中國高鐵“頂天立地”領(lǐng)跑全球
企業(yè)是創(chuàng)新的主體,中央企業(yè)作為“國家隊”更要在國家科技創(chuàng)新特別是基礎(chǔ)、前沿領(lǐng)域中擔(dān)當(dāng)主力軍。近期,由國務(wù)院國資委宣傳工作局指導(dǎo),國務(wù)院國資委新聞中心、新華社北京分社聯(lián)合推出,中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院提供學(xué)術(shù)支持的“對話新國企·科技創(chuàng)新主力軍”系列融媒體訪談?wù)缴暇€。訪談邀請兩院院士及中央企業(yè)杰出科技人才,圍繞行業(yè)科技前沿、科技成果轉(zhuǎn)化、科技人才培養(yǎng)、弘揚科學(xué)家精神等議題展開深度對話,彰顯中央企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位,為中央企業(yè)發(fā)揮“三個作用”、爭當(dāng)“三個排頭兵”貢獻(xiàn)智慧力量。
系列融媒體訪談將在科技日報、新華網(wǎng)、中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心“知領(lǐng)”、國防科工局新聞宣傳中心“中國的航天”“軍工記憶”“中國航天文化”、科普中國、《思想政治工作研究》雜志新媒體、知乎等平臺播發(fā)。今天為您分享第七期《中國高鐵“頂天立地”領(lǐng)跑全球》。
從“跟跑”到“領(lǐng)跑”,中國高鐵正以自主創(chuàng)新的鏗鏘步伐,書寫著大國重器的時代篇章。近日,我國高速列車牽引與控制專家、中國中車集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家馮江華,受邀參加“對話新國企·科技創(chuàng)新主力軍”系列融媒體訪談,馮江華說,中國高鐵將繼續(xù)以“頂天立地”的使命感,既服務(wù)國家戰(zhàn)略高度,也扎根產(chǎn)業(yè)實踐深度,瞄準(zhǔn)永磁牽引、智能控制等前沿領(lǐng)域,持續(xù)鞏固全球領(lǐng)跑優(yōu)勢,為世界軌道交通發(fā)展提供中國方案。
四階段跨越:從自主探索到世界領(lǐng)跑
中國高速列車的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)30余年,馮江華將其概括為四個關(guān)鍵階段:
起步階段:上世紀(jì)90年代,我國鐵路牽引技術(shù)仍以普速直流為主。團(tuán)隊率先開展異步牽引控制技術(shù)研究,通過自主攻關(guān)突破技術(shù)瓶頸,推動首代高速列車“中華之星”問世,奠定國產(chǎn)化技術(shù)基礎(chǔ)。
追趕階段:本世紀(jì)初引進(jìn)高鐵技術(shù)時,核心控制系統(tǒng)仍被國外封鎖、拒絕轉(zhuǎn)讓。團(tuán)隊全力攻堅自主化牽引與控制技術(shù),成功替代進(jìn)口系統(tǒng),裝備于和諧號列車,實現(xiàn)商用動力系統(tǒng)“從無到有”的突破。
超越階段:2012年啟動中國標(biāo)準(zhǔn)動車組復(fù)興號研制,團(tuán)隊攻克廣域高速強(qiáng)韌動力技術(shù),支撐列車以350km/h實現(xiàn)全球最高商業(yè)運營速度,牽引系統(tǒng)性能指標(biāo)國際領(lǐng)先。
領(lǐng)跑階段:2021年國家啟動CR450科技創(chuàng)新工程,團(tuán)隊提前布局,搶占永磁牽引技術(shù)高地,創(chuàng)建高能效永磁牽引動力模式,實現(xiàn)動力高能效變革,裝備全球唯一時速400公里高速列車,較350km/h復(fù)興號牽引功率提升20%,鞏固技術(shù)領(lǐng)跑地位。
“這30多年來,中國高鐵這一代表國家自主創(chuàng)新的典范,實現(xiàn)了從無到有、從追趕到并跑再到領(lǐng)跑的歷史性跨越。”馮江華說。
復(fù)興號“心臟”突破:三大核心技術(shù)鑄就標(biāo)桿
“我和團(tuán)隊主要負(fù)責(zé)了被譽(yù)為高速列車‘心臟’和‘大腦’的牽引動力與控制系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)。”作為復(fù)興號牽引系統(tǒng)研發(fā)核心成員,馮江華介紹,其團(tuán)隊實現(xiàn)了三大技術(shù)革新。
動力敏捷感控技術(shù)?;?ldquo;電—機(jī)—軌一體化”架構(gòu),實時感知輪軌狀態(tài)并動態(tài)調(diào)節(jié)動力輸出,攻克雨雪冰霜等惡劣環(huán)境下牽引動力穩(wěn)定性難題,如同給高速列車戴上了“智能眼鏡”。
電能變換主動控制技術(shù)。首創(chuàng)多列車諧波自律控制方案,解決高密度行車引發(fā)的車-網(wǎng)振蕩問題,共網(wǎng)穩(wěn)定運行列車/機(jī)車達(dá)50輛,增強(qiáng)全球復(fù)雜路網(wǎng)適應(yīng)性。
非侵入式安全診斷技術(shù)。開發(fā)在線實時監(jiān)測系統(tǒng),對牽引動力鏈進(jìn)行“問診醫(yī)治”,保障350公里時速下的安全可靠性,核心技術(shù)指標(biāo)達(dá)國際領(lǐng)先水平。
馮江華說,這些突破推動復(fù)興號成為完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高鐵標(biāo)桿,并成功應(yīng)用于雅萬高鐵、中老鐵路等“一帶一路”項目,實現(xiàn)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈海外落地。
CR450創(chuàng)新突破:永磁牽引開啟速度新紀(jì)元
“在去年12月,時速400公里CR450動車組樣車發(fā)布,標(biāo)志著中國高速列車又實現(xiàn)了一次里程碑式的跨越。”馮江華介紹,CR450動車組有8個“更”的頂層要求:更高速、更安全、更環(huán)保、更節(jié)能、更智能、更自主、更可持續(xù)、系統(tǒng)更優(yōu)。
馮江華把CR450動車組牽引系統(tǒng)的核心創(chuàng)新概括為三個方面:
永磁牽引系統(tǒng)跨越式升級。歷時20余年技術(shù)積累,自2003年組建國內(nèi)首個永磁牽引研發(fā)團(tuán)隊,2011年首次應(yīng)用于地鐵,2015年時速350公里永磁高鐵開始裝車考核,最終在CR450上實現(xiàn)時速400公里創(chuàng)新應(yīng)用,牽引功率提升20%。
智能化協(xié)同控制技術(shù)。突破時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)技術(shù),通信抖動精度達(dá)微秒級;自主研制智能化集成功率組件(PCU),牽引變流器功率密度較350km/h復(fù)興號提升近50%。
極端工況安全保障。開發(fā)在線診斷與容錯運行技術(shù),確保系統(tǒng)在極端故障下仍可持續(xù)穩(wěn)定運行,為400公里時速商業(yè)化運營奠定基礎(chǔ)。
創(chuàng)新密碼:戰(zhàn)略定力與生態(tài)協(xié)同
馮江華把中國高鐵持續(xù)領(lǐng)先的原因,總結(jié)為四大核心經(jīng)驗:長期高強(qiáng)度投入,全鏈條協(xié)同創(chuàng)新,人才梯隊建設(shè),開放包容的創(chuàng)新文化。
具體說來,以馮江華所在的中車株洲所為例,企業(yè)年均投入8%銷售收入用于研發(fā),永磁牽引技術(shù)持續(xù)攻關(guān)超20年。“復(fù)興號”研制過程中,充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,聚合行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),組建產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊,20多家單位參與核心研發(fā),直接參與主要部件及配套零部件設(shè)計制造企業(yè)近300家。建立“領(lǐng)軍-骨干-青年”三級梯隊,通過“揭榜掛帥”機(jī)制激發(fā)活力。推行“技術(shù)面前人人平等”的評審機(jī)制,青年工程師可直接挑戰(zhàn)權(quán)威方案;建立寬容失敗的創(chuàng)新環(huán)境,相當(dāng)一部分的專利源自跨代際團(tuán)隊協(xié)作。
“央企科技創(chuàng)新需秉持‘頂天立地’的核心理念,既要服務(wù)國家戰(zhàn)略高度,也要扎根產(chǎn)業(yè)實踐深度。”馮江華說,作為國家競爭力與產(chǎn)業(yè)鏈安全的基石,央企需強(qiáng)化三大戰(zhàn)略維度。
要以使命擔(dān)當(dāng)筑牢創(chuàng)新根基。央企需超越短期經(jīng)濟(jì)回報邏輯,將國家戰(zhàn)略需求內(nèi)化為科技創(chuàng)新基因。要以系統(tǒng)工程思維構(gòu)建創(chuàng)新生態(tài)。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域建立“國家賬”評價體系,推行里程碑式考核機(jī)制,釋放科研人員年度考核壓力,保障“十年磨一劍”的研發(fā)定力。要以人才戰(zhàn)略激活創(chuàng)新動能。構(gòu)建“揭榜掛帥”“賽馬機(jī)制”等價值實現(xiàn)平臺,讓青年人才在重大工程中擔(dān)綱主角。創(chuàng)新“科學(xué)家-工程師-技能大師”三軌并行的職業(yè)發(fā)展體系,實現(xiàn)人才專業(yè)能力與組織戰(zhàn)略的精準(zhǔn)匹配。培育技術(shù)民主、包容失敗的創(chuàng)新文化,通過榮譽(yù)激勵與容錯機(jī)制的雙向驅(qū)動,打造可持續(xù)的創(chuàng)新人才生態(tài)。
“這種三位一體的創(chuàng)新體系,正是央企實現(xiàn)戰(zhàn)略引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵路徑。”馮江華說。