技术，世界领先

　　2008年，中国第一条高铁京津城际高铁正式开通，“中国速度”成为新时代的标签。运营至今11年，高铁已经成为百姓出行的“日用品”。

　　从车辆到线路，从制动到通信信号……冲破技术壁垒，中国高铁惊艳世界。从洋技术到“混血”，再到纯正中国血统，中国高铁技术实现了从“技术消化”，到“自主创新”，再到“科技输出”的跨越。

　　凝聚几代中国铁路人的心血，中国高铁拥有完全自主知识产权的标准体系和技术体系，已达到世界一流水平，中国高铁终于在新时代实现了从“追赶者”向“领跑者”的角色转变。

从“跟跑”到自主创新

　　1978年10月22日可以看作中国高铁故事的起点。

　　这一天，邓小平乘坐日本新干线后感慨：

　　“就感觉到快，有催人跑的意思，我们现在正合适坐这样的车。”作为中国改革开放总设计师，邓小平的一句话掀开了中国的高铁篇章。京沪高铁采取轮对技术还是磁悬浮技术经过了十年的大讨论，当时受限于经济水平和工程技术能力，直到1999年，铁道部才动工了中国第一条试验性高铁线路———秦沈客专线。

　　2003年3月17日，铁道部发表了《抓住新的历史机遇，努力实现中国铁路跨越式发展》文章。文章指出，跨越式发展有两大积极意义：一是以较短时间、较少成本走完发达国家的铁路发展历程；二是在发展过程中跳过过渡期的投资，充分利用后发优势赶上国际先进水平。在跨越式发展战略指导下，中国渴望在全球化时代被世界认可，乃至赶超西方发达国家，高铁正是这种渴望的载体。

　　2004年1月1日，国务院通过了《中长期铁路网规划》。规划到2020年，全国铁路里程将达到10万公里，将建成“四纵四横”客运专线，这便是今天高铁主干网络。对于这份规划，全世界所有的铁路技术公司无不动心。各家高铁公司看准了中国高铁发展的大市场，纷纷拿出拳头产品当作中国市场的敲门砖。在“以市场换技术”的策略下，中国高铁成功地迫使川崎重工、西门子等国外厂商降价，让中国在短时间内以较低的成本掌握了高速动车组多项关键技术和配套技术。

　　但2004年6月17日，铁道部又发布了《时速200公里铁路动车组项目投标邀请书》。这份标书的精妙之处在于，它指定了投标企业必须是中外合资企业。而其真实用意，就是逼中国企业向外企学习国际先进技术。

　　一年后，原铁道部启动了第二轮招标，这次招的是时速300公里以上列车，也就是今天的高铁。第二轮招标中，西门子与唐山客车（北车）达成了单车2.5亿元人民币、技术转让费8000万欧元的协议，技术转让的内容非常完整，相当于德国人手把手教中国人如何设计高铁。

　　而日本联合体早已声明，不会出售时速300公里以上高铁技术，南车四方决定在时速200公里的平台基础上自主研发时速300公里高铁。

　　值得欣慰的是，凭借科研团队、工程师团队和产业工人的辛勤付出，所有中国企业都交出了完美的答卷。唐山客车在三年之内就实现了西门子Velaro动车国产化；南车四方也如约拿出了时速300公里的自研列车。其中南车四方开发的CRH2A平台经过进一步技术升级，成为了今天高铁的主力车型CRH380系列。

　　2008年8月1日，为迎接北京奥运会，中国第一条设计时速350公里（后因甬台温动车事故降速为300km/h）的高铁线路——京津城际高铁正式运营，中国企业已经熟练掌握了国际四大高铁巨头的先进技术。

　　也就是在这一年，铁道部与科技部联合启动了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，真正定下中国高铁自主创新的基调。

　　该计划是我国第一次全面系统、目标明确地开展高速铁路核心装备与系统研发，涉及高速列车以及高速铁路全部关键系统装备，包括整车集成、空气动力学、承载系、走行系、传动和制动系、列车控制网络、牵引供电、关键材料及零部件、列车运行控制、高速铁路运输组织十个大项目。

　　“拥有自主知识产权，体现世界最高水平，符合中国国情。”这是当时联合行动计划专家组提出的目标。

　　从2008年到2012年这一阶段，被欧洲人称为“中国高铁革命”，诞生了“和谐号CRH380系列”高速列车。而2012年至今，中国高铁进入持续创新阶段，在“和谐号380系列”平台技术的基础上继续拓展创新。

　　中国铁路上海局集团有限公司正高级工程师曲思源告诉记者，中国动车组的发展主要经历了三个阶段，第一代主要以时速200—300km的“和谐号”动车组为主，第二代是时速350km的“和谐号”高速动车组，“复兴号”中国标准动车组则是第三代。“中国标准动车组与CRH系列动车组的区别，一是形成了中国标准体系，而非欧标、日标；二是自行设计、自主研发，拥有全面自主知识产权。”

“基建狂魔”保驾护航

　　2015年9月1日5时32分，Ｄ7601次动车组由沈阳站开出驶向丹东站，沈（沈阳）丹（丹东）高铁正式开通运营。

　　乘坐沈丹高铁，一路上除了欣赏两侧的秀美山川，更多的时候是体验过桥穿山。据了解，由于沈丹高铁沿线多山地丘陵，在设计上以桥梁和隧道结构为主体，桥隧比达81%。沈丹高铁建成通车，标志着继2012年12月1日哈大高铁成功运营之后，我国在高寒地区的高铁轨道路基建设技术更加成熟。

　　事实上，我国在高铁桥梁、隧道等线路基础设施建设能力居于世界前列。我国铁路基建施工设备自主化程度高，能够应对各种复杂、凶险的地质条件，被网友昵称为“基建狂魔”。

　　曲思源告诉《新民周刊》，在高铁路基施工中，中国铁路攻克了地基处理、路基填筑、边坡防护、沉降变形观测评估等关键技术难题，研发了施工装备，形成了成套施工工艺。针对不同地质条件，选用了强夯、搅拌柱、旋喷桩、岩溶注浆、挤密柱、CFG柱筏板复合地基等不同方法，相继解决了武广高铁岩溶、郑西高铁湿陷性黄土、哈大高铁防冻胀等技术难题，地面沉降得到有效控制。

　　“我国地域辽阔，气候与地质条件非常复杂。我国高速铁路土建技术，主要源自于长期经验的积累，是自主开发的结晶。在线路技术方面，我国高速铁路采用道床和路基强化技术、无砟轨道、无缝道岔、跨区间超长无缝线路等，提高了轨道平顺性、刚度均匀性，大大减少了维修工作量，既保证了高速行车安全，又满足了旅客舒适度的要求。”曲思源进一步说明，“同时，我国高速铁路还建立了严格的线路状态检测和保障轨道持久高平顺的科学管理系统。在无砟轨道领域，我国高速铁路全力推进CRTSⅢ型板式无砟轨道系统自主研制工作，系统开展设计理论、结构设计、工程材料、制造、施工和养护维修技术研究，形成了具有自主知识产权的高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道技术体系。”

　　我国从20世纪80年代初就开始进行“车—线—桥”动力相互作用理论和应用研究，建立和发展了多种分析模型，制定了相应的评定标准，并通过多年科研攻关和工程实践，掌握了高速铁路“车—线—桥”动力响应作用机理。

　　在桥梁方面，南京大胜关长江大桥就是坚持自主创新，超前开展了高强度Q420qE结构钢应用、道砟整体桥面结构分析、长大跨度桥梁钢轨伸缩调节器与梁端伸缩装置、大吨位球形支座、多线铁路疲劳验算荷载和损伤系数、抗风性能、新型主桁构造细节受力分析及施工控制，钢梁制造技术，大跨度连续钢桁拱桥施工成套技术，长吊杆减振抑振技术，主墩基础防撞设施等十多项科研专题研究，取得了多项拥有自主知识产权的发明专利，拥有了一批有创新的、可纳入标准规范和可推广的新成果。

　　目前正在江苏镇江建设的五峰山长江大桥是我国首座公路铁路两用悬索桥。大桥的建设已经到了主缆架设阶段，施工人员需要在长江上的百米高空，利用空中搭起的临时通道进行高空作业。五峰山长江大桥全长6.409公里，主跨1092米，共有两层桥面，上层为双向八车道高速公路，下层为四线铁路客运专线。大桥的下部结构施工已经完成，正在开展上部主缆架设。由于主缆今后将起到挂设悬索的作用，因此主缆架设也是整个建设过程的重中之重。镇江五峰山长江大桥是继南京长江大桥、沪通长江大桥之后的长江江苏段第三座公铁两用大桥。作为连镇铁路跨越长江的关键工程，五峰山长江大桥是我国首座公铁两用悬索桥，同时也是世界上跨度最大、运行速度最快、运行荷载最大的公铁两用悬索桥。

　　此外，高速铁路桥梁基础沉降控制技术、高速铁路桥梁支座应用技术、高性能混凝土材料应用技术、岔区桥梁结构设计建造技术等，这些关键技术，在我国的高速铁路桥梁建设中，发挥了重要的作用。

　　在建设实践中，多年来，中国铁路攻克了大断面黄土隧道、江河水下隧道、高压富水岩溶隧道等复杂地质条件下的隧道设计和施工技术难题，成功建造了一批具有代表性的高铁隧道工程——

　　最长的高铁隧道——石太客运专线太行山道。隧道全长27.8km，最大埋深445m。

　　隧道设置了运营通风和发生火灾时的防灾通风设施最复杂的高铁隧道——浏阳河隧道。京广高铁浏阳河隧道位于长沙市境内，长10.11km，穿越城市、河流、高速公路。

　　最密集的高铁隧道群——大瑶山隧道群。

　　中国第一座水下高铁隧道——狮子洋隧道。穿越珠江口狮子洋河段，水深流急，隧道水压高，地层渗透性大。中铁隧道局集团采用水底“地中对接、洞内解体”的盾构施工方法，为国内首创，展现了盾构施工的专业优势与技术实力。

度过危机，跨入5G时代

　　京津城际高铁开通的同年，天津的剧场演出场次、观众人数、演出收入都比开通前增长了20%以上，工艺品的销量增长超过50%，天津商家真真切切感受到了高铁带来的巨大人流量。

　　各地方政府、银行、投资机构看到成功案例后纷纷主动与铁道部合作。但当技术、资金、经济效益等问题都迎刃而解的时候，安全性却让中国高铁遭遇了“黎明前的黑暗”。

　　2011年7月23日，甬温线温州段发生重大铁路交通事故，D311次列车与D3115次列车追尾，造成40人死亡，172人受伤。事故原因后来经查是雷击造成设备损坏以及铁路调度失误。但是当时高铁建设正如火如荼在中国开展，铁道部和高铁事业遭遇重大信任危机。

　　曲思源坦言，高铁运营事故通常是由人为失误、设备设施故障、环境变化以及管理差错等四个因素相互影响、相互作用的结果，哪一个环节出现故障或是故障后应急处置失误，都有可能酿成事故。

　　“‘7·23’事故是一起由于信号设备先天有缺陷，设备遭遇雷击发生故障后，再加上应急处置不力等综合因素耦合引发的事故。当时，我国高铁处于开始发展阶段，很多设备加上人员素质等尚在磨合之中。”曲思源表示，事故发生后，铁路部门痛定思痛，在全路系统引入安全风险的管理理念和方法，到目前为止，高铁不论在技术上还是运营管理上都相对成熟，高铁运营安全是有可靠保障的，2017年9月21日京沪高铁成功达速到350km/h商业化运营本身就很有说服力，目前我国高铁的安全保障体系主要包括事前预防、运营过程中的安全监测检测、事故管理及应急救援等方面。”

　　但当时的高铁事业又是如何挺过来的？

　　首先，国务院撤销铁道部，将铁道部的企业职责独立出来组成中国铁路总公司。脱离了部委身份后，高铁与招致无数非议的铁道部脱离了干系。而铁路总公司交出了令人信服的调查报告，并对安全隐患做了有效修正。

　　从2013年起，国务院大力支持高铁建设，中国高铁走出阴霾，迎来了新一轮的发展。

　　2017年，我国新一代标准动车组“复兴号”投入使用，持续运营时速达到350公里，并具备时速400公里以上的运营速度储备，成为全球运行速度最快、更安全、更可靠的动车组列车。

　　高铁速度如此之快，司机根本无法凭肉眼观察路况，也因此高铁怎么跑、跑多快，什么时候停车，进哪条轨道其实都是由列车运行控制系统告诉司机来操作的。

　　曲思源告诉记者，为了适应中国高速铁路、客运专线的迅速发展和保证铁路运输安全的需要，原铁道部研制成功了“CTCS系统”（Chinese Train Control System），即中国铁路列车控制系统。

　　CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计。地面子系统由应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM－R）列车控制中心（TCC）/无线用塞中心（RBC）组成。

　　目前，中国已经实现了列车运行控制核心技术和产品的100%国产化，并且在高速铁路自动驾驶技术研发上走在了世界前列。

　　曲思源博士在接受《新民周刊》采访时表示，高速铁路是复杂的系统工程，是当今许多前沿科学技术的创新和集成，其最大的特点是高速度、高安全性、高密度和高舒适性。围绕这些特点，高速铁路运营系统主要由六大核心系统构成，分别是基础设施（工务工程、牵引供电、通信信号、动车组、智能运输（运营调度与客运服务系统等）、养护维修，各系统之间既自成体系，又相互关联、影响、匹配并协调运转。

　　我国高速铁路是技术积累到一定程度重新组合后发生的质变。例如，高速铁路突破了轮轨极限速度理论的设想，通过“交—直—交”电传动方式的技术突破，解决了大功率牵引电机在有限空间和重量下的技术难题；通过采用新结构和新材料，实现了流线型的高速车体外形、动力性能优良的高速转向架的制造和有效减轻列车重量；通过列车高速运行轮轨黏着、弓网规律探索研究，为研制牵引和制动功率大、运行阻力小、环境噪声低的高速动车组提供了条件；融现代计算机技术、通信技术、信号技术和遥感技术于一体的高速铁路列车运行自动控制系统和调度指挥系统的变革，以及轨道线路、桥隧工程技术的发展和进步等为高速列车的安全、舒适运营创造了前提条件……

　　目前世界各国都在争夺下一代无线通信5G技术的主导权，5G技术研发和标准化明显加速，竞争日益激烈。

　　曲思源表示，5G转移到高铁通信技术的应用方面，主要表现在：“第一，列车定位技术的应用。第二，网络化技术的应用，如今的高铁信号系统是一个层次分明、相互关联、功能强大的控制系统。铁路通信网络化能使指挥者全面了解辖区内的各种情况，灵活配置系统资源，保证铁路运输的高效性和安全性。第三，铁路数字移动通信技术。它是在数字蜂窝移动通信技术上加上了调度通信功能，能满足现代铁路专用调度通信的要求，为铁路运输管理和列车控制系统提供了强大的信息传输手段，能为列车提供无线上网、运行信息传输、话音以及图像交换等高质量信息传输通道。”

　　高速铁路通信基础设备共包括14个子系统，按系统功能可分为基础承载网、支撑网、业务网等3类。

　　2017年1月EUHT（京津城际高铁超高速无线通信）5G技术已经实现在京津城际高铁安装部署，在无线通信技术应用最困难的高铁环境下，实现120公里全线拉通应用。铁路部门随后专门组织了第三方独立测试，测试结果显示EUHT 5G技术在动车组每小时300公里运行速度下，切换成功率100%，数据丢包率0.41%，端到端平均传输时延6ms，用科学数据充分证明了EUHT 5G技术高可靠、低时延方面的技术性能已经达到了5G关键指标的要求。

　　“这些产业化事例表明我们自主的EUHT 5G技术已经具有世界领先地位。”曲思源告诉记者。今年2月上海虹桥站正式启动5G网络建设，成为全球首个用5G室内数字系统建设的火车站，计划在2019年9月完成5G网络深度覆盖。上海虹桥站是亚洲最大的火车站之一，每年发送旅客超过6000万人次，高峰期间单日旅客发送量超过33万人次。根据上海移动统计，2019年春运期间，虹桥火车站单日移动通信流量突破7000GB，是2018年春运期间的2.3倍。届时，广大旅客将享受到高速、便捷的各类5G网络服务。5G还将推动车站实现数字化、智能化。例如，5G低时延的特点可以让室内导航精度更高，可以在高峰期精确监控疏导人流。当然，5G车站只是5G一个典型的应用场景，5G不仅仅意味着更快的网速和更大的网络承载能力，它还是万物互联的基础。

中国技术惠及全球

　　截至2018年，中国高铁运营里程超过2.9万公里，占世界高铁总里程的66.3%。

　　复兴号的问世，标志着中国高铁事业拥有了完全自主研发最先进平台的能力，中国高铁不仅是世界高铁产业的领头羊，还是中国制造的最好名片。

　　但曲思源也坦言，鉴于高铁技术的复杂性，要想完全掌握全部技术，“哪个国家都做不到，日本、德国和法国部分产品也都是需要进口，高铁技术产品应该是一个国际大供应链”。他同时认为，高铁技术的彻底国产化也没有必要，“据我所知，我国板式轨道、列控系统、逆变器、变流器、电动机等国产化程度已经很高，还没有掌握的有部分轴承、车轮等，高铁的国产化需要整个国家装备制造业和电子行业的努力，不是仅仅靠铁路技术骨干的攻关就可以实现的”。

　　但不管怎样，近年来，中国高铁发展迅猛，从无到有，从“四纵四横”路网基本完成，再到如今“八纵八横”蓝图徐徐展开，作为“后起之秀”的中国高铁已拥有世界上最完整的技术体系，在世界上已是遥遥领先，并受到世界上越来越多国家的青睐。

　　曲思源表示，我国是目前全世界高速铁路里程最长、在建规模最大的国家，并拥有成套技术和装备标准体系、工程管理和技术运营经验，技术与装备总体上处于国际领先地位。

　　“复兴号”中国标准动车组大量采用中国国家标准、行业标准、中国铁路总公司企业标准等技术标准，同时采用了一批国际标准和国外先进标准，具有良好的兼容性能，在254项重要标准中，中国标准占84%。最重要的是中国标准动车组整体设计以及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键技术都是我国自主研发，具有完全自主知识产权。

　　另外，通过对高速铁路设计、建设和运营经验的总结和多版高速铁路技术标准规范的应用、修改和完善，以国家铁路局批准发布的《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）为标志，我国已经制定了完善的高速铁路技术标准体系，这为中国高速铁路“走出去”提供了技术标准支撑。

　　随着我国“一带一路”建设推进，雅万高铁、莫喀高铁项目顺利开展，我国高铁“走出去”的步伐加大。其海外市场更是已经扩展至亚、欧、非、美等五大洲数十个国家，中国高铁的海外市场份额不断拓展，在国际上的影响力和发展力不断提升。