽引電傳動系統和網絡控制系統自主創新為課題組成部分。

2007年初，在消化吸收的基礎上進行再創新，我國列車網絡控制系統自主攻關新篇章在長客股份公司掀開。

就在常振臣率隊實現CRH5型動車組列車網絡控制系統國產化方興未艾之際，2007年4月18日上線運營的CRH5型車，陸續出現了軸溫顯示系統軸溫頻繁跳變現象。

參與研發的公司網絡控制專家鄭恒亮回憶說：“每次出現跳變，都要停車進行人工檢測軸溫，短則5分、8分，長則20多分鐘，嚴重影響車輛正常運營秩序。可問題反饋給外方公司，均被告之解決問題至少需半年，而且要收取一大筆費用。”

對飛速發展的中國高鐵，等半年解決一個問題簡直不可思議。幾經權衡，憑借幾年來在自主研發過程中的技術積淀，常振臣決定率團隊自己攻堅。

攻堅的道路艱難而曲折。

列車網絡控制系統的程序異常復雜，一個指令不對，就會影響整個計算機讀取數據，而要在上萬行源代碼中查找這樣一個問題，猶如大海撈針！“要糾正外方技術缺陷，比自己寫程序的難度還大！”回憶那些肩負著巨大壓力的日子，鄭恒亮至今難忘。

山高人為峰。團隊經過無數次跟車檢測和在地面實驗臺的反復同步試驗，1個多月后，終于在繁復浩雜的程序里準確“揪”出了罪魁禍首，找到了那個制造麻煩的時間參數，并通過軟件重新設計，徹底解決了CRH5型車軸溫跳變導致的軸溫誤報警問題。

窺一斑而知全豹。對軸溫顯示系統的自主改進，也只是一個縮影。“在團隊的努力下，通過一次又一次艱苦攻關，CRH5型動車組的總體故障率大幅度下降，不僅保障了在線CRH5型動車組的平穩運行，而且使公司得到了同類車型的后續市場訂單，客戶也反映很好。”長客股份公司鐵路客車開發部副部長孔風說。

未來研發重點是高速列車上的工業以太網

2014年10月22日，完全自主化的中國北車CRH5型動車組列車網絡控制系統（“高鐵之腦”）通過中國鐵路總公司組織的技術評審，獲準批量裝車，成為國內首個獲準批量裝車運行的動車組列車網絡控制系統。

隨后，裝載中國北車自主化牽引系統和網絡控制系統的CRH5A型動車組在哈爾濱鐵路局開展正線試驗。

自2007年以來，CRH5型動車組已在中國大地上安全穩定運行7年，累計有141列（含綜合檢測車1列）投入運營，覆蓋東北、西北、中原、華南、華東等18個省區，能承受零下40℃到零上40℃間溫差巨變的考驗，總運營里程已經超過2億公里，相當于繞地球5000多圈。

十年來，通過引進消化吸收再創新，中國北車長客股份公司從全局性、前瞻性、戰略性的高度著眼，充分利用國家政策，申報建設高速列車系統集成國家工程實驗室和國家軌道客車系統集成工程技術研究中心，完善了軌道客車技術創新機構建設，并對研發隊伍、研發手段、研發平臺等資源進行整合，全面提升研發能力和研發水平。

在國家相關部門支持下，中國北車長客股份公司還投資1.39億元，建立了占地面積達15128㎡的“高速列車系統集成國家工程實驗室（北方）”，重點承擔仿真分析與產品試驗任務，通過仿真分析、試驗臺試驗等手段對新技術、新材料與新工藝、新產品進行分析計算和試驗驗證，驗證其可行性與可靠性。

在搭建尖端創新平臺的同時，中國北車股份公司也建立了一支優秀的創新人才梯隊。“目前，公司擁有1500余人的產品研發及工程化隊伍，具備了軌道客車系統集成、車體、轉向架、網絡控制等專業齊全、梯隊合理的創新和研發隊伍。”李軍說。

創新永無止境。

中國北車長客股份已把研發重點找準高速列車上的工業以太網。工業以太網的傳輸速度能夠達到1000兆，是目前列車網絡傳輸速度的1000倍，這將大大提高整個車輛信息的傳輸速度，而且一些圖像信息也可以通過以太網實現傳輸。

常振臣告訴記者，這項技術在國外也是剛剛起步，中國北車長客股份公司將通過努力，使我國盡快占領這一新的技術高地。