从2009年到2019年的10年之中,中国高速铁路的运营里程从零开始,增加到了2.5万千米。在这短短的时间内,中国从一个没有高速铁路的国家,迅速成长为了世界上最大的“高铁国度”——中国高铁的运营里程超过了全球其他国家高铁运营里程的总和。
这就是中国的“高铁奇迹”。
在中国高铁项目启动前的20世纪90年代,中国铁路的发展情况严重落后于西方发达国家——1993年初,中国铁路客车的平均时速只有48.1千米,而欧美国家客运列车的平均时速则已经达到80千米。另外,由于铁路是中国最重要的交通方式,铁路发展滞后带来的负面影响,甚至已经演化成了影响全国经济发展的“运力瓶颈”:1999年,由于运力不足,山西省积压的大量煤炭发生了自燃;华东、华中一带的大量工厂也因为运力紧张陷入停产;南方多地的水果因为无法外运,只能烂在库房之中。
因此,在那个年代,长途汽车公司和航空公司纷纷崛起。替代运输方式的大发展,开始挤占铁路的市场份额——即便“铁老大”开始使用接轨市场的“浮动票价”机制也没办法阻止客运列车业务上的亏损。从1995年开始,中国铁路竟然遭遇了连续3年的业绩下滑。“铁老大”混成这样,属实不应该。
为什么中国一定要发展高铁
高铁出现之前的中国铁路,早已不堪重负,为了改变这种落后又赔钱的局面,当年的铁道部开始了轰轰烈烈的“大提速”行动——从1997年到2007年,铁道部在全国范围内先后进行了6次大规模“提速”行动。深受火车迷喜欢的各种国产铁道机车,几乎都是在这几次大提速的背景下设计并投入运用的。
但我们必须知道:“提速”的作用是有限的。早期的铁路和公路类似,客车、货车混在一起跑,一条轨道前一个小时开过去一列装满煤炭的货车,后一个小时可能就会开过一列满载乘客的客车。这种局面带来了两种结果:第一是调度问题——客车货车混在一起,整个线路拥挤不堪,为了安全又不得不彼此避让,不仅增加了后台调度的工作量,也降低了速度。以1992年的京沪铁路为例,其繁忙段运能缺口已经超过50%,由于京沪铁路是客货混运,货车和客车都堵在窄窄的铁路线上,时任副总理的朱镕基直呼:铁路运输的“瓶颈”制约问题太严重了!第二是设计问题——大量的既有线路在设计的时候其实也没考虑过高速列车的运行问题——以弯道为例,在传统低速铁路的设计中,线路的曲线半径大约只有1000米。这种设计只能允许100千米每小时左右的运行速度。
当然,解决方案也是有的,我们完全可以设计一款能够在低速线路上冲高速的列车——这就是传说中的“摆式列车”,它就能在限速160千米每小时的轨道上跑到200千米每小时的速度且安然无恙——但问题是,铁路是一个庞大的系统工程,单纯的车辆升级意义不大。
举个简单的例子:列车驶过带来的疾风能卷起铁道下的道砟,导致严重的道砟粉碎化现象——原来拳头大小的道砟,最后变得稀碎——德国铁路的数据表示:每通过累计重量3亿吨的高速列车,铁轨下的道砟就必须全部更换。因此,对当时的中国来说,“提速”只能缓解问题,不能根治问题,唯一且终极的方案就是打破之前的一切,从零开始设计、制造一条以高速列车为核心的铁路。
铁道部对于“客运专线”这个现实的需求有着非常清楚的认知。实际上,从改革开放初期开始,决策层就开始构思中国高速铁路的发展。1984年,铁道部第四勘察设计院编写了《高速铁路》一书,宣告中国正式开始研究高速铁路技术。1990年,铁道部完成了《京沪高速铁路线路方案构想报告》。但问题是,20世纪90年代的中国并不富裕,高铁项目又是典型的大投资、高科技、重资产项目。所以,当年的中国铁路界、科技界围绕着高铁问题展开了一场长达数年的大论战。
在这场旷日持久的论战中,支持传统意义上高铁的“轮轨派”、倾向于激进发展的“磁浮派”和认为中国不应该快速发展高铁的“缓建派”围绕高铁问题展开了极其激烈的交锋。最终,在决策层综合考虑下,一个折中的方案被确定了下来:中国不可以放弃发展高铁,但也不能一开始就大规模建设高铁,而是应该“小步快跑”地在局部地区试验高铁技术。于是,在那个充满了争论和迷茫的20世纪90年代,两条足以写入中国高铁发展史的线路诞生了。
两条特殊线路,成为中国高铁的“起点”。第一条线路就是“广深铁路”。打开中国地图,目光望向南方,我们就能知道为什么当初会选择广州到深圳的铁路作为实验线路——深圳再往南,就是香港,换句话说,深圳就是内地铁路的最末梢,在这个路段进行试验,不会干扰干线的车辆运转。而且,广深段铁路以客运为主,每天只有10列货运列车通过且都是夜间运行,客货列车自然分流,试验环境简单纯粹。
另外,90年代的珠三角地区已经颇为富裕,在此地试验高速列车,当地民众有钱来乘坐,还能顺便研究一下商业运作上的课题。广深铁路在中国铁路界还有最重要的意义,它是中国当时技术水平最高的线路,全线几乎所有设备都采用了90年代的最高技术标准。全封闭、完全电气化、三线并行只是小儿科,在那个内地还在用老式蒸汽机车的时代,广深铁路已经用上了法国进口的计算机调度系统——如此优越的条件,使得它成为早期中国动车组列车的试验场,早期的十几款国产动车组列车几乎都在此地进行过试验。
不过,广深铁路虽然出名早,但局限性也很强:它太短了——只有区区147千米。尽管路线条件优越,能满足绝大多数200千米以上时速列车的运转,但这条线路本质上仍然不是高铁,还是一条被魔改的“既有线路”。
更大意义上促进中国高铁发展的,是第二条线路——从秦皇岛到沈阳北的“秦沈客运专线”(以下简称“秦沈客专”)。不过,这里还有一个小插曲:秦沈客专的上马,多多少少有点深藏不露的意思——它诞生于“高铁论战”最激烈的时期,明明是按照高铁标准进行的设计,但为了避免过度曝光引来议论,只好谦称自己是“客运专线”。
1999年夏季,秦沈客专正式开工。当施工队伍开始建造的时候,人们才真正感受到了国家决定修建这条线路背后的雄心壮志:根据秦沈客专的设计标准,全线最小曲线半径为3500米,困难处3000米。而业内人士都清楚,普通铁路只需要1000米的曲线半径即可,即便是160千米时速的准高速线路也只需要2000米的曲线半径。显然,他们即将建设的根本不是什么普通的客运铁路,他们修的是货真价实、如假包换的“高铁”。因此,秦沈客专,也就成为中国高速铁路“不愿提起的”起点。
十几年后在中国高铁建设中大显身手的十几个中铁系工程局,几乎全部参与过秦沈客专的建设。后来修建京沪高铁的技术专家里,有90%都参与过秦沈客专的设计。另外,为了完成秦沈客专的建设,他们还开发了多种新型工程建设装备、新型材料、新型工艺、新型电子系统……秦沈客专,简直就是一个“高铁迷你全要素训练基地”。也难怪很多人都将秦沈客专称呼为中国高铁的“黄埔军校”。
恰恰因为秦沈客专的成功,中国铁路“提速”的战略也从原先的“既有线提速改造”变成了“新建高速铁路”。
中国铁路的技术水平相对国外已经产生了“代差”,秦沈客专的顺利竣工,意味着我们高铁技术逐渐成熟。得益于秦沈客专的建设,中国的铁路工程师们掌握了从桥梁到轨道、从信号到电网等高速铁路专用设备的技术。随着高铁科技树上的一个个节点被相继点亮,我们距离实现高铁梦越来越近了。但当工程师们充满激情地勾画未来中国高铁壮美蓝图的时候,一个非常现实的问题摆在了他们面前:路有了,车呢?车怎么办?
当年的铁路人对这个问题的解决方案是:自己造!和普通铁路不一样的是,高铁必须使用动车组列车。通常我们在铁路上见到的列车,不论快慢,编组形式都是一样的,前面一个火车头提供动力,牵引着后面无动力的车厢前进。这种编组方式的好处就是简单快捷,只要车头拉得动,只管往后挂车厢即可。车头拉不动也不要紧,往前面再挂一个车头就可以了。但这种列车存在着一个致命的缺陷:因为全靠火车头来牵引,列车整体动力不足。
我们还没有富裕到车头无限多、随便用的程度,并不是所有线路的所有列车都有资格靠挂两个车头来拉的。对于一列客车来说,如果只靠车头来拉,加速过程就显得格外漫长。一旦遇到爬坡路段,速度衰减更是严重。更重要的是,传统列车到站后如果需要返回,往往需要让车头先脱钩,然后绕场一圈后再挂到另一端,这个过程可能需要几十分钟。
而动车组就不存在这样的问题。以今天全球闻名的国产CR400AF“复兴号”动车组来说,每列有8节车厢,按照“四动四拖”编组——8节车厢里有4节可以提供动力。因此,动车组多多少少有点“看着有点瘦,脱了全是肉”的意思——当年中国货运的主力机车、一看就孔武有力的“韶山4型改”的持续功率才6400千瓦,而看似轻巧精致的“复兴号”,其持续功率则可以突破1万千瓦。
在高速铁路上,动车组列车是唯一的选择。实际上,中国铁路界对动车组的研究早已有之。早在1958年,在吃透苏联柴油机技术的基础上,我们就独立研制成功了一款名为“东风一号”的柴油动车组,但由于当时底子太薄,“东风一号”故障频发,问题极多,最后不得不除名退役。值得一提的是,“东风一号”所使用的柴油主机DV12A的根子,就是苏联T-34坦克的主机V-2-34。夸张点说,“东风一号”其实用的是坦克发动机。
“东风一号”之后,我们又从匈牙利进口了几列NC3柴油动车组,但这款进口车的体验并不好,反馈极差,最后也只能用到报废了事。虽然上述这些也都是动车组,但不论是从性能指标还是技术上都过于落后。中国现代意义上高铁动车组发展的开端,其实是1997年。
1997年4月,中国铁道部正式下达了《200公里/小时电动旅客列车组设计任务书》,主要目标是研制一列运营速度为200千米/小时,最高试验速度达到220千米/小时,并能用于商业运营的电力动车组。任务下达,各方便立刻行动了起来,株洲电力机车厂、长春客车厂、四方机车车辆厂、唐山机车车辆厂、浦镇车辆厂、株洲电力机车研究所……这些中国铁路系统内鼎鼎大名的企业联合起来,花了两年时间,终于生产出来一款符合要求的产品——DDJ1型“大白鲨”电力动车组。
但说实话,从外观来看,DDJ1和传统印象里的动车组差距很大——更像是把一辆电力机车拆掉换脸,然后在尾巴上再加一个司机室。这一列车之所以如此重要,是因为它成功地验证了动车组所需的种种技术。几乎在与“大白鲨”研制同期,中国铁路界掀起了一阵研制动车组的高潮——谁都知道,中国铁路的未来必是动车组的天下。“NYJ1”“春城”“新曙光”“蓝箭”“中原之星”……铁路系统在这个时期内开展了十余个不同的研发项目。
但很可惜,中国铁路的发展史最终证明:这些项目实际上扮演的都是“探路者”角色,它们为中国高铁动车组尝试了不同的技术路线和设计理念,几乎踩遍了所有的路,但自己最终却没能“上位”。而恰恰是这些没能“成功上位”的项目,成功地为中国铁路训练了大批拥有高铁动车组设计能力的科研技术人员。而这一批项目里最先进、最著名的,便是传说中的“中华之星”。
高铁前传:“中华之星”
“中华之星”动车组,代号DJJ2,是中国铁路史上的一个传奇。“中华之星”诞生于中国铁路大论战最高峰的时候:1998年6月2日,当时的国务院总理朱镕基在两院院士大会上询问院士们“京沪高铁是否可以采用磁悬浮技术”。从此,中国铁路界就出现了关于高铁的两种意见:“磁浮派”和“轮轨派”。前者以科技部为主力,认为中国应该直接采用最先进的磁悬浮技术,直接超越西方普遍采用的轮轨高铁;后者则是以铁道部为主力,认为磁浮技术风险大,且无法和现有线路兼容。
双方的论战一日比一日激烈。很快,这种争论便不再局限于纸面的学术争论,而是演化成了现实中的较量,双方都急于靠具体的项目来证明自身的正确性。最终,“磁浮派”们拿出了上海浦东机场磁浮线,而“轮轨派大本营”铁道部祭出的便是“中华之星”。2000年初,铁道部正式向国家计划委员会提交了一份《270km/h高速列车产业化项目报告》,下半年,原国家计委准许立项。
2001年4月,“中华之星”的研发工作正式开始了。作为“轮轨派”的“决胜兵器”,“中华之星”的规格相当之高——铁路系统内赫赫有名的4家大型机车车辆生产企业、4家核心研究所、2所相关大学全力投入了研发——因此,“中华之星”项目也获得了另一个颇有时代特色的代号“442工程”。
除了超豪华的技术团队,“中华之星”本身也是当年的顶级配置——全列总计11节车厢,动力集中在首位的动力车上,中间是9节无动力车厢。这9节车厢里包括2节一等座车、6节二等座车以及1节专用的酒吧车。是的,在那个绿皮车占据主流的时代,“中华之星”上居然带着酒吧车。
技术性能上,“中华之星”堪称是“集中国铁路百家之长”:“中华之星”的动力系统,来自之前研究的DJ2“奥星”机车,总功率9600千瓦,单纯从力量上来看,已经逼近了今天“复兴号”的水准。“中华之星”的辅助电路已经开始采用IGBT芯片和计算机控制。“中华之星”的控制系统,已经实现了完全的计算机和网络化,可以实现实时采集车辆数据,利用网络通信控制车辆各个单元。“中华之星”没有辜负大家对它的期望——2002年9月,“中华之星”在北京酒仙桥附近的“环形铁道”完成最后的组合及调试。同年11月27日,“中华之星”抵达了秦沈客专,开始进行高速试验。
中国最强的线路和最好的列车,终于合体了。当天,“中华之星”便创下了中国铁路史上的速度纪录——时速高达321.5千米/小时——这个纪录直到2008年才被京津城际铁路的“和谐号”打破。“中华之星”的速度纪录当场便被上报了铁道部,当时的铁道部部长傅志寰听了很是激动,当即便决定第二天亲自体验一下,而意外便在此时发生了。
在傅志寰部长登车前,为了安全起见,项目人员对“中华之星”进行了一次空车测试。测试的前半段一切正常,但就在列车返程归来、距离基地只有数百米的时候,出大事儿了!轴温报警系统警报大作,系统显示,车辆的一根车轴的轴温高达109摄氏度,属于A级事故。所有人都震惊了。
停车之后,负责车辆设计的工程师甚至直接钻到了车底,用手持测温仪再进行一次检测——温度依旧居高不下。得知消息的铁道部领导只能决定:停止试验。
实际上,轴温的问题还是其次的,真正值得我们深思的是检测系统:按照标准,轴温一旦高于车外气温45摄氏度时,系统就要报警,但人们接到轴温报警的时候,轴温已然高达109摄氏度。这是个不可思议的温度,因为它意味着车外气温应该有65摄氏度!别忘了,当时是11月底,地点还在中国东北!
这意味着当时不仅仅是轴温有问题,甚至连检测系统都不太靠谱。谁也想不到,从11月27日到11月28日,只用了一天时间,“中华之星”便从巅峰跌落了谷底。2004年,铁道部开始公开招标引进高铁技术,“中华之星”因为在试验中表现不佳,率先出局。
在此后的日子里,它只能在秦沈客专上空载往返,走完后续的考核流程。2005年8月,“中华之星”正式在秦沈客专上投入使用,不仅不能跑高速,而且还被分配了一个“L517/518”的车次——L,即临时客车,是铁路客运谱系里地位最低的存在,这意味着这趟车随时都有可能被取消。2006年,“中华之星”正式停运,后来几经辗转,最后被一分为二,分别保存在北京东郊的中国铁道博物馆和沈阳铁路陈列馆。从某种意义上来说,也算是给了这列“传奇列车”一个体面的结局。
以上的内容,就是从20世纪90年代到21世纪初期中国铁路发展的一个小小侧写。这段日子并不好过,其间充斥着各种挫折和痛苦。但我们应当铭记这个特殊的时期,因为对中国高铁而言,这段时间是它蹒跚学步、准备发起冲锋的前夜。尽管这段时期我们设计的所有车型几乎都因为故障率高而最终未能“上位”,但从长远来看,这段波折对中国高铁未来的发展大有裨益。
首先,在这段时期里,中国从系统层面上掌握了高速铁路技术。广深铁路、秦沈客专,这两条铁路的改造、建设工作为我们点亮了高铁科技树上的一个个节点,大到铁路整体应该怎么设计,小到该用什么样的桥墩、道岔、电线等设备,再到配套工程机械研制和人才梯队训练——多亏了这两条铁路,我们用最小的成本,完成了最大的任务。其次,在这段时间里,中国在动车组设计上交够了学费——铁路部门早早地就意识到,买是买不来技术的,技术只能靠学习和创新。并且,我们终于认识到了一个真理:想获得领先别人的技术,唯有创新这一条路可以走。
平心而论,以2001年的条件,我们真的很难制造出一辆堪用的高铁列车。技术不是天上掉下来的,也不是靠任务、命令或者“精神原子弹”就能逼出来的,技术离不开积累。纵观整个中国铁路发展史,正式的动车组研究和高铁研究几乎同步开始。换句话说,在20世纪90年代之前,我们根本没有在动车组技术上投入过什么像样的资源,也没有积累什么先进的技术,更没有训练一支具有动车组设计能力的科研团队。举个例子来说,业内人士都知道适合高铁的高速动车组应当使用“交流—直流—交流”的方式进行传动,但中国的交流传动技术直到1996年才实用化,落后发达国家20多年。
那些早期的动车组,几乎都是“部件国外进口,整车国内组装”,我们获得的只有那些重要部件的产品和图纸,既不知道“为何要这样设计”,也不知道“怎样制造出来”。但这一切都是值得的,这些不成熟的设计,这些只造了一辆便停产的样车,恰恰是完美的“技术平台”——“中华之星”上的很多设备的设计经验,都来自先前研制的“奥星”“蓝箭”等不太成熟的产品。正是这一个个不成熟的产品,为中国高铁搭建了一个踏踏实实的阶梯,沿着这条阶梯一路上行,中国高铁最终迈进了下一个时代。
“跨越式发展”
中国铁路客车乘坐体验的剧变,始于2008年前后。2008年之前的中国铁路,大概也就比今天的印度铁路好一些。2008年之后的中国铁路,大概仅次于日本、德国,虽然没有它们那么发达和舒适,但不论是速度还是体验,都已经优于全球绝大多数国家。
在世界铁路发展史上,中国铁路的这种变化堪称奇迹。而带来这种“奇迹”的东西,就是著名的“和谐”系列——不仅有著名的“和谐号”动车组列车,还有“和谐”系列大功率电力机车(HXD),以及“和谐”系列大功率内燃机车(HXN)。归根结底,没有当时那场轰轰烈烈的技术引进,就没有今天的高铁时代。而如果没有当时中国铁路人对“技术自主可控”的坚持,也就没有今天独步天下的中国高铁。
2003年,铁道部提出了一个即便是在今天看起来都非常不可思议的宏大口号“跨越式发展”,即:利用发达国家的现成经验,在此基础上实现自己的发展及超越。同年,另一个重量级方案也走到了世人面前——《中长期铁路网规划》。这是一个在当时看来宏大到近乎吹牛的规划——中国高铁要“四纵四横”——在全国范围内建设数十条高标准的高速铁路,最终使中国铁路实现“客运高速、货运重载”的目标。短短几年之前,中国铁路人还在为是否修建京沪高铁的事情而争论不休,没想到几年之后,中国铁路人已经决心大规模修建高铁网了。这,就叫“跨越式”。
但对当时的中国铁路而言,要想实现“客运高速、货运重载”的目标并不容易。线路条件上的差距暂且不论,单从车辆上来看,当时中国铁路的车辆技术已经完全落后于时代——2002年,第五次大提速开始,一大批新锐车辆上线使用——但很遗憾,这些车辆几乎处于“服役即落后”的状态。而主要的瓶颈,就是中国电力机车的传动技术。当时,中国铁路基本已经完成了电气化,不论客运还是货运,动力更强的电力机车都已经成为主力车型,但仍然有一个问题困扰着中国电力机车——如何从“交直传动”跨越到“交直交传动”。
电力机车从接触网上输入的都是交流电,但这种电力是无法直接用在车辆上的。当年的中国铁路机车仍然采用传统的“交流传动”,利用整流器输出直流电,然后驱动车辆的直流电动机工作——这就是所谓的“交直传动”。而更先进的传动方式,则是“交直交传动”,也就是所谓的“三相传动”——整流器输出的直流电并不直接作用于电动机,而是通过逆变器输出成为适合三相交流电机的交流电。
由于公式,牵引力=摩擦系数×黏着变量×机车重量,其中,摩擦系数、机车重量都相对固定,要想提高牵引力,唯一的突破口就是改善黏着变量。而突破这一环的方法,就是攻克“交流传动技术”——直流电机可以形成的黏着系数大约只有0.45,而交流电机最终能形成的黏着系数则高达0.9。举例来说,当年中国铁路货运的主力机车SS4G,仍然采用交直传动,双机功率6400千瓦。而欧洲同期投入使用的ES64型电力机车已经运用了“交直交传动”,单机功率也是6400千瓦。
一言以蔽之:当时中国铁路机车技术与国外先进水平差距极大,必须立刻开始高速追赶。不过,志气虽高,但当时中国铁路的能力属实有限,如果坚持使用自研技术来追赶世界先进水平而非引进,恐怕中国的高铁时代要晚到来10年。
2004年,当时的中央决策层在研究了中国铁路机车车辆问题之后,最终提出了一份名为《研究铁路机车车辆装备有关问题的会议纪要》的文件。也就是这次会议,定下了一个极度重要的原则:“加快我国铁路运输装备现代化,要按照引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌的总体要求,力争在较短时间内,使我国机车车辆生产能力达到世界先进水平。”
中外高铁谈判之所以成功,是因为对方陷入了“内卷”。
中国“四纵四横”的高铁规划已经确定,而高铁相关的车辆却一直没有到位。因此,当铁道部宣布要搞技术引进之后,所有人都知道:市场上即将出现一个天文数字级别的高铁订单,中国将是全球高铁产业最大的市场。果然,中国提出一次性招标采购140列动车组列车——这是世界高铁历史上最大规模的一笔订单。从欧洲到东亚,全世界的先进高铁列车生产商都躁动了起来。
但对中国铁路来说,情况有点尴尬。尽管我们确定了“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,但落到现实中,要想保证执行不走样,我们也需要付出巨大的努力——稍不注意,就有可能走了“合资汽车”的老路——当年中国汽车产业也曾经和外国企业合作,也希望用国内广阔的市场换取外国的先进技术,结果,市场和技术都是别人的,我们什么也没有拿到。
之所以会发生这种事情,用今天的话来说就是“内卷”。当某家厂商为了获取技术,和外国厂商斗智斗勇、打得不可开交之时,另一家厂商却偷偷“卷”了起来。为了尽快生产更先进的产品占领市场,它们大幅度降低自己的底线,从而获得了外国先进产品的生产授权。短期来看,这种行为的确让企业赚了个盆满钵满,但长期来看,这种行为彻底毁掉了中国的本土汽车产业。
外国厂商绝不会轻易就将核心技术奉上,那些和外国厂商艰苦博弈的厂商之所以如此费心费力,就是为了获得真技术。而那些一心只追求短期利益的厂商,虽然和外国厂商迅速达成了合作,但从此彻底沦为了别人的组装厂。说白了,“技术引进”谈判的核心是“供需”——众多零散且需求相近的企业,彼此之间必然互相争斗,进而引发“内卷”——总有人不惜牺牲底线也要“卷”起来。而为了避免这种事情发生,铁道部的决策是:让别人去“卷”。
具体来说,铁道部在这次大规模技术引进之前就实施了所谓的“战略买家”策略。铁道部规定:全中国数十家铁路车辆生产厂商中,只允许外商和6家核心企业进行合作。一旦发现有这6家企业之外的中国企业接触外商,铁道部将立刻出手予以惩戒。另外,铁道部还公布了“高铁大单”的“投标资质”:第一,必须是注册在中国的厂商——堵死了那些想直接插手的外国厂商;第二,必须和中国企业签订了技术转让合同——堵死了那些还想把技术藏着掖着的外国厂商;第三,必须有200千米时速以上动车组列车的研制经验——堵死了那些没经验但想尝试一下的厂商。
这一番操作下来,国内市场上的本土玩家大幅度精简,形成了一个“意志上齐心协力,行动上整齐划一”的集体,杜绝了“内卷”的可能性,而外国厂商却为了获得和这6家企业合作的机会“卷”了起来。最终,外国厂商如果希望吃到这笔大单,就必须和指定的中国厂商合作,签署技术转让协议,否则就无缘于此。为了防止有人偷奸耍滑,铁道部还专门设立了一个名为“技术转让实施评价”的评估机制——它评估的指标是中国企业掌握技术的情况——只要中国企业没掌握核心技术,那么就不算完成了技术转让,就不能参与高铁招标。
简而言之,想进入中国市场,就必须留下技术。
中国人怎么学习“高铁技术”
铁道部公开招标,意味着中国高铁走出了“引进先进技术”的第一步,而“联合设计生产”的落实,就需要之前提到的“技术转让实施评价”作为保证——这套机制保证了外国厂商能倾囊相授,教会“中国学生”关于高速动车组的一切知识。
整个“教学”过程大概可以分为3个阶段:第一阶段,主要培养“中国学生”的设计能力——我们会派出一队技术人员前往国外学习相关知识,然后和外国厂商的工程师们一起搞设计。设计完毕后,我们还需要全程跟着,学习别人如何制造、组装。这个阶段结束的标志,是进口一列外国原厂原装生产的动车组列车。第二阶段,主要是培养“中国学生”的制造能力——外国厂商此时不会再发来整列列车了,只会发来足够生产两列火车的零件,然后由受过培训的中国工程人员们在本土完成组装。国外技术专家在这个阶段扮演的是“辅导老师”的角色,负责在生产制造过程中给我们提出指导意见。第三阶段,主要培养“中国学生”的自主能力——这个阶段,连零件都需要我们自己设计、制造、测试了。这也是3个阶段里最漫长的一个阶段,一列动车组列车有数万个零件,背后是几十、上百家厂商,在第三阶段,这些厂商也必须跑步跟上——否则,我们仍然只能靠国外进口的零部件生存。
三阶段学习的成果非常显著,中国迅速地获得了世界先进的动车组设计、制造能力。在短短数年时间里,与加拿大庞巴迪公司合作的CRH1系列,与日本川崎“联合体”合作的CRH2、与德国西门子公司合作的CRH3系列动车组、与法国阿尔斯通公司合作的CRH5系列动车组,同时在中国大地上飞驰了起来。但仅仅做到这样,恐怕仍旧无法让人满意。哪怕武广高铁开通之后,CRH3和CRH2C在上面跑出了时速350千米的世界最快运营速度,总还是感觉差了那么一点意思。毕竟,尽管是联合设计,可绝大多数东西还是站在别人的肩膀上设计出来的。最好,还是要有一个我们自己搞出来的东西。
实际上,“争口气”的需求倒在其次,在中国铁路的高要求下,即便是引进技术生产的列车也多少有些力不从心——京沪高铁设计运营时速高达380千米,而CRH2只能跑350千米。然后,CRH380系列便诞生了(380的意思就是“运营时速380千米”)在笔者个人看来,CRH380系列的出现,是一个非常重要的分水岭。在它之前,中国铁路的要求低于引进列车的性能,引进列车完全可以满足我们的需要。而它的出现则表明,我们的要求已经高到了外国同行无法满足的地步。
为了满足中国高铁更高的要求,我们开始在CRH2的基础上进行磨改:动力上,CRH2使用的是三菱或日立公司生产的电机,最大功率9600千瓦。CRH380系列则使用湖南株洲电机厂或山西永济电机厂生产的电机,在最强状态下,功率可以达到2万千瓦以上。外观上,为了追求更快的速度,CRH380的车头长度达到了12米,比CRH2还长了3米,整体看上去更加尖锐。因此,CRH380AL的试验速度远超先前CRH2的350千米/小时纪录,达到了令人生畏的486千米/小时,即便是运营速度,也可以满足京沪高铁380千米/小时的要求。
从此时开始,中国高铁列车的设计能力,终于进入了世界一流水平。
奠定地位的“超级列车”:“复兴号”
尽管CRH380系列已经足够优秀,且已有的CRH1/2/3/5系列车也足以满足中国铁路运输的要求,甚至还经受了多次“春运”考验,但这一系列车型仍然留下了许多麻烦的问题。
前文已经介绍过,CRH1/2/3/5这几种车型的原型平台分别来自加拿大、日本、德国、法国。不同的国家、不同的厂商意味着这些车辆所使用的标准和零件也都不相同。但这些车辆却同时都在中国的高铁网上奔驰着——这简直是“后勤噩梦”——由于同时要为4种车型进行检测和维护服务,全国各地的高铁运用所、高铁维修中心都需要为这4种车型准备足够的备用零件,工人们要学习4种车型的相关知识,司机也要学习4种列车的驾驶方法。
这还没考虑到中国辽阔国土带来的超大温差及其他环境因素。以行驶从北京西到广州南的列车为例,隆冬时节北京的气温可以低至零下十几摄氏度,而同时广州的气温则可能为20摄氏度。如此一来,维护成本、工人负担大大增加,同时也增加了出错的概率,影响效率和安全。
从根本上来说,还是因为高铁的标准不统一——毕竟,这些列车都是引进技术的成果,尽管优秀,但标准还是别人的。只有统一标准,才能避免后勤维护上的尴尬局面。于是,中国铁路做出了一个重大的决定——研制中国标准动车组列车,简称:标动。
2012年,在中国铁道科学研究院的牵头组织下,联合中车集团及多家科研机构和企事业单位,“中国标准动车组列车”项目正式启动。标动的出现,意味着未来高铁司机、检修工人的负担将大大降低,同一速度等级之间的列车可以互联互通,实现灵活调度。这才是真正做到了“全国一盘棋”。2016年7月15日11点20分,两列相向而行的中国标准动车组在郑州到徐州的线路上以420千米的时速完成交会,两列火车之间掀起的“列车风”使得车窗在一瞬间承受了近2000帕的压强,但车内的人员和设备都未受到影响——这是世界铁路历史上最严酷的一次列车交会试验,也标志着中国标准动车组的超高性能和品质,更意味着中国开始朝着前所未有的400千米时速的高铁迈进。
2017年6月,标动正式亮相,并被命名为“复兴号”,代号CR400——它完全由中国工程团队设计、制造,中国标准总计254项,占比达到84%,80%的零部件为自主可控的国产产品,寿命和性能都远超之前的“和谐号”动车组。
到2016年底,中国的铁路里程已经超过12.4万千米,高铁里程2.2万千米,比全球其他国家高铁里程的总和都长,拥有超过2500列动车组,每列车的造价在1.6亿元左右。如果在未来能够将其全部替换为中国标准动车组,将会带来超过4000亿元的国产替代空间。
2022年,中国中车已经成为世界铁路车辆领域毫无疑问的“头号玩家”,中国高铁也走出国门,成为代表中国制造业的一张“金质名片”——从“中华之星”到“复兴号”,我们走了整整20年。