百分百國(guó)產(chǎn)化 “高鐵之心”與“高鐵之腦”

一列CRH5A型動(dòng)車組開(kāi)始進(jìn)入“5000公里正線試驗(yàn)”的最后階段。因?yàn)檫@列動(dòng)車裝載的牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),為純中國(guó)血統(tǒng),也是中國(guó)首列。在看不見(jiàn)的控制軟件中,則奔騰著中國(guó)語(yǔ)言、中國(guó)邏輯和中國(guó)思維。

高鐵動(dòng)車裝上了“中國(guó)腦”

2014年11月25日，北國(guó)冰城哈爾濱。一列CRH5A型動(dòng)車組開(kāi)始進(jìn)入“5000公里正線試驗(yàn)”的最后階段。

對(duì)于中國(guó)北車長(zhǎng)客股份公司來(lái)說(shuō)，這一天非同尋常。因?yàn)檫@列動(dòng)車裝載的牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，為純中國(guó)血統(tǒng)，也是中國(guó)首列。

歷經(jīng)七年的探索，中國(guó)第一代高鐵人開(kāi)發(fā)出了中國(guó)第一批“高鐵之心”和“高鐵之腦”。在看得見(jiàn)的器件上，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造和中國(guó)材料；在看不見(jiàn)的控制軟件中，則奔騰著中國(guó)語(yǔ)言、中國(guó)邏輯和中國(guó)思維。

“‘高鐵之心’與‘高鐵之腦’實(shí)現(xiàn)百分之百國(guó)產(chǎn)化，將大力提升中國(guó)高鐵列車的核心創(chuàng)造能力，夯實(shí)中國(guó)高鐵走出去的底氣。”長(zhǎng)客股份公司副總工程師李軍如是說(shuō)。

高速列車最關(guān)鍵的核心技術(shù)

“牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)就是‘高鐵之心’，宛若人的心臟，是列車的動(dòng)力之源，決定高鐵列車能否高性能高舒適地運(yùn)行；網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)則是‘高鐵之腦’，決定和指揮著列車的一舉一動(dòng)。”

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

列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之于軌道交通裝備，就相當(dāng)于“大腦”和“神經(jīng)中樞”之于人體——它控制和監(jiān)視著車上各種設(shè)備，承擔(dān)著列車所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)和顯示功能，是軌道客車最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，也是國(guó)外公司技術(shù)封鎖的重點(diǎn)。

如今，中國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)達(dá)1萬(wàn)多公里，每天都有數(shù)十萬(wàn)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(shí)間啟動(dòng)加速到時(shí)速250公里的同時(shí)，保證了乘客獲得的最大舒適感。公司網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)專家鄭恒亮、基礎(chǔ)研發(fā)部副部長(zhǎng)滕萬(wàn)秀解釋說(shuō)：“最高加速度和最舒適乘坐之間有個(gè)最佳臨界點(diǎn)，這個(gè)臨界點(diǎn)要靠‘高鐵之心’與‘高鐵之腦’實(shí)時(shí)高智能的捕捉，探索一個(gè)最佳程序，才能起到列車瞬間啟動(dòng)從零到高速時(shí)保持平穩(wěn)狀態(tài)。”

“高鐵之心”和“高鐵之腦”所起的諸如此類的重要作用不計(jì)其數(shù)，因此，能否實(shí)現(xiàn)這兩大核心技術(shù)的自主研發(fā)是衡量高鐵列車制造企業(yè)是否具備核心創(chuàng)造能力的根本性指標(biāo)。

“10年前，我國(guó)動(dòng)車組自主化列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用還處于空白狀態(tài)，可到了今天，在這一領(lǐng)域，我們已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平！”說(shuō)到這些，李軍臉上寫滿了自信。

一場(chǎng)挑戰(zhàn)科技尖峰的“大會(huì)戰(zhàn)”

2004年，中國(guó)北車長(zhǎng)客股份公司與法國(guó)阿爾斯通公司合作，引進(jìn)時(shí)速200公里CRH5型高速動(dòng)車組。彼時(shí)，常振臣剛剛博士畢業(yè)，進(jìn)駐長(zhǎng)客股份公司博士后流動(dòng)站工作，受命負(fù)責(zé)該動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的消化吸收工作。

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

擺在眼前的路，只有一條：瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，在技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)消化吸收再創(chuàng)新。

這是一場(chǎng)挑戰(zhàn)科技尖峰的“大會(huì)戰(zhàn)”。

為突破高速動(dòng)車組的核心技術(shù)，加大自主創(chuàng)新力度，原鐵道部確立了“動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)自主創(chuàng)新深化研究項(xiàng)目”的重大課題， CRH5型動(dòng)車組牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)自主創(chuàng)新為課題組成部分。

2007年初，在消化吸收的基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新，我國(guó)列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)自主攻關(guān)新篇章在長(zhǎng)客股份公司掀開(kāi)。

就在常振臣率隊(duì)實(shí)現(xiàn)CRH5型動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化方興未艾之際，2007年4月18日上線運(yùn)營(yíng)的CRH5型車，陸續(xù)出現(xiàn)了軸溫顯示系統(tǒng)軸溫頻繁跳變現(xiàn)象。

參與研發(fā)的公司網(wǎng)絡(luò)控制專家鄭恒亮回憶說(shuō)：“每次出現(xiàn)跳變，都要停車進(jìn)行人工檢測(cè)軸溫，短則5分、8分，長(zhǎng)則20多分鐘，嚴(yán)重影響車輛正常運(yùn)營(yíng)秩序。可問(wèn)題反饋給外方公司，均被告之解決問(wèn)題至少需半年，而且要收取一大筆費(fèi)用。”

對(duì)飛速發(fā)展的中國(guó)高鐵，等半年解決一個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)直不可思議。幾經(jīng)權(quán)衡，憑借幾年來(lái)在自主研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)積淀，常振臣決定率團(tuán)隊(duì)自己攻堅(jiān)。

攻堅(jiān)的道路艱難而曲折。

列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的程序異常復(fù)雜，一個(gè)指令不對(duì)，就會(huì)影響整個(gè)計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)，而要在上萬(wàn)行源代碼中查找這樣一個(gè)問(wèn)題，猶如大海撈針！“要糾正外方技術(shù)缺陷，比自己寫程序的難度還大！”回憶那些肩負(fù)著巨大壓力的日子，鄭恒亮至今難忘。

山高人為峰。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次跟車檢測(cè)和在地面實(shí)驗(yàn)臺(tái)的反復(fù)同步試驗(yàn)，1個(gè)多月后，終于在繁復(fù)浩雜的程序里準(zhǔn)確“揪”出了罪魁禍?zhǔn)祝业搅四莻€(gè)制造麻煩的時(shí)間參數(shù)，并通過(guò)軟件重新設(shè)計(jì)，徹底解決了CRH5型車軸溫跳變導(dǎo)致的軸溫誤報(bào)警問(wèn)題。

窺一斑而知全豹。對(duì)軸溫顯示系統(tǒng)的自主改進(jìn)，也只是一個(gè)縮影。“在團(tuán)隊(duì)的努力下，通過(guò)一次又一次艱苦攻關(guān)，CRH5型動(dòng)車組的總體故障率大幅度下降，不僅保障了在線CRH5型動(dòng)車組的平穩(wěn)運(yùn)行，而且使公司得到了同類車型的后續(xù)市場(chǎng)訂單，客戶也反映很好。”長(zhǎng)客股份公司鐵路客車開(kāi)發(fā)部副部長(zhǎng)孔風(fēng)說(shuō)。

未來(lái)研發(fā)重點(diǎn)是高速列車上的工業(yè)以太網(wǎng)

2014年10月22日，完全自主化的中國(guó)北車CRH5型動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（“高鐵之腦”）通過(guò)中國(guó)鐵路總公司組織的技術(shù)評(píng)審，獲準(zhǔn)批量裝車，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)獲準(zhǔn)批量裝車運(yùn)行的動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

隨后，裝載中國(guó)北車自主化牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的CRH5A型動(dòng)車組在哈爾濱鐵路局開(kāi)展正線試驗(yàn)。

自2007年以來(lái)，CRH5型動(dòng)車組已在中國(guó)大地上安全穩(wěn)定運(yùn)行7年，累計(jì)有141列（含綜合檢測(cè)車1列）投入運(yùn)營(yíng)，覆蓋東北、西北、中原、華南、華東等18個(gè)省區(qū)，能承受零下40℃到零上40℃間溫差巨變的考驗(yàn)，總運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)超過(guò)2億公里，相當(dāng)于繞地球5000多圈。

十年來(lái)，通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，中國(guó)北車長(zhǎng)客股份公司從全局性、前瞻性、戰(zhàn)略性的高度著眼，充分利用國(guó)家政策，申報(bào)建設(shè)高速列車系統(tǒng)集成國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家軌道客車系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，完善了軌道客車技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)建設(shè)，并對(duì)研發(fā)隊(duì)伍、研發(fā)手段、研發(fā)平臺(tái)等資源進(jìn)行整合，全面提升研發(fā)能力和研發(fā)水平。

在國(guó)家相關(guān)部門支持下，中國(guó)北車長(zhǎng)客股份公司還投資1.39億元，建立了占地面積達(dá)15128㎡的“高速列車系統(tǒng)集成國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（北方）”，重點(diǎn)承擔(dān)仿真分析與產(chǎn)品試驗(yàn)任務(wù)，通過(guò)仿真分析、試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)等手段對(duì)新技術(shù)、新材料與新工藝、新產(chǎn)品進(jìn)行分析計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證其可行性與可靠性。

在搭建尖端創(chuàng)新平臺(tái)的同時(shí)，中國(guó)北車股份公司也建立了一支優(yōu)秀的創(chuàng)新人才梯隊(duì)。“目前，公司擁有1500余人的產(chǎn)品研發(fā)及工程化隊(duì)伍，具備了軌道客車系統(tǒng)集成、車體、轉(zhuǎn)向架、網(wǎng)絡(luò)控制等專業(yè)齊全、梯隊(duì)合理的創(chuàng)新和研發(fā)隊(duì)伍。”李軍說(shuō)。

創(chuàng)新永無(wú)止境。

中國(guó)北車長(zhǎng)客股份已把研發(fā)重點(diǎn)找準(zhǔn)高速列車上的工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸速度能夠達(dá)到1000兆，是目前列車網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的1000倍，這將大大提高整個(gè)車輛信息的傳輸速度，而且一些圖像信息也可以通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)傳輸。

常振臣告訴記者，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外也是剛剛起步，中國(guó)北車長(zhǎng)客股份公司將通過(guò)努力，使我國(guó)盡快占領(lǐng)這一新的技術(shù)高地。