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高速动车组引进技术消化吸收再创新的感悟

2007-05-11 来源:张卫华 作者:牵引动力国家重点实验室主任 浏览次数:
本文摘要:摘要:按照铁道部“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,2006年8月2日上午,时速200公里及以上动车组引进技术消化吸收再创新重点项目的10份合作协议在北京签署。

摘要按照铁道部“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,200682上午,时速200公里及以上动车组引进技术消化吸收再创新重点项目的10份合作协议在北京签署。这些协议的签署,标志着铁路技术装备现代化自主创新工程进入了一个新阶段。文章作者亲身经历了动车组引进技术消化吸收再创新重点项目的提出、立项和签署,感受良多,特撰写本文。该文论述了在我国国民经济飞速发展的形势下,铁路进行跨越式发展的必要性,认识到铁路跨越式发展的核心是路网建设与提速,高速动车组引进则是满足高速铁路运用之需,实现装备技术跨越的战略性步骤。作者在论述市场换技术必要性和可行性的基础上,强调了引进技术的消化吸收的重要性,并指出了在动车组消化吸收过程中的注意点。最后,指出再创新是消化吸收的继续,是动车组技术引进的最终目标,并提请加强技术支撑体系建设和基础研究,提高再创新的后发优势,保证高速动车组的自主创新和中国品牌的打造

 

铁道部在200410月和200511月,两次采购了160列时速200公里动车组和120列时速300公里的动车组,拉开了高速动车组的技术引进消化吸收再创新的序幕。如此大批量的高速动车组的引进,在社会上引起了轩然大波,议论纷纷,因此成为公众新闻和关注的焦点。人们普遍关心问题是:铁道机车车辆工业是否会重蹈汽车工业的覆辙。作为一名长期战斗在机车车辆一线的研究人员,现谈谈自己对高速动车组引进消化吸收再创新的感想和认识。

1 引进——实现铁路跨越式发展的需要

1.1 国民经济发展需要铁路跨越式发展

交通运输是文明社会不可或缺的基础产业,是国民经济和社会发展的命脉,对保障国民经济持续健康发展、提高人民生活水平、促进国土开发和国防现代化建设,具有极其重要的作用。国家要发展,交通运输必须先行,这是一条普遍规律。在交通运输各主要方式中,铁路作为我国中长距离、大运量、快捷、安全、低耗、环保的运输形式,是综合交通体系的重要组成部分。在我国,铁路承担着每年上百亿吨的煤、石油等能源、原材料与工农业产品等大宗货物和战备物资的运输,每年以数亿人计的民工潮、学生潮,春节、“五一”、“十一”黄金周旅行高峰日均高达数百万人的旅客出行运送。我国人口与资源分布不平衡、资源分布和工业布局不均衡,地区经济发展不平衡,能源资源的压力,决定了铁路这一绿色、环保、安全、便捷、大容量的运输方式质量的优劣、现代化水平,直接关系到国家经济发展、政治稳定和现代化进程。铁路的进步与发展,将极大地提升我国综合交通整体实力,促进社会经济的协调发展。

尽管铁路历来是国家建设的重点,但从现状来看,我国铁路基础设施总量规模仍然不足, 与发达国家铁路相比,铁路网的密度和质量存在较大差距,国情资源分布不均、新型工业化进程的推进等又造成庞大运量。我国以6%的世界铁路营业里程完成了世界铁路24%的工作量,运输密度为世界之最,主要干线和部分地区运输能力利用处于饱和状态。目前,我国铁路存在高达40%的货运和50%的客运缺口,运能远不能满足国民经济发展的需求,运输难、乘车难、速度慢仍然是铁路运输的主要问题。根据国家统计局最新统计数据表明,今年上半年全社会货运量累计实现14.8亿吨,比去年同期增长19.2%,货运周转量合计31336.62亿吨公里,同比增长23.8%,今年上半年客运量累计20.5亿人,同比增长39%,旅客周转量合计8053.32亿人公里,同比增长29.2%。在铁路、公路、水运和民航4种运输方式中,铁路增长最少,货运量和货运周转量仅比去年同期增长8.7%10.8%,增长速度远远小于交通运输业的平均增长速度。在运输能力瓶颈的作用下,煤炭、化肥和钢材等重要物资运输不及时,而且影响到价格波动,严重影响到了国家宏观经济的稳定。与此同时,国民经济对运输的需求还在不断增长,预计到2020年,旅客运输的周转量将增加3.03.2倍,货物周转量增加1.62.0倍。铁路运输生产力与全社会日益增长的运输要求不相适应的矛盾,已经非常突出,铁路运输已成为制约国民经济发展的瓶颈。因此,实现铁路运输能力的快速扩充和技术装备水平的快速提升,解决运能、运力问题,实现铁路的跨越式发展已成为国家经济发展亟待解决的重大问题。

1.2 铁路跨越式发展的核心是路网建设与提速

如果说铁路实现跨越式发展所要解决的主要矛盾是运输能力的短缺,而实现跨越式发展所要解决的中心环节则是路网建设和提高铁路运输速度。

一个国家铁路的运输能力和发达程度首先表现为路网的发展状况。到2005年底,我国的铁路总营业里程为75000公里。尽管中国铁路运营里程位居世界第三和我国国土面积相比,铁路里程总体偏低,如英国国土面积只及我国的近140,但其路网的营业里程却达到4.44万公里。日本国士面积仅是我国的125而路网营业里程却达到5.4万公里。美国与我国国土面积相当,但目前铁路营业里程为27万公里,为我国铁路营业里程的近4倍。而美国铁路营业里程在1910年最高峰时曾达到40万公里。从人均的角度,情况更差,我国人均占有铁路仅约5.4厘米。路网密度也大大低于主要发达国家铁路的平均水平,为美国的1/3,日本的1/7,德国的1/15,英国的1/10,法国的1/8,甚至低于发展中国家印度。无论从任何角度观察,我国铁路网的建设还远未达到极限,还有相当大的发展空间。

目前我国路网总体数量还相当短缺,在路网的一些运输繁忙干线上,其运输能力已经达到超饱和状态,同时我国既有线路总体质量不高,可以运行准高速以上的商业化线路尚不多;客运运行速度达到120公里的线路也只有1万多公里,只占全部路网的17。因此,为在根本上解决我国铁路运输能力短缺的问题,其核心任务是在数量和质量上同时大规模建设铁路;使我国的铁路路网尽快得以完善。

交通运输的本质要求之一是速度。尤其在各种运输方式之间的竞争日趋激烈的背景中,铁路运输速度的提高其重要性愈来愈凸现出来。在一些发达国家,铁路运输的主要优势也体现在速度上。

发展高速铁路是铁路重新崛起的最主要标志,也是铁路未来的发展趋势。目前高速铁路已呈现新的发展态势:一是在地域上从日本和欧洲扩展到其他国家和地区;二是从独立开发走向产品贸易和技术贸易;三是越来越多的国家和地区已把高速铁路作为实现宏观发展战略的重要手段。

在铁路跨越式发展的需求下,在国家已经批准的《中长期铁路网规划》中,确定到2020年将建设200公里/小时及以上(最高设计速度350公里/小时)的高速客运专线1.2万公里,这是一个震动全世界的中国高速铁路跨越式发展的宏伟规划。“十一五”期间,我国将修建9800公里高速客运专线铁路,比世界范围内近半个世纪修建的所有高速铁路的总和还要多,这就是跨越式发展的速度。因此,跨越式发展也可以理解为在一定历史条件下落后者对先行者走过的某个发展阶段的超常规赶超行为。跨越式发展具有相对性,它是与渐进式发展方式相比较而存在的一种特殊发展方式,是实现生产力的跨越发展的一种战略选择。

1.3引进消化吸收再创新是快速提升高速动车组技术的途径

有路就必须有车,这样才能构建成完整的高速铁路系统。对于移动设备机车车辆来说,始终是铁路的主体,铁路现代化水平的象征。长期以来,包括19974月起来所实现的5次铁路大提速,铁路机车车辆始终走自主研发的道路,列车的运行速度从10年前的7080公里/小时提速到了160公里/小时。随着高速客运专线的建设,如何选择高速机车车辆,是引进?还是国产?成为一个棘手的技术,同时也是个敏感的政治化问题。

“跨越式发展”是指,在一定历史条件下,依靠后发优势,落后者对先行者走过的某个发展阶段的超常规、大跨步赶超行为。铁路技术的跨越式提高,是通过整合铁路内部与外部技术资源,实现技术能力快速累积并形成后发优势的过程。对于一个经济系统而言,技术发展的突破口通常有两个:一是通过自主创新;一是通过技术引进-创新建立自己的铁路技术体系。“以自主创新为主”和“以技术引进-消化吸收-二次创新为主”两个截然不同的技术发展路径。

高速铁路是一项复杂而又系统的工程,而高速列车更是集机械、电气、材料、电子等为一身的复杂系统,是工业的现代化水平的缩影。因此,高速动车组的研制不是一蹴而就的事情,如果走自主创新的道路,需要长期的积累。事实上,法国从1955年用电力机车进行331公里/小时运行的理论研究和试验,20世纪70年代初,试制TGV高速燃气轮动车组,最高速度318公里/小时,试制TGV高速电动车组,并不断进行线路试验。到1981年试制成TGV-PSE电动车组,最高速度270公里/小时,至1989年试制出运营速度高达300公里/小时的TGV-A高速列车,耗时约30年。德国从20世纪60年代初开始研究交流异步传动技术,到80年代后期达到成熟水平,耗时20多年。可以看到高速动车组研制的漫长和艰辛。

自主创新是指不做国外先进技术的被动使用者,仅依靠自身力量实现技术突破推动技术发展的一种方式。由于自主创新必须建立在长期的技术能力积累和充分的资金支持基础之上,显然,我国铁路在存在较大技术缺口的条件下,很难在短时间内形成技术后发优势。我国机车车辆尽管坚持走自主创新的道路,而且研制了时速200公里动力分散的“先锋号”动车组和时速270公里集中动力的“中华之星”动车组,但由于技术水平和产品稳定性和结构可靠性等问题,一直没有实现高速商业运营。提速机车车辆虽然已经广泛应用,但究竟是160公里/小时等级的车,而且在运用中问题不断。随着铁路跨越式发展的提出,高速铁路建设速度惊人,以200公里/小时为目标的提速在即,我国是否可以在短期内自主研发出成熟的高速动车组,是任何一个业内人士所无法回答的问题。是引进?还是自主创新?就铁路建设的需求看,已经是一个无需讨论的问题,引进和消化吸收再创新是快速提高我国机车车辆技术、装备和制造水平的唯一途径。事实上,继日本、法国、德国以自主创新的方式研究开发出高速铁路成套技术,并在目前高速铁路技术转移市场上居主导地位之后,西班牙、韩国均以技术引进与自主创新相结合的方式,发展本土高速铁路技术,实现在高速铁路技术领域的跨越式发展。

“技术引进消化吸收再创新”是指通过跨国的技术转移,如贸易或经济合作的途径,从技术先进国获得技术,在此基础上消化吸收,结合本国实际实现二次创新的过程。这种方式使得铁路技术后进国家有可能直接引进、吸收并运用当代世界铁路发展的最新成果,跨越技术先进国家发展过程中曾经经历过的某个阶段和某些弯路。同时,由于该方式下的技术提升成本要比最初的自主创新者低得多,而且在同样的资金资源、技术成本条件下,往往还具有劳动力成本低的优势,从而能够形成后发优势,追赶或超越先行者,直接进入到铁路科技水平的现代化时代。因此,从这个角度上说,“技术引进消化吸收再创新”是我国铁路跨越式发展的重要手段。

2 消化吸收——实现市场换技术的关键

2.1 动车组市场换技术的必要性

如果说动车组引进是发展我国高速铁路的目的,那么,中国铁路机车车辆工业将面临汽车工业的厄运。铁道部在制定铁路跨越式发展规划时,把运输能力的快速扩充和技术装备水平的快速提高作为目标。高速动车组的引进,不仅仅是考虑到满足高速铁路动车组运用之需,更长远的目标是提高技术装备水平。因此,铁道部提出了“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,走市场换技术的路子,在较短的时间实现我国机车车辆工业的快速提升。那么以如此巨大的成本进行市场换技术是否必要。

10年前,我国机车车辆总体水平和世界铁路发达国家相比至少落后30年。随着铁路提速和高速铁路预研究,不仅给我国铁路发展带来极大的生机,同时我国铁路机车车辆在发展自主工业方面取得令人鼓舞的成绩,缩小了和铁路发达国家的差距,这种差距已缩小到1015年左右,这种技术水平的缩小,当然也和世界科技的飞速发展所分不开的。但是和世界铁路机车车辆相比,我国铁路机车车辆在设计、关键技术、制造装备等方面还存在不足,制约着自主知识产权的机车车辆发展。

1)整体工业水平相对落后。蒸气机的出现带来了第二次工业革命。现代化的机车车辆集机械、电子、计算机、材料等于一身,铁路机车车辆一直是现代工业的缩影,现代机车车辆的发展依赖于工业整体水平。和国外工业发达国家相比,我国无论在机械、材料、电子等方面均有较大差距。就机械而言,差距不仅仅在于各种材料的性能,更反映在工艺和制造水平上。例如,现代车辆广泛采用的铝合金车体,这在欧洲和日本成功已应用到了高速和城轨车辆上,但我国才刚刚起步,在铝型材、焊接等方面还有不小的差距,反映在铝合金型材的强度低、型材断面均匀性差、材料一致性差等方面,这些缺点使得国产化铝合金车体还要走更长的路。

2)整体设计水平有待提高。无论是机械、电子、还是计算机,设计是产品成败的关键。然而,设计水平的提高是一个积累的过程,我国轨道车辆的设计水平受到三个不利因素的制约。不利因素之一是我国机车车辆原有的技术落后,基础差,在发展提速和高速以及城市轻轨车辆时没有良好的设计参照对象,要实现大跨度的提高比较困难,这些困难甚至反映在对新型机车车辆的认识上。例如在我国首台250公里/小时高速动力车转向架的结构中,采用了一般机械结构中广泛采用的开口轴挡环,结果在试验中,因高速旋转的离心力作用使开口轴挡胀开、断裂后飞出等事故。又例如原有的提速制动盘采用“half”结构(两个半圆盘对接结构),结果在高速试验时同样出现制动盘因离心力作用而破裂的事件,这些事故均是由于对“高速”没有足够认识所造成的。为了弥补经验上的差距,我国曾在研制首批提速车辆时引进了英国BT10转向架,用于参考学习。不利因素之二是人才上的断层,由于十年浩劫,中国人才断层明显,在铁路提速,特别是发展高速铁路过程中,青年人成为机车车辆设计的主角,尽管他们在计算机等新知识方面有优势,但在设计经验方面明显不足,易犯一些低级错误。不利因素之三是设计手段,尽管目前铁路机车车辆工厂在大力推广三维CAD设计,但基于性能分析的CAE应用不够,在产品的结构和性能优化方面工作开展不够,因此,提速机车车辆在运行中均出现大量的结构可靠性问题。和铁路发达国家相比,我国机车车辆在整体的设计能力和水平上存在一定差距,有待迅速提高。

3)关键技术和装备存在差距。对于铁道机车车辆,其关键技术主要有:转向架、轻量化车体、交直交传动、智能制动系统、列车网络及控制系统、诊断系统等。通过近十几年的努力,我国在关键技术上开展系统的攻关,已经取得良好的进展,特别是直接关系到运行品质的转向架技术已有所突破,但在交直交传动、列车网络及控制和诊断系统等方面和国外先进的机车车辆相比有明显差距,这些差距直接影响机车车辆的性能和现代化水平。为此,运营部门和生产企业不得不花巨资对这些系统进行成套引进。

应该说,我国机车车辆在技术集成方面卓有成效,除了一些直接影响运行安全和运行品质的关键装置上采用国外引进,大部分配套装置,如门、风挡、灯具、热水器等,都直接采用国内产品,从而提高了国产化率,降低了成本。但目前我国在一些小配套装置上,普遍存在着质量差和性能不稳定等缺点。造成配件质量差的因素,这一方面是我国整体工业水平低,但更主要的原因是铁路小配件大都是个体类小型企业生产,在技术、产生装备、生产管理等方面的投入不够,另外和市场机制不完善也有直接关系,人际关系往往比产品质量更重要。

4)生产管理和工艺水平相对落后。尽管我国铁道机车车辆生产企业颇具规模,但由于长期生产普通速度的普通车辆,对材料、工艺、加工和组装的精度要求相对较低。和生产高速机车车辆有着天壤之别,这不仅仅反映在生产装备上,如下料、焊接、冷热加工、热处理等先进生产装备,同时在对材料、构建、部件和整车的检测和调试装备方面差异更大。另外就是看不到的生产管理和生产工艺,长期以来就没有得到真正重视,工艺落后,管理缺乏科学性和制度性,原有的生产和管理水平根本就无法满足批量化的高速动车组的生产要求。实际上,这里还有人才队伍和人员素质问题,这仅仅是前面提到的设计人员,更是一线的技术工人队伍,由于没有得到严格的高要求训练,他们的技术水平和服务意识也无法满足高速动车组这样的精品产品的生产要求。

5)标准体系不健全。有句话是:“第一是标准,第二是技术,第三才是产品”,也有称:“得标准者,得天下”,这足以看到标准的重要性。中国铁路虽然有自己的标准体系,但不完善,这并不是否定前人的工作。一个高水平的标准是在通过大量试验和研究的基础上总结获得的,我国在标准制订时投入很少,研究不够,现有的标准多数是参考国外标准制订,甚至是直接翻译获得。因此,标准的系统性和科学性都有待提高。欧洲对一个垫片的标准要求有一本,而我国相关标准可能只有一页,同时标准要求也相差甚远。我们在已有的和国外企业的合作,由于我国材料、配件没有相应的执行标准和达不到国外同类产品的标准要求,就无法使用国产材料和配件。严重影响到国产化率。

对于标准,一般仅仅想到国家标准和行业标准,而对生产产品而言,最高标准是企业标准,企业标准往往高于国家标准。如转向架的疲劳强度试验标准,UIC标准也仅仅要求对构架的主结构加载,而国外企业标准一般都要求进行仿真载荷加载,加载的作动器达到20多个。在我国铁路机车车辆企业,基本上没有相应的企业标准,而且在执行标准的态度上也低标准通过为原则,而不是严格要求自己,使自己的产品质量保持在最高水平。

事实上,这样差距和不足还有很多,原有的中国机车车辆工业还根本无法满足高速动车组的批量化生产要求。采取市场换技术的唯一可以选择的途径。

2.2 动车组市场换技术的可行性

铁道部提出动车组引进技术路线无疑是鼓舞人心的,但事情是否会朝着设想目标前进吗。事实上,从2004年开始,一些人士就开始对“以市场换技术”的发展思路进行反思,这种反思和批评在2005年中央强调自主创新的背景下达到高潮。这其中,去年底国家科技部副部长刘燕华在“中国科学与人文论坛”上对“以市场换技术”的痛加挞伐,以其身份之重、言辞之烈而最受瞩目。刘燕华列出了“以市场换技术”的“四大原罪”:“第一,市场是有限的,一旦让出去了,夺回来十分艰辛;第二,让了市场并不见得会得到技术;第三,让了市场则废掉了自己的技术;第四,让了市场又缺乏核心技术,有可能发展成为依附型国家,最后受制于人。” 他以汽车制造业为例:“以前上海、长春都有汽车生产能力和一批研发队伍,但为了引进德国大众,中国自己的品牌给废掉了,研究队伍、研究平台也不要了,形成购买一套生产线生产一批汽车,然后再购买一套生产线、再生产一批汽车的情况。中国的汽车生产技术和能力就在这种壮士断臂之举之下被废掉,直接导致目前中国汽车市场90%已经被跨国公司所占领。” 尽管汽车业不是高速铁路重大装备,但相同的技术引进路径仍无法挥去人们重蹈覆辙的担忧。与命运多舛的汽车产业一样,在高速铁路领域的“以市场换技术”和追求国产化率,也将遇到一个根本性的拷问:以市场换技术,真的能换来技术吗?追求国产化率的生产制造是否真能提高中国企业的技术能力?还是只能将中国又一个重要产业引入拉美化的泥潭?

作为一个铁道机车车辆研究工作者,笔者从心底里感激广大民众对铁路跨越式发展,特别是动车组引进的关心和所敲的警钟。事实上铁道部在动车组引进过程中已经注意到如何去通过市场来获得技术:

(1) 先进、成熟的动车组。由于本次引进的200公里/小时动车组即将在第六次铁路提速时要投入运行,技术的成熟和先进并重。实际上所引进的200公里/小时动车组,由于运行速度相对300公里/小时高速列车低,所以在技术先进上并没有完全体现出来,但这些车型有很好的技术延伸价值,如日本川崎引进的E21000动车组,实际上可以局部技术改进,可直接运用到300公里/小时以上。而从ALSTOM引进的动车组,从速度和结构来看似乎并不先进,但它可以通过改型,直接发展成高速摆式列车。在进行300公里/小时高速动车组引进时,所引进的300公里/小时高速动车组是目前世界最高技术水准的德国ICE3高速动车组。ICE31995年德国铁路股份公司委托西门子/庞巴迪集团开发的,实现了ICE高速列车由动力集中向动力分散的过渡。ICE3高速列车满足了全部互用性技术规范(TSI),并作为作为多流制列车可在欧洲范围内运行。

(2) 融合世界先进技术。始于西方工业革命的现代经济之中的绝大多数经济技术和方法,都源于西方发达国家。就铁路技术而言,目前世界高速动车组的生产集中在SiemensAlstomBombardier和川崎重工这四个国际著名企业,他们在技术、装备、管理和工艺方面各有所长。如Alstom在高速列车、摆式列车、电动车组等方面拥有领先技术优势;Adtranz一向在电力机车、客货车辆和地铁动车技术方面拥有优势,而收购Adtranz之前的Bombardier则以客车车辆、特别是铝合金车体技术领先于其他制造商。因此,本次引进利用市场杠杆,获得多种技术,实现博采众长的目的,实现全面、安全的技术引进,而不在“一棵树上吊死”。

(3) 铁道部在进行动车组引进时,并不是直接从国外购置全部车辆,而是要实现合作生产,国内制造。这和汽车的引进有本质的区别,最后的生产主体是国内原有机车车辆生产企业,如南车四方车辆南车四方机车车辆股份有限公司、长春轨道客车股份有限公司,而不是“一汽大众”、“上海通用”这样的合资或外资企业。最后产品生产管理、工艺技术、检修和维修技术完全掌握在中国人手里。像采用日本E21000技术的300公里/小时高速动车组直接从南车四方车辆南车四方机车车辆股份有限公司订货,有该厂依托川崎的技术支持,进行研制和生产。

(4) 在动车组引进时,技术转让协议是重要的内容之一,我们不仅仅购置产品,同时引进技术,而且是关键技术。像从西门子引进300公里/小时动车组是,同时进行关键技术转让,涉及到动车组总成、车体、转向架、牵引变流、牵引变压、牵引电机、牵引控制、列车网络和制动系统9项关键技术。

(5) 俗话说:人的因素决定一切,因此人员素质的提高决定到高速动车组技术引进的成败。为此在动车组引进时,按照技术转让协议,要求技术转让方应负责对国内生产企业进行包括设计、工艺、生产、管理等岗位的人员进行培训。南车四方车辆南车四方机车车辆股份有限公司将有300多人到日本川崎车辆厂接受培训,学习和消化日方的管理经验和制造技术。

尽管铁道部在以市场换技术方面已有所考虑,是否我们真正就可以获得技术呢?有关业内专家提醒,这次技术转让究竟能转让到什么程度还很难说,合同中也明确指出“部分重要零件在德国生产”。显然,国外企业不会无所保留和盘托出的,这是自然规律。打个比方,你花钱,别人可以教会你如做一个杯子,并提供设备、工艺和管理手段把杯子做出来。但可能不会告诉你如何进行杯子设计的技术,你花更多的钱,也许你还可以得到杯子的设计技术,甚至杯子的材料配方,但你绝对得不到为什么这样配方的基础理论和技术。这就像可口可乐的配方一样,绝对机密。事实上在我们技术引进过程中,主要的技术是产品本身及相关的制造、工艺和管理技术。产品本身的设计技术、参数和程序的源代码是难以得到。从动车组的转向架引进就反映出这一点。他们把相应的转向架图纸转让给了我们,但其中设计方法和具体参数并没有得到。因此,此前的引进,包括围绕生产的消化吸收,仅仅是学会了所转让的产品技术。科技部副部长刘燕华指出“引进技术不等于引进技术创新能力,真正的核心技术是买不来的。如果说买一批学一批,中国的技术就永远没有市场,也就无法形成自主创新的能力。”

北京师范大学管理学院文力教授生前曾经说过:“一笔钱我们支付得起,但如果我们得不到关键技术,后续问题会很多,大量零件的维修是需要很多技术和设备的。如果真出现了什么敏感问题,人家不卖给你零件,封锁了技术,那中国铁路就要受制于人了”。听起来十分可怕。的确,按照此前的引进工作,我们很难得到真正的关键技术和进一步的创新能力。让我们感到欣慰的是,国家提出了原始创新、集成创新和引进技术消化吸收再创新的创新思路,铁道部根据国家创新要求和动车组引进的实际情况,进行了引进消化吸收再创新的工作部署,并设立了“装备现代化引进技术消化吸收再创新重点项目”。2006325日,铁道部召开了“装备现代化引进技术消化吸收再创新重点项目座谈会”,并设立了转向架技术、弓网关系等9个重点课题,从此拉开了动车组消化吸收的序幕。在200682日,时速200公里及以上动车组引进技术消化吸收再创新5个重点项目的合作协议在北京签署,此次率先启动的5个动车组引进技术消化吸收再创新重点项目是:动车组转向架、动车组车体和转向架结构强度、牵引传动系统、空气动力学、摩擦材料。这些协议的签署,级别之高、规模之大、经费之多(近8000万元),充分显示出铁道部对引进技术进行消化吸收的决心。

除了铁道部对引进消化吸收的决心,良好基地和人才队伍是这次消化吸收工作的基础。应该说在提速机车车辆和高速铁路预研究过程中,从人才、技术和基地方面都得到很好的培育,成为当今动车组引进技术消化吸收工作的良好基础。

1)自主创新和自主产权深入民心。我国铁路机车车辆自铁路提速以来,打造自主知识产权的机车车辆在业内业外均深得民心,自主创新的意识空前高涨,干劲十足,研制出像“先锋号”、“中华之星”的高速动车组和内燃摆式列车。

2)对高速动车组有了初步的了解。由于我国从“八五”就开始进行高速动车组的预研究,并在本世纪初研制了“先锋号”、“中华之星”。应该说我国有了一定的高速动车组基础,掌握了一定的技术,如高速转向架技术、电空联合制动技术等。与此同时,通过预研究,对国外高速动车组多少有了一定的认识。

3)建立相关的研究基地。由于在“八五”到“十五”期间高速铁路预研究的展开,我们除了有铁道科学研究院和专业研究所外,同时在高校建立一批研究基地。如西南交通大学的牵引动力国家重点实验室,成为我国轨道车辆走行部设计、分析和试验研究的基地,建立了以获得国家科技进步一等奖的机车车辆整车滚动振动试验台为标志的一批机车车辆动力学性能相关检测设备。该实验室2003年被国家评为优秀国家重点实验室。又如中南大学的轨道交通安全教育部重点实验室,已成为我国高速列车空气动力学研究的基地。

4)培养了一批优秀的中青年人才。通过“八五”到“十五”的十多年的锻炼和培养,一批原来刚刚大学毕业的大学生,已经成为我国铁路机车车辆的研究的主力军,国家的高级知识分子,相当一部分人已成为国家级专家,成为本领域的学科和技术带头人。

2.3 消化吸收的基本要求

到了具体工作,消化吸收不再是一句口号,更不应该附有任何的政治色彩,而是踏踏实实的工作,是光荣而又沉重的历史使命。有批评者认为,“引进消化吸收自主创新”的方式看起来非常合理,即能在短时间内实现我国铁路技术装备水平的大幅度提高,又能培养出自己的研发能力,但要承担很大风险。一旦消化吸收中出现障碍,不能完全消化吸收,或者无法在消化吸收的基础上实现创新,那后果只能是不断地重复引进,永远步他人之后尘,为别国的高新技术产品研制费用埋单。”因此,市场换技术是否取得成功,实现既定目标,消化吸收是关键。消化吸收工作是真正掌握核心技术的战略性一步,事关引进工作,特别是以后良好运行的成败,当然直接影响到进一步创新的基础和后发优势的建立。

因此,动车组的消化吸收工作应该是一项系统科学的研究工作。消化过程中,应该注意以下几点。

1)关联和系统。尽管动车组消化吸收再创新的9个重点项目,是相对独立的课题,而且每个课题代表一个关键技术。由于动车组本身是一个系统,各个关键技术之间是关联的,目前的课题设置和运作方式,势必造成各种关键技术在研究上的分割,这不利于动车组总体消化吸收工作的系统性和高质量完成。在这些课题之间,结构疲劳强度研究和车辆动力学研究及转向架技术分不开,有如动车组的牵引控制技术和转向架动力学性能相关,牵引过程中粘滑振动不仅是牵引系统特性所造成,同时也和转向架悬挂技术及结构有关。因此,应该加强各课题组之间的联系,强调研究系统性,并充分发挥专家委员会在课题联系方面的作用。

2)基础和技术。消化吸收不是做表面文章,仅仅消化看得到的东西,往往是肤浅的不深入的。如转向架技术,如果仅仅分析看得到的结构,也许你人为没什么可以消化的东西。然而,参数和性能设计方法,包括一系、二系悬挂比的选择,参数灵敏度分析和性能的稳定性分析等,这些东西看不到,但是这才是转向架关键。又如,结构的疲劳的研究,不仅仅对结构具体分析,更重要的结构可靠性的设计方法、检验标准和相关材料疲劳特性数据库。技术的东西往往容易被了解和学习,但基础的东西往往被忽略,而且基础理论是技术之父,应该得到特别的关注和重视。

3)规范和标准。首先是消化国外动车组每一个相关标准和技术文件。实际上,国外的技术水平往往体现在相关标准和技术文件内,消化和解读国外标准,就可以从源头去理解和消化其核心技术。比如说一个构架的仿真疲劳试验标准,你不仅可以学习到国外如何做类似试验,也能明白为什么这样做试验,关键你通过对加载方式和评判标准的分析,你甚至可以理解国外在转向架构架设计中的考虑,不同焊缝的承载特征,以及这类转向架在线路上运行的振动特性和受力状况。

4)比对和优化。本次消化吸收的最大特点是提供了四个不同技术平台高速动车组的研究平台,而且他们代表当今国家先进水平。因此,我们可以通过对不同平台的动车组消化,了解高速动车组技术的现状和发展趋势,通过比对,掌握最先进的技术,同时通过下一步的再创新,进行系统的优化,实现高速动车组技术的跨越。

3 再创新——实现自主创新、打造中国品牌的保证

从理论上讲,技术转移是由技术势差引起的,技术转移过程中创新技术的采用者必将得到一定的能量补充,从而提高技术势位,在一定程度上实现技术进步。同时,在技术支撑体系可行的条件下,创新技术采用者往往通过对创新技术的消化吸收,产生新的创新,这又促进了技术赶超,也就是真正意义上的跨越。铁道部通过项目的实施,促进国内企业引进国外先进、成熟、经济适用的铁路动车组设计和制造技术,提高设计和制造水平,并通过消化吸收,提高自主创新能力,形成高速动车组的持续研发能力,实现铁路跨越式发展的宏伟蓝图。这其中,消化吸收是关键,再创新仅仅是消化吸收的一个结果,一个持续发展的过程。

再创新是消化吸收工作的一个继续,根据不同的需求和目的,再创新需要从以下方面做工作:

3.1 技术转移和本土化

任何一种技术的产生、存在和发展总要依赖于与之适应的技术支撑体系,同理,国外输入的技术在本国生存、发展也要求这种技术与本国的技术支撑体系相适应。但事实上,要选择与本国支撑体系完全适应的国外技术是很难的,这就要求技术输入国不能生搬国外技术,必须进行二次创新来实现有效的技术转移。何况我们在动车组引进时,还没有真正考虑到铁路系统中相关的其它系统,如线路、接触网、通讯信号等,和铁路大系统之间还有一个融合问题,这也需要在动车组消化吸收的基础上,通过二次创新得以实现。

谈到“与本国的技术支撑体系相适应”,事实上就是一个水土不服的问题。随着我国改革开放,我国轨道交通已经引进了大量的轨道车辆和车辆技术,然而或多或少都出现水土不服现象,如上海地铁从德国进口的车辆,曾出现大量转向架结构问题;广州12线引进的车辆其轮轨匹配相当糟糕,轮轨磨耗很大。在货车方面,我国引进的Y32转向架,在运用中出现构架开裂;引进技术生产的摆动式(swing motion)转向架,出现奇怪的侧架内倾,失效摆动作用,恶化了性能,而研究发现,在引进国,由于车轮踏面不一样,这样的问题就很轻,这是一个典型的水土不服问题。

掌握引进动车组的适应性研究十分重要,在消化吸收重点课题中,把动车组的适用性研究列为重点研究内容,就是出于使动车组本土化。最近在胶济线的川崎200公里/小时动车组试验中,就发现(德国模式的)受电弓和(法国模式的)接触网的匹配出现比较大的问题,最后通过简单的匹配研究,才基本解决了高速受流,特别是双弓受流问题,保证200公里/小时动车组的开通运行。因此,只有真正实现了技术转移和技术的本土化,才能保证动车组的良好运用。

创新作为经济学的概念,是经济学家熊彼特提出的。他认为创新包括五种情况,一是提供某种新产品或提高产品的新性能,二是采用新的生产方法,三是开辟新的市场,四是控制新的原材料供应来源,五是实现企业组织变革。因此,创新含义广泛的,并不是一提创新就错误地认为是发明创造。刘友梅院士曾经对笔者说过:把别人先进技术理解用好的过程就是创新。所以,动车组再创新的第一步就是技术转移和本土化。

3.2 技术支撑体系建设

通过动车组的引进消化吸收,不仅仅要学会高速动车组的关键技术,也不仅仅满足于高速动车组的研究方法,最重要的是构建高速动车组的技术支撑体系。只有建立了这样一个技术支撑体系,我们才真正有再创新的能力和后发优势,推动铁路技术的不断进步。

所谓动车组的技术支撑体系,应该涉及设计、生产、试验和维护,具体的建设内容很多,不同的专业也会有要求,这里仅仅以动车组转向架技术和动力学研究这样消化吸收重点课题为例加以分析。

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