中国高铁企业知识产权能力发展报告(1990~2016)
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1.4 中国高速铁路技术创新提升

从京沪高速铁路开始,中国高速铁路网以令人炫目的方式推进。与此同时,技术创新的脚步并没有停止。

1.4.1 中国高速铁路技术体系成熟

“十二五”时期,铁路科技人员针对我国高速铁路技术体系中若干薄弱环节进行了重点攻关,取得了重大进展,中国高铁技术体系更加成熟。

1.4.1.1 研制中国标准动车组

2012年开始,对我国还没有完全掌握的动车组部分关键技术和系统,特别是由外方控制的列车网络、牵引、制动等核心技术,开展了动车组自主化研究。同时,这也是实现动车组统型和中国高速铁路继续发展的需要。

2004年以后,我们从不同国家引进4种动车组,经消化吸收再创新,目前我国既有动车组有4种技术平台17种型号。在运用方面,各型号动车组司机室布置和定员均不相同,不能实现互联互通,难以互为备用。不同车型的司机操纵台各不相同,同时拥有多种编组形式和车体尺寸。在维修方面,要求维护设备和备品备件多样化,影响了运营效率,增加了运用成本。

此外,我国高铁运营环境复杂,要适应高温、高寒、高原的自然环境特点和大运量、长距离的运输需要。动车组一个单程最长2000多公里,哈尔滨至上海的G1202次高速列车单程最短运行时间12小时36分,从动车出入库检查到日常使用管理,都与国外不同。

主要研究任务有:在前期自主化和简统化的工作基础上,实现部件统一,开展96项统型工作;实现相同速度等级、不同厂家的动车组重联运营;实现不同速度等级动车组相互救援;实现参与国际竞争时不产生知识产权纠纷。力争用3~5年形成中国标准动车组品牌。

2014年1月,中国铁路总公司对中国标准动车组技术条件进行了评审。2014年9月,中国铁路总公司对中国标准动车组设计方案进行了评审。2015年,在太原—原平间开展350公里/小时速度等级的各项试验,列车的试验速度已达385公里/小时。

通过中国标准动车组研制,达到了以下目标:自主研发掌握了世界最先进的动车组技术;自主创新实现了部分技术新的提升;大量采用中国标准,并兼顾国际标准。350公里/小时标准动车组技术水平已与国际知名公司产品处于同一级别,标志着中国动车组技术进入了世界第一方队,将为中国高铁“走出去”提供支撑。

1.4.1.2 开展列控系统自主化研究

在获取高铁技术时期,列控系统关键设备采取与外方联合开发的方式,其核心技术未转让,被迫依赖于外方。车载(ATP)和无线闭塞中心(RBC)设备均从国外引进,其安全计算机平台等核心技术未完全转让。车载(ATP)和无线闭塞中心(RBC)设备知识产权掌握在外方手中,合同约定仅限于在中国使用,无法实现海外竞争。由于安全责任等相关问题,设备及软件修改和安全认证一般由外方实施,周期较长,也不能满足国内需要。近几年,这方面的研究也取得了重要进展。

1.4.1.3 高速轮轨关系深化研究

在高速轮轨关系研究方面,还存在动车组构架横向加速度超限报警、车轮踏面非均匀磨耗、高速车轮多边形磨耗、高速车轮踏面剥离、车轮镟修周期短、钢轨轨面光带不良、钢轨波磨和小半径曲线钢轨侧磨严重、钢轨打磨量大等问题。为此,近年来开展了高速轮轨型面匹配优化研究、高速轮轨硬度匹配优化研究、高速轮轨黏着蠕滑机理及黏着系数研究、高速动车组转向架横向稳定性研究、高速轮轨磨耗机理及磨耗控制技术措施研究、高速铁路道岔区段轮轨关系深化研究。

1.4.1.4 高速铁路噪声控制技术研究

在高速铁路噪声控制技术上,主要存在噪声源识别、噪声源发声机理、传播规律、传播途径、动车组客室端部、受电弓下方和司机室等区域及车外辐射噪声控制等研究都不够深入的问题。

近年来的研究主要从三个方面入手。高速铁路总体噪声控制指标分解、评价研究,主要包括高速动车组车外噪声源发声机理、传播规律及关键影响参数研究,高速铁路车内噪声源发声机理、途径及关键影响参数研究,轮轨粗糙度噪声影响特性试验研究,高速铁路噪声控制指标分解方法及声学设计优化策略研究,高速铁路降噪措施应用效果系统验证评价等;动车组噪声控制技术研究,主要包括受电弓区域噪声控制技术研究、转向架区域噪声控制技术研究、车内噪声控制及声品质提升研究、约束阻尼车轮研究、车体气动噪声控制技术研究、设备噪声技术研究;高速铁路基础设施噪声控制技术研究,主要包括深化声屏障技术研究、轨道矮屏障降噪措施研究、吸声式无砟轨道研究、阻尼钢轨研究等。

1.4.2 中国高速铁路技术体系的特点和优势

1.4.2.1 技术先进

技术先进可以概括为技术成熟、技术全面和技术兼容性强。

技术成熟,指我国构建形成了完备的高速铁路技术体系;全面掌握了高速铁路建设技术;形成了时速350公里和250公里两种高速动车组技术平台;研发了分别满足时速250公里和350公里的CTCS-2和CTCS-3级列控系统;全面掌握了高速铁路系统集成技术。

技术全面,指我国掌握了在不同地质、气候环境下建设高速铁路的工程建设技术和经验。

技术兼容性强,指我国高速铁路技术融合了国际铁路联盟标准、国际电工委员会标准、国际标准化组织标准、欧洲标准、日本标准。

1.4.2.2 安全可靠

我国国土辽阔,人口众多,铁路开行列车密度大、数量多,铁路调度指挥系统每天要指挥全路运行旅客列车7000多列,其中动车组列车3000多列,日常维护安全的难度很大。我国构建了闭环管理的高速铁路安全保障体系,通过实时采集各种移动设备和固定设施的信息,进行分析运用,确保了安全运营。

1.4.2.3 性价比高

世界银行在2014年7月发布的《中国高铁分析报告》指出,中国的高铁建设成本大约为其他国家的2/3,而票价仅为其他国家的1/5~1/4。具体而言,中国高铁的加权平均单位成本为:时速350公里的项目1.29亿元/公里、时速250公里的项目0.87亿元/公里。此外,我国高速铁路建设工期一般为3~5年,普遍短于国外,也有利于节约资金。

中国高铁性价比优势,来自于对整个供应链的控制能力、强大的成本管理能力以及批量化的工业制造能力。有中国庞大的市场作为支撑,我们能够实现批量化生产,这与国外一些企业订单时有时无的断续生产线的成本是不一样的。世界银行的分析也认为,除了劳动力成本较低外,高层规划和规模效应也是中国高铁廉价的重要原因。

1.4.3 建设世界上最大的高速铁路网

截至2015年底,全国高速铁路营业里程达1.9万公里,高居世界第一。2016年发布的《中长期铁路网规划》如此描述中国高铁创新能力:“以高速、高原、高寒铁路发展为依托,工程建造、装备制造、系统集成等创新成果显著,自主发展能力与核心竞争力不断增强,我国铁路总体技术水平进入世界先进行列,高铁成为我国走出去的亮丽名片。”

规划指出:“总体上看,当前我国铁路运能紧张状况基本缓解,瓶颈制约基本消除,基本适应经济社会发展需要。”

但中国对铁路,尤其是高速铁路的需求还是巨大的。规划提出了未来5年和15年的发展目标:到2020年,一批重大标志性项目建成投产,高速铁路网里程达到3万公里。到2025年,高速铁路网规模达到3.8万公里左右。到2030年,建成现代高速铁路网,连接主要城市群,基本连接省会城市和其他50万人口以上大中城市,形成以特大城市为中心覆盖全国、以省会城市为支点覆盖周边的高速铁路网;实现相邻大中城市间1~4小时交通圈,城市群内0.5~2小时交通圈;提供安全可靠、优质高效、舒适便捷的旅客运输服务。

空间布局上,在“四纵四横”高速铁路的基础上,增加客流支撑、标准适宜、发展所需的高速铁路,部分利用时速200公里铁路,形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路作为补充的高速铁路网,实现省会城市高速铁路通达、区际之间高效便捷相连。

——构筑“八纵八横”高速铁路主通道。

(1)“八纵”通道

沿海通道。大连(丹东)—秦皇岛—天津—东营—潍坊—青岛(烟台)—连云港—盐城—南通—上海—宁波—福州—厦门—深圳—湛江—北海(防城港)高速铁路(其中青岛至盐城段利用青连、连盐铁路,南通至上海段利用沪通铁路),连接东部沿海地区,贯通京津冀、辽中南、山东半岛、东陇海、长三角、海峡西岸、珠三角、北部湾等城市群。

京沪通道。北京—天津—济南—南京—上海(杭州)高速铁路,包括南京—杭州、蚌埠—合肥—杭州高速铁路,同时通过北京—天津—东营—潍坊—临沂—淮安—扬州—南通—上海高速铁路,连接华北、华东地区,贯通京津冀、长三角等城市群。

京港(台)通道。北京—衡水—菏泽—商丘—阜阳—合肥(黄冈)—九江—南昌—赣州—深圳—香港(九龙)高速铁路;另一支线为合肥—福州—台北高速铁路,包括南昌—福州(莆田)铁路。连接华北、华中、华东、华南地区,贯通京津冀、长江中游、海峡西岸、珠三角等城市群。

京哈—京港澳通道。哈尔滨—长春—沈阳—北京—石家庄—郑州—武汉—长沙—广州—深圳—香港高速铁路,包括广州—珠海—澳门高速铁路。连接东北、华北、华中、华南、港澳地区,贯通哈长、辽中南、京津冀、中原、长江中游、珠三角等城市群。

呼南通道。呼和浩特—大同—太原—郑州—襄阳—常德—益阳—邵阳—永州—桂林—南宁高速铁路。连接华北、中原、华中、华南地区,贯通呼包鄂榆、山西中部、中原、长江中游、北部湾等城市群。

京昆通道。北京—石家庄—太原—西安—成都(重庆)—昆明高速铁路,包括北京—张家口—大同—太原高速铁路。连接华北、西北、西南地区,贯通京津冀、太原、关中平原、成渝、滇中等城市群。

包(银)海通道。包头—延安—西安—重庆—贵阳—南宁—湛江—海口(三亚)高速铁路,包括银川—西安以及海南环岛高速铁路。连接西北、西南、华南地区,贯通呼包鄂、宁夏沿黄、关中平原、成渝、黔中、北部湾等城市群。

兰(西)广通道。兰州(西宁)—成都(重庆)—贵阳—广州高速铁路。连接西北、西南、华南地区,贯通兰西、成渝、黔中、珠三角等城市群。

(2)“八横”通道

绥满通道。绥芬河—牡丹江—哈尔滨—齐齐哈尔—海拉尔—满洲里高速铁路。连接黑龙江及蒙东地区。

京兰通道。北京—呼和浩特—银川—兰州高速铁路。连接华北、西北地区,贯通京津冀、呼包鄂、宁夏沿黄、兰西等城市群。

青银通道。青岛—济南—石家庄—太原—银川高速铁路(其中绥德至银川段利用太中银铁路)。连接华东、华北、西北地区,贯通山东半岛、京津冀、太原、宁夏沿黄等城市群。

陆桥通道。连云港—徐州—郑州—西安—兰州—西宁—乌鲁木齐高速铁路。连接华东、华中、西北地区,贯通东陇海、中原、关中平原、兰西、天山北坡等城市群。

沿江通道。上海—南京—合肥—武汉—重庆—成都高速铁路,包括南京—安庆—九江—武汉—宜昌—重庆、万州—达州—遂宁—成都高速铁路(其中成都至遂宁段利用达成铁路),连接华东、华中、西南地区,贯通长三角、长江中游、成渝等10个城市群。

沪昆通道。上海—杭州—南昌—长沙—贵阳—昆明高速铁路。连接华东、华中、西南地区,贯通长三角、长江中游、黔中、滇中等城市群。

厦渝通道。厦门—龙岩—赣州—长沙—常德—张家界—黔江—重庆高速铁路(其中厦门至赣州段利用龙厦铁路、赣龙铁路,常德至黔江段利用黔张常铁路)。连接海峡西岸、中南、西南地区,贯通海峡西岸、长江中游、成渝等城市群。

广昆通道。广州—南宁—昆明高速铁路。连接华南、西南地区,贯通珠三角、北部湾、滇中等城市群。

——拓展区域铁路连接线。在“八纵八横”主通道的基础上,规划建设高速铁路区域连接线,进一步完善路网、扩大覆盖面。

东部地区。包括北京—唐山、天津—承德、日照—临沂—菏泽—兰考、上海—湖州、南通—苏州—嘉兴、杭州—温州、合肥—新沂、龙岩—梅州—龙川、梅州—汕头、广州—汕尾等铁路。

东北地区。包括齐齐哈尔—乌兰浩特—白城—通辽、佳木斯—牡丹江—敦化—通化—沈阳、赤峰和通辽至京沈高铁连接线、朝阳—盘锦等铁路。

中部地区。包括郑州—阜阳、郑州—濮阳—聊城—济南、黄冈—安庆—黄山、巴东—宜昌、宣城—绩溪、南昌—景德镇—黄山、石门—张家界—吉首—怀化等铁路。

西部地区。包括玉屏—铜仁—吉首、绵阳—遂宁—内江—自贡、昭通—六盘水、兰州—张掖、贵港—玉林等铁路。

——发展城际客运铁路。在优先利用高速铁路、普速铁路开行城际列车的同时,规划建设支撑和引领新型城镇化发展、有效连接大中城市与中心城镇、服务通勤功能的城市群城际客运铁路。

京津冀、长三角、珠三角、长江中游、成渝、中原、山东半岛等城市群,建成城际铁路网;海峡西岸、哈长、辽中南、关中、北部湾等城市群,建成城际铁路骨架网;滇中、黔中、天山北坡、宁夏沿黄、呼包鄂榆等城市群,建成城际铁路骨干通道。

1.4.4 中国高速铁路技术国际转移

1876年,中国出现第一条铁路——吴淞铁路以后的一个世纪时间里,中国一直是铁路技术受让国。20世纪70年代的坦赞铁路是中国铁路第一次以出让国身份进行技术国际转移。但严格地说,坦赞铁路是特殊国际背景下的特殊国家行为,算不上中国铁路“走出去”的开端。

随着京沪高速铁路的开工,中国高速铁路技术体系逐步形成,进入高速铁路技术拥有国的第一方阵,中国铁路技术的国际转移才真正开始。

2009年,中国正式提出高铁“走出去”战略,初步设定三大战略方向:通过俄罗斯进入欧洲的欧亚高铁;从乌鲁木齐出发,经过中亚最终到达德国的中亚线;还有从昆明出发连接东南亚国家,一直抵达新加坡的泛亚铁路网。2010年,铁道部针对不同国家成立了16个境外铁路项目协调组,在美洲有中美、中巴、中委项目组,在亚洲有中印、中伊、中东、中巴、中吉乌项目组等,在欧洲有中俄、中乌项目组等。

刘志军案和“7·23”事故短暂中断了刚刚开始的中国铁路国际化进程。但很快,2013年10月,李克强总理在出访泰国时推介中国高铁,重新启动了这个进程。“一带一路”倡议的提出和实施,更为中国铁路“走出去”提供了政治依托,并注入强大动力。

大体上说,根据目标国铁路技术发展程度的不同,中国铁路“走出去”可分为三种情况:针对铁路发展基础好、技术要求明确的国家,策略是充分发挥我国技术能力,按其技术要求,承担工程建设或出口设备;针对铁路基础薄弱、技术要求不明确的国家,策略是全面输出中国铁路标准;针对介于两者之间的国家,则综合考虑技术、标准以及国家间政治和经济利益等多种因素,加强技术推荐,引导其了解中国铁路技术优势、成本优势,推动其采用中国技术与装备,采用中国铁路标准。

2017年5月14日,习近平在“一带一路”国际合作高峰论坛开幕式主旨演讲中提到四个国际铁路项目:雅万高铁、中老铁路、亚吉铁路、匈塞铁路,大体上分别对应了上述三种类型。

雅万高铁连接印度尼西亚两个重要城市雅加达和万隆。2015年,雅加达当地时间10月16日,中国铁路总公司牵头组成的中国企业联合体,与印度尼西亚公司牵头的印度尼西亚国企联合体,正式签署了组建中印尼合资公司协议。该合资公司将负责雅万铁路项目的建设和运营,标志着中国企业正式赢得了雅万高铁项目。2016年1月22日,雅万高铁举行开工仪式。

亚吉铁路是继坦赞铁路之后,中国在非洲修建的又一条跨国铁路,被誉为“新时期的坦赞铁路”。该线路连接埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴和港口城市吉布提,是东非第一条电气化铁路,全长752.7公里,设计时速120公里,2016年10月5日正式建成通车。亚吉铁路是中国企业在海外建设的第一条全产业链“走出去”的铁路。

中老铁路北起中国云南省昆明市,南至老挝首都万象,正线全长508.53公里,设计速度为每小时160公里,工期5年,是泛亚铁路网的一部分。2015年12月2日,中老铁路老挝段举行开工奠基仪式。

匈塞铁路连接匈牙利首都布达佩斯和塞尔维亚首都贝尔格莱德,全长350公里,设计最高时速200公里,建成通车后,两地之间的运行时间将从目前的8小时缩短至3小时以内。这条铁路将成为中国的“欧洲走廊”,中国商品从希腊的比雷埃夫斯港上岸后,经过马其顿并通过匈塞铁路就能便捷地进入欧洲。2015年12月23日,匈塞铁路项目塞尔维亚段正式启动。

和高铁技术的获取一样,中国铁路技术的国际转移也是一个艰难的过程。上述四个项目的最终落地,都经历了艰苦的谈判过程,其间一波三折,在建设过程中也遇到并仍将遇到很多困难。但无论如何,这四个项目是幸运的,没有发生墨西哥高铁那样得而复失的情况。这也再次验证了,技术进步、技术创新从来不是由单纯的技术因素决定的,而是一个庞大复杂系统共同作用的结果。但同时,如果不拥有先进的铁路技术,并不断技术创新以保持先进地位,那一切都无从谈起。


[1] 李宽、王会利:《美国、日本和中国技术引进与创新的比较》,《经济管理》2004年第3期。

[2] 孙连捷:《邓小平与中国铁路》,中共中央党校出版社,1995,第342页。

[3] 王军:《CRH380A高速列车技术创新》,http://www.stcsm.gov.cn/xwpt/kjdt/287477.htm,2012年5月30日。