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大国速度：中国高铁崛起之路 [:1700050940]
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■第二代高速列车
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喜欢篮球的朋友都知道，美国NBA的选秀有大年有小年，遇到小年即便是前几的顺位也有可能出现水货；遇到大年，特别是像96黄金一代这样的大年，即便是很低顺位的新秀都有可能打出巨星风采。对中国高铁而言，2008年无疑就是这样一个大年。
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2008年2月26日，发生了一件看似非常平常的事情，铁道部与科技部在北京签署了一个协议，名字叫《中国高速列车自主创新联合行动计划合作协议》。中国每天签署的各类合作协议成千上万，这个协议看起来也没有什么不同。实际上这个协议却非常不同，它标志着国家科技部对中国高铁发展的态度发生了重大改变。
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CRH380A头型设计。
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作为国家科技战略规划的主管部门，国家科技部向来支持国内机构与企业的自主创新。所以，铁道部当年废掉“中华之星”而执行技术引进时，科技部是非常有意见的。但是经过两年的发展，科技部对中国高铁的发展路线有了全新的认识，并决定积极介入中国高铁发展。于是，经过一段时间的沟通，科技部与铁道部达成一致，准备依托京沪高速铁路的建设，研发时速350公里以上的中国高速列车，建立和完善具有自主知识产权、国际竞争力和可持续发展能力的中国高速列车装备制造、运用与创新能力体系。
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为了让这次联合行动计划能够扎扎实实地落地而不是流于形式，2008年4月，科技部启动了“十一五”国家科技支撑计划“中国高速列车关键技术研究及装备研制”重大项目。“国家科技支撑计划”那可不是白给的，它有一套严格的组织体系，包括领导小组、立项、实施与督导检查、验收以及知识产权、技术标准与成果等内容，当然还有一个关键因素就是有国家科技经费支撑。“中国高速列车关键技术研究及装备研制”这个项目国家共计拨款10亿元，参与研发的企事业单位自筹资金20亿元，共计投入30亿元，具体又被分为10个专项课题，具体情况见下表：
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十大联合攻关课题
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这是一次卓有成效的联合行动计划，参与该行动计划的不仅仅包括上表中的主持单位，还包括清华大学、西南交通大学、中南大学、同济大学、中国通号集团、中铁电气化勘察设计研究院（中国中铁）、浙江大学、北京科技大学等参与单位。据统计，参与此次行动计划的科研人员共包括院士68名、教授500多名和其他工程科研人员万余人，参研单位计有重点高校25家、科研院所11家、国家重点实验室和工程研究中心51家。[175]
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这种联合行动是如何实现的呢？我来举一个例子进行说明，大家就清楚了。如CRH380A的头型研究，属于高速列车空气动力学项目，牵头单位为中科院力学所，一起参与的单位很多。南车四方股份公司是使用单位，所以负责组织进行方案设计、方案试验、优化、施工设计、工艺验证、线路试验策划并联合西南交通大学进行初步方案设计及文化分析；中科院力学所负责气动性能的仿真分析；清华大学与北京大学负责侧风稳定性计算；中国空气动力研究与发展中心负责气动力学的风洞试验；同济大学负责气动噪声风洞试验；铁科院、西南交通大学、同济大学负责气动性能和噪声的实车测试。[176]最终的成果就是以长征火箭为原型、被车迷们亲切称之为“大灰狼”的CRH380A型动车组的优美头型。针对这次头型创新设计，中车四方股份公司总工程师龚明在接受媒体采访时曾表示，“我们经历了目前历史上规模最大、历时最长的科学研究试验，在这其中，我们设计了20个列车头型，围绕头型的气动性能研究进行了17项75次仿真计算、760个不同运行环境的气动力学试验和60个工况的噪声风洞试验，完成了520个测点的22项线路测试。”[177]
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关于高速列车头型的设计，很多人认为只有飞机才配谈空气动力学，高速列车能有什么空气动力学？事实是怎样的呢？高速列车因为要在地面运行，它要和桥梁、隧道、地面，以及邻线列车有非常复杂的相互激扰作用。头型设计不仅面临阻力、交会压力波、升力、列车尾摆、气动噪声、微气压波、列车风、侧风稳定性等多种技术难题，而且随着速度的提升会带来一系列技术性能、技术参数的变化，比如气动阻力、升力与速度成平方关系，气动噪声与速度成幂次方关系，列车高速运行会产生“隧道效应”、“横风效应”、“尾摆效应”、“噪声效应”，继而产生高速列车车体疲劳破坏、侧摆、漂浮等不安全因素并影响旅客乘车的舒适度。
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CRH380BG在冰天雪地里运行。
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CRH380A的头型是如何设计出来的呢？大致过程是这样的：首先在系统研究各设计要素和不同线路条件的基础上，通过32个设计变量和200次模型优化，由研发人员设计出20种列车头型；接着，对这20种头型进行综合分析技术性、文化性和工程可实施性，初选了10种头型基本方案；再通过三维流场数值仿真分析和多目标优化，确定了5种备选头型，共进行了17项75次仿真计算。把5种备选头型各制作1:8模型，分别进行了19个角度、8种风速的风洞气动力学试验和3种风速、4种编组的风洞噪声试验，对优选出的方案进行了样车试制，完成了22项试验验证，最终才确定CRH380A高速动车组的头型方案。
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过程讲述的时候，看起来似乎很轻松，其实每一步都是由大量汗水培育而成的，如对于从20个头型中初选10种头型的过程，参与研究的中科院力学所杨国伟研究员回忆说：“我们采用2836个核的计算机机群，1个院士、8个博士生导师、25个博士研究生和南车四方的设计骨干在4个月的时间内共进行了超过300个工况的空气动力学仿真分析。”这样研制出来的CRH380A动车组头型效果如何呢？最终的试验结果是：气动阻力减少6%，气动噪声下降7%，列车尾车升力接近于0，隧道交会压力波降低20%，明线交会压力波降低18%。[178]
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上面列举的CRH380A动车组头型的创新只是这次庞大的联合行动计划中的一件小事，通过这个过程我们能够大致想象在国家科技支撑计划的支持下，中国高速动车组技术创新走过了一条怎样的路。科技部与铁道部共同实施的这次自主创新联合行动计划，在中国高速动车组技术创新历史上具有重要意义，其最终成果就是中国第二代高速动车组——CRH380系列。下面见闻君就按顺序介绍一下第二代高速动车组的主要产品。
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按照顺序，先说说CRH380A（L）型动车组。CRH380A（L）型动车组我们此前已经多次提到，是由CRH2C二阶段发展而来，在CRH380系列车型中自主化程度最高，牵引传动系统等关键技术均由国内企业中车时代电气研发制造，并通过了美国知识产权的评估。在第七届高铁大会期间，美国GE公司准备与中国南车在美国成立合资公司竞标美国高铁，所以早在此前他们就邀请第三方对CRH380A型高速动车组的知识产权问题进行了评估。评估方是美国戴维斯律师事务所与美国专利商标局，整个过程异常复杂，历时半年多。大致过程是这样的，先在美国检索与铁路机车车辆有关的专利，形成934项专利清单，然后再筛选出254项高度相关和中度相关的专利清单，然后由美国律师事务所，以美国的方式对专利风险进行评估，并出具专利风险评估报告，最终报告的结论是：世界各国相关高速动车组在美国申请的专利与四方股份公司准备出口到美国的CRH380A型高速动车组相关性不大，没有发现任何可能会发生产权纠纷的情况。[179]这相当于为CRH380A型高速动车组出口美国提供了一份法律保证。
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接下来说说CRH380BL型动车组，它是由长客股份公司和唐山公司主导，在CRH3C基础上经过创新发展而来，继承了德国技术的优秀基因，性能突出、内饰豪华，受到国内乘客的喜爱。但是在CRH380系列中，CRH380BL型高速动车组自主化程度相对较低，零部件对外采购比例相对较大。2009年3月16日铁道部从唐山公司、长客股份公司、铁科院采购100列CRH380BL型高速动车组，合同总金额392亿元。3月20日西门子就在其官网上发布新闻：“唐山轨道客车有限责任公司、长春轨道客车股份有限公司、中国铁道科学院和西门子签署了一份关于提供100列高速列车的合同，西门子获得价值7.5亿欧元份额（约70亿元人民币）。”这些采购内容主要是电气牵引系统，由西门子位于德国纽伦堡、科勒菲尔德等地，以及奥地利和中国上海等工厂负责生产。此外，CRH380BL型高速动车组还因为一次召回事件备受关注。2011年8月11日，CRH380BL型电力动车组因为连续发生热轴报警误报、自动降弓、牵引丢失等故障问题，被召回54列进行整改，整改合格后于2011年11月16日陆续恢复运营。
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cit500高速列车在青岛下线。
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再来说说CRH380BG型动车组，这是由长客股份公司研发的高寒型动车组，能够适应零下40摄氏度低温下运营，主要服务中国东北地区高铁线路。关于为什么一定是零下40摄氏度，在一篇新闻报道里是这样解释的：气温低到什么程度才算得上高寒？长客股份公司走访哈尔滨铁路局和沈阳铁路局，调查分析了哈大高铁沿线的气象记录，发现这一地区的最低气温记录是零下37.3摄氏度。于是，长客股份公司高寒高铁攻关团队将CRH380BG型高寒动车组的适应最低气温锁定在零下40摄氏度。[180]CRH380BG型高寒动车组是中国高速动车组研发的一个重大突破，完善了中国高速动车组谱系，也体现了长客股份公司的技术实力，在中国第二代高速动车组中拥有独特地位。
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长客股份公司作为中国铁道客车研发的龙头企业，毕竟技术实力雄厚，他们再接再厉，又推出了CRH380CL型动车组，这是在CRH3C型动车组与CRH380BL基础上研制的一款新型动车组，共计生产了25列。CRH380CL在CRH380BL的基础上，自主化程度又有大幅度提升，主要技术突破在两个方面，第一是采用了新的头型。这是从CRH3C引进动车组技术进化以来，首次抛弃了德国原型车的头型设计；第二就是抛弃了西门子的牵引传动系统，采用了基于日立技术的永济电机公司的牵引传动系统。