跨越|擦亮國家名片 中國高鐵以自主創(chuàng)新勇闖技術(shù)“無人區(qū)”
來源： 央廣網(wǎng)
2025-12-09 09:53:00
編前語:“十四五”期間，作為大國經(jīng)濟(jì)“頂梁柱”，國有企業(yè)以一場波瀾壯闊的“跨越”，書寫了高質(zhì)量發(fā)展的時代答卷——民生保障撐起萬家燈火，大國重器夯實(shí)國之底氣，超級工程打開發(fā)展新天地，科技創(chuàng)新激活新質(zhì)生產(chǎn)力?；厥讑^進(jìn)路，跨越啟新程。央廣網(wǎng)推出《跨越》（第二季）“收官‘十四五’謀篇‘十五五’”系列報(bào)道，于廣闊天地間、于生活細(xì)微處，呈現(xiàn)國企改革創(chuàng)新故事，共話國企“十五五”新篇章。
央廣網(wǎng)北京12月8日消息（記者 宓迪）2024年12月29日，CR450動車組樣車在北京發(fā)布，運(yùn)營速度、運(yùn)行能耗、車內(nèi)噪聲、制動距離等主要指標(biāo)國際領(lǐng)先；2025年9月28日，國家“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目沈白高鐵正式開通運(yùn)營，成為近年來高鐵技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展成就的又一個縮影……
2025年是“十四五”收官之年，到2025年末，我國高鐵總里程預(yù)計(jì)將突破5萬公里。“十四五”期間，中國高鐵在工程建設(shè)、列車制造、列控系統(tǒng)等方面，向更高技術(shù)進(jìn)軍，勇闖高鐵技術(shù)“無人區(qū)”，力爭實(shí)現(xiàn)對于既往紀(jì)錄的再“跨越”。這背后，國資央企不斷攻堅(jiān)克難，開拓出一條自主創(chuàng)新之路。
科技筑基 鐵路建設(shè)技術(shù)再上新臺階
冬日的長白山，銀裝素裹。隨著沈白高鐵的開通，越來越多的游客來到長白山游覽、滑雪，冰雪經(jīng)濟(jì)熱度持續(xù)攀升。截至2025年11月初，沈白高鐵已累計(jì)發(fā)送冰雪主題旅客超28萬人次，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展打開新空間。
穿越高寒林海、江河雪原，“十四五”期間，沈白高鐵從建設(shè)到開通運(yùn)營，克服了重重困難，在高寒高鐵建設(shè)、運(yùn)營方面取得豐碩成果。
首發(fā)于沈白高鐵新線路的CR400BF-GS型復(fù)興號智能動車組，是專為高寒地區(qū)設(shè)計(jì)的智能動車組?！搬槍|北地區(qū)高寒、積雪等特點(diǎn)，我們采取了一系列抗寒技術(shù)，使列車在零下35度低溫下也能保持正常運(yùn)行?！敝熊囬L客高級主任設(shè)計(jì)師王雷介紹，如在材料低溫特性方面，通過大量的計(jì)算分析及試驗(yàn)研究，車下以及車外主要金屬結(jié)構(gòu)件均采用耐低溫材料，滿足低溫運(yùn)用環(huán)境下強(qiáng)度、疲勞、沖擊功等特性要求。
在建設(shè)環(huán)節(jié)，沈白高鐵也在施工、部件制造等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。柳條湖特大橋是沈白高鐵全線重要控制性工程，全橋長約1240米。中鐵六局副總經(jīng)理、總工程師王東旭介紹，大橋建址所在地夾在鐵路和公路之間的縫隙，距離北側(cè)既有鐵路線和南側(cè)公路快速干道高架橋分別僅有14.75米、12米。
為了不影響鐵路、公路正常運(yùn)行，中鐵六局呼和公司在施工中采取“先建橋后轉(zhuǎn)體”施工方案，即先進(jìn)行支架現(xiàn)澆，待橋梁上部結(jié)構(gòu)完成后，再以平面轉(zhuǎn)體施工法進(jìn)行轉(zhuǎn)體。技術(shù)團(tuán)隊(duì)利用BIM技術(shù)和動畫演示等方式反復(fù)模擬樁基、球鉸、下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)體等施工過程，并計(jì)算具體數(shù)據(jù)，在正式施工前提前進(jìn)行試轉(zhuǎn)，為最終完成轉(zhuǎn)體提供數(shù)據(jù)支撐，保證轉(zhuǎn)體施工的精準(zhǔn)性、安全性。
沈白高鐵（中國中鐵供圖 央廣網(wǎng)發(fā)）
高鐵列車能在高時速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，猶如“底座”般的軌道板是關(guān)鍵。通過智能制造，沈白高鐵軌道板的制造精度和制造效率得到大幅提升。中鐵九局沈陽智能建造基地黨支部書記楊振華介紹，沈白高鐵全線13萬余塊軌道板預(yù)制工作由中鐵九局完成。在智能制造基地，軌道板預(yù)制生產(chǎn)線由14個工位組成，工位的操作均由機(jī)器人完成。操作人員在信息控制室，用電腦監(jiān)控和操作相關(guān)流程就可以完成軌道板預(yù)制任務(wù)。一塊軌道板從剛開始制作到完成，僅需要10分鐘。長5.6米、寬2.5米的軌道板，整個高差控制在頭發(fā)絲一般粗細(xì)，這也是高鐵列車行駛又快又穩(wěn)的重要因素之一。
“2008年，我們生產(chǎn)哈大高鐵的軌道板，那時是CRTS I型板。后來我們又引進(jìn)了CRTS II型制造技術(shù)，在生產(chǎn)過程中，我們進(jìn)行研發(fā)，創(chuàng)造了CRTS III型軌道板生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了軌道板制造技術(shù)從跟跑、到齊跑、再到領(lǐng)跑的跨越?，F(xiàn)在，CRTS III型軌道板智能制造水平國際領(lǐng)先?？梢哉f，我們參與和見證了中國高鐵全系軌道板的發(fā)展?！睏钫袢A表示，“十四五”期間，智能建造基地先后預(yù)制了沈白高鐵、朝凌高鐵、牡佳高鐵等高速鐵路軌道板，累計(jì)鋪板1400余公里。
與空氣“對話” 刷新“中國速度”
中國高鐵的“奇跡”，是鐵路工程建設(shè)突破創(chuàng)新和動車組列車制造技術(shù)等不斷精進(jìn)的結(jié)果。作為我國自主研發(fā)、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代高速列車，復(fù)興號動車組是我國高速列車制造、運(yùn)營的“代表作”。“十四五”期間，復(fù)興號動車組開行已覆蓋我國31個省份。
站在全球高鐵科技的巔峰，復(fù)興號仍在持續(xù)探索刷新“中國速度”，向時速400公里進(jìn)軍。2021年，“十四五”規(guī)劃102項(xiàng)重大項(xiàng)目之一的CR450科技創(chuàng)新工程啟動。2024年12月29日，CR450樣車在北京發(fā)布，運(yùn)營速度、運(yùn)行能耗、車內(nèi)噪聲、制動距離等主要指標(biāo)國際領(lǐng)先。
目前，CR450已在渝黔高鐵、武宜高鐵、沈白高鐵、滬渝蓉高鐵等多條線路進(jìn)行了型式試驗(yàn)和運(yùn)用考核，試驗(yàn)期間跑出了動車組單列時速453公里、相對交會時速896公里的新紀(jì)錄。
2025年7月，CR450動車組亮相第十二屆世界高速鐵路大會。（中國中車供圖 央廣網(wǎng)發(fā)）
“在研制CR450動車組時，面臨的一大挑戰(zhàn)是，一些領(lǐng)域已經(jīng)沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，也沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，一切都要靠我們自己。”王雷表示，研制工作面臨的問題在于，不僅要有基礎(chǔ)理論的突破，更要有充分的數(shù)據(jù)和試驗(yàn)支撐?！斑~入時速400公里領(lǐng)域，意味著中國高鐵技術(shù)已經(jīng)沒有可以借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)平臺，我們的底氣就是新型舉國體制的制度優(yōu)勢和自主創(chuàng)新打造國家名片的使命擔(dān)當(dāng)?！?/p>
王雷印象最深的就是如何降低列車運(yùn)行過程中的阻力。高速飛馳的列車，氣動阻力隨速度的平方增長。列車從時速350公里提速至?xí)r速400公里，阻力增加30%。列車95%的運(yùn)行阻力來自空氣，牽引能耗絕大部分消耗在與空氣的“對抗”中。
“這是一場與空氣的‘對話’?！蓖趵渍f，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分析車輛不同部位受到的空氣阻力，探索各個部位減阻的理論極限值，在各項(xiàng)數(shù)據(jù)的篩選比對中，發(fā)現(xiàn)車輛底部的轉(zhuǎn)向架區(qū)域具有一定的減阻潛力。轉(zhuǎn)向架不僅承載著列車的重量，還負(fù)責(zé)提供列車行駛時的牽引、制動和減振功能，部件結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，為減阻帶來巨大難度。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首次創(chuàng)新采用轉(zhuǎn)向架區(qū)域全包覆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效提升列車空氣動力學(xué)性能。
但全包覆結(jié)構(gòu)使部件處于封閉的環(huán)境，區(qū)域通風(fēng)散熱、流固振動等難題擺在團(tuán)隊(duì)面前。技術(shù)人員對轉(zhuǎn)向架區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，通過仿真分析，逐步掌握轉(zhuǎn)向架區(qū)域復(fù)雜流場的運(yùn)行規(guī)律。經(jīng)過各部件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)與綜合控制，以及基于實(shí)車部件的試驗(yàn)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)了減阻、散熱、減振這一重要目標(biāo)。正是靠著這樣一個個區(qū)域、一個個部件的分析與突破，各種材料、結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)與驗(yàn)證，列車最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中的空氣阻力降低20%以上。此外，通過采用碳纖維復(fù)合材料、鎂合金等新型材料，以及應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，車輛較以往減重10%，同等速度條件下能耗大幅降低。
給高鐵裝上“智慧大腦” 列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)跑
CR450動車組的領(lǐng)先，不僅體現(xiàn)在“鋼鐵身軀”，也體現(xiàn)在“智慧大腦”。作為列車的“大腦和中樞神經(jīng)”， 高鐵列控系統(tǒng)負(fù)責(zé)高鐵的調(diào)度與運(yùn)行。央廣網(wǎng)記者了解到，由中國通號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)自主研發(fā)的CTCS-3級列控ATP（列車自動防護(hù)）+ATO（列車自動駕駛）系統(tǒng)已列裝CR450動車組。
中國通號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)副總工程師江明表示，該系統(tǒng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，提升了信息安全和自主可控能力，具有車站自動發(fā)車、區(qū)間自動運(yùn)行、超速自動防護(hù)、車站自動停車和車門與站臺門聯(lián)動等自動駕駛功能。
“這一系統(tǒng)采用了算法和智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對列車運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測和精細(xì)化控制，全功能熱備設(shè)計(jì)能夠有效降低設(shè)備故障對運(yùn)輸效率的影響，一體化的設(shè)計(jì)理念能夠提升系統(tǒng)在信息交互和運(yùn)維方面的便捷性?！苯鬟€介紹。
舉例來說，即使在大霧天或大雨天下，司機(jī)無法看到列車前方的任何信息，只要車載ATP能夠從地面獲取行車許可、線路數(shù)據(jù)等信息，超速防護(hù)系統(tǒng)就能通過自己的邏輯保證行車安全，不超過允許速度，不越過行車許可終點(diǎn)。
我國擁有豐富的氣候和地質(zhì)環(huán)境，記者了解到，針對西部鐵路建設(shè)需求，中國通號自主創(chuàng)建的中國鐵路新一代列控系統(tǒng)技術(shù)體系，首次實(shí)現(xiàn)了我國客貨共線鐵路的貨運(yùn)列車移動閉塞追蹤運(yùn)行，創(chuàng)新了面向惡劣環(huán)境下鐵路建設(shè)的新型列控系統(tǒng)解決方案。
基于北斗的重載鐵路列控系統(tǒng)（中國通號供圖 央廣網(wǎng)發(fā)）
新型列控系統(tǒng)是CTCS（中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)）技術(shù)體系的最新研究成果。江明對記者介紹，它不再使用地面設(shè)備感知列車位置和確認(rèn)列車編組有無脫鉤，而是與北斗衛(wèi)星相連，綜合衛(wèi)星定位、電子地圖、速度傳感器等多種信息源，讓列車定位更加精準(zhǔn)、可靠。
“該系統(tǒng)具備輕量化、高度集成化和維護(hù)智能化的特征，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了基于國密算法的列控?cái)?shù)據(jù)IP化無線傳輸，總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，是我國鐵路信號領(lǐng)域核心設(shè)備從跟跑到并跑、領(lǐng)跑的重要一環(huán)?！苯鞅硎尽?/p>
“十四五”期間，沈白高鐵進(jìn)一步加密區(qū)域路網(wǎng)，CR450動車組多項(xiàng)指標(biāo)領(lǐng)先，高鐵列控系統(tǒng)讓列車定位更加精準(zhǔn)、可靠。展望下一個五年，隨著我國科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的腳步穩(wěn)步提升，中國高鐵有望進(jìn)一步跑出“加速度”。