光明日报记者 訾谦
在中国铁道科学研究院院史馆门前，有一条不再使用的铁轨，在这100余米的铁轨上，呈现了4种不同的轨枕。在中国铁道博物馆原副馆长金万智看来，每一种轨枕不仅是一个时代的缩影，也见证了新中国铁路波澜壮阔的历史跨越。
从蒸汽机车到内燃机车、从电力机车到动车、从“和谐号”到“复兴号”，伴随着新中国的改革与发展，中国铁路已迈入世界先进行列。铁科院的几代科技工作者攻坚克难、创新开拓，走过了近70年的光辉历程，用智慧和汗水挺起了中国铁路的科技脊梁。
“复兴号”的前世今生
我国幅员辽阔，人口众多。百年来，铁路在我国的交通运输领域始终扮演着极其重要的角色。
“20世纪90年代，我国铁路的运力十分欠缺，‘一票难求’的现象十分普遍，一定程度上制约了经济社会的发展。”铁科院原首席研究员王悦明表示，原铁道部在2004年启动了时速200公里及以上动车组和大功率机车技术引进与国产化项目，并于2007年成功上线运营了“和谐号”动车组。
据王悦明介绍，“和谐号”的运营使我国铁路运力得到大幅度提升，但由于“和谐号”四大平台标准不统一，车辆的养护、维修都存在着不少问题。
“因为不同平台车辆标准不统一，所以需要预备大量不同标准的零部件供车辆检修，在生产上造成了一定的浪费。而且由于在一些核心技术上，国外公司技术转让不彻底，列车软件出问题时仍需国外公司团队上门解决。”铁科院首席研究员赵红卫说。
为解决这些问题，2012年，原铁道部决定我国要通过自主研究、引进、消化吸收，研发具有自主标准的高铁动车组。
“无论是原始创新、集成创新还是引进消化吸收再创新，都不可能一帆风顺，都要在无数次的科学试验和反复验证中取得突破。”赵红卫表示，在研发过程中，铁科院科研团队围绕中国标准动车组牵引传动、制动、网络控制及整车设计等问题开展了大量科研试验工作。
2017年6月26日，中国标准动车组“复兴号”率先在京沪高铁两端双向首发，随后按时速350公里开始商业运营。据了解，“复兴号”采用的254项重要标准中，中国标准占到84％，整体设计和关键技术全部自主研发，具有完全自主知识产权。
“目前，我国高铁运营里程占全球近70%，350公里的时速更是位居全球高铁商业运营速度榜首。未来，在全球下一代高铁标准的制定上，我国也将扮演更加重要的角色。”赵红卫说。
“复兴号”的“中国心”
数据显示，截至今年3月底，共有超过300列“复兴号”中国标准动车组驰骋在祖国大地上，累计发送旅客达1.93亿人次。其中每辆列车安全运行的背后，都离不开一个安装在列车底部的装置——牵引变流器。
“列车要前进，必须要有动力，一个性能优越的牵引变流器，是保证列车具有良好牵引和制动性能的基本保障，所以我们就把列车的牵引变流器称为‘列车的心脏’。”铁科院首席研究员陆阳表示。
随着科学技术的发展，我国的铁路事业飞速发展，为了让“复兴号”拥有一颗“中国心”，铁科院几代科技工作者付出了超乎常人的努力。
“一直到20世纪90年代，我国的机车主要还是采用直流牵引传动技术。”陆阳介绍，直流牵引传动技术效率低，牵引功率小。20世纪70年代，在原铁道部的带领下，铁科院机辆所开始研究效率更高、功率更大的交流传动牵引技术。
40年来，正是因为有一代代铁科人的奋斗，牵引变流器取得了一次次突破。2014年，时速350公里的中国标准动车组牵引和辅助变流器自主研制成功，2015年完成装车考核，成为“复兴号”动车组的“心脏”。
赵红卫表示，与“和谐号”动车组相比，“复兴号”标准动车组牵引变流器的功率从8000多千瓦提升到10000多千瓦，所以“复兴号”的启动加速能力更快，效率也更高。
目前，时速400公里动车组多制式牵引系统和样机的研发也已经取得成果。“随着科技的飞速发展，未来‘复兴号’的‘心脏’将更加高效可靠、环保节能。”赵红卫说。
“硬币不倒”背后的秘密
在“复兴号”投入运营后，网络上一段视频引起了大家的关注，在时速350公里飞驰的京沪高铁列车上，一枚硬币在窗边屹立不倒。从行驶起来咣当作响的绿皮车，到高速平稳的中国标准动车组，几十年来，中国铁路钢轨自主化无缝焊接技术发生了质的变化。
“原来铁路钢轨的长度是12.5米，等于说每12.5米就有一个接头，所以原来火车行驶起来总会咣当咣当响，因为轮子每经过一个钢轨接头，就会产生一次震动。”铁科院金化所焊接室原副研究员李关钰表示。
据李关钰介绍，轮子的每一次震动，都会磨损各个连接部件，这不仅影响乘车舒适度，更关乎列车行驶的安全性。在几十年时间里，经过几代铁科人不懈努力，逐渐实现了钢轨焊接设备的自主化、国产化。进入21世纪，伴随中国铁路进入高速发展时代，无缝线路的高可靠性、高稳定性和高平顺性成为高速铁路轨道的唯一选择。
2008年4月，设计时速380公里的京沪高速铁路开工，高速运行的列车给轨道焊接工作提出了极高的要求。“如果有不平，车轮一滚动就会离开铁轨，所以一定要在铁轨和车轮之间实现‘无缝感’。”铁科院首席工程师李力说。
据李力介绍，在京沪高铁3年施工期间，铁科院金化所团队逐一监控完成了全线数万个焊接接头，经受住了京沪高铁枣庄至蚌埠段中时速486.1公里的考验。
“截至2018年年底，全国铁路营业里程达到13.1万公里以上，其中高铁里程超2.9万公里，从来没有因为钢轨焊接质量发生过任何问题。可以说，我们掌握的钢轨闪光焊接核心技术为‘复兴号’的运营打下了坚实基础。”铁科院金化所焊接研究室副主任高振坤说。
“复兴号”家族将更加壮大
今年春运中，一款全新的时速160公里动力集中“复兴号”动车组投入使用，由于车身底色是绿色，所以被旅客爱称为“绿巨人”。
“‘绿巨人’虽然也属于‘复兴号’系列，但却是普速列车动车组，它可以替代目前的‘绿皮车’，满足现有普速铁路的客运需求，在普通铁路线上行驶，低能耗、性价比高。”赵红卫表示。
跟传统绿皮车相比，“绿巨人”除了更舒适外，智能化程度也大大提高。“开门、开车全可通过电脑控制，司机操作更加方便快捷，同时安全性大幅提升。”她说。
如今，为了满足更多旅客在更多环境条件下的需求，中国铁路总公司提出了“复兴号”动车组顶层设计方案。未来将在“复兴号”中国标准动车组平台基础上，研制不同速度等级、适应不同环境需求的自主化、标准化动车组系列产品。
据铁科院整车技术规范研究室副主任邵军介绍，目前，时速250公里的复兴号动车组正在接受实验验证，预计今年年底投入运行。此外，为满足北京2022年冬奥会及京张高铁的运输需求，以现有“复兴号”CR400BF型动车组为基础研制的京张高铁智能型动车组，预计将于今年5月开始试验验证。
据悉，京张高铁建成后，将会成为世界上第一条时速350公里的智能化铁路，采用我国自主研发的北斗系统，通过数千个传感器实现车站自动发车、车站区间自动运行、车站自动停车、车门自动防护等自动驾驶技术功能。
“未来‘复兴号’家族将会涵盖时速350公里、250公里、200公里、160公里等不同速度级的各种车型，并在普通型基础上进行适应性调整以适应高寒高原抗风沙等不同运用区域环境的要求，满足更多地区更多旅客的出行需要。”邵军说。
《光明日报》（2019年05月01日 06版）