中国高铁，如何做出自己的标准？

本文来自微信公众号：立方知造局（ID：m3zhizaoju），作者：赵笑达，编辑：唐晓园，头图来自：视觉中国，原文标题：《没有中国高铁载不动的乡愁》

郭德纲说过多少次于谦的父亲？

库里出手过多少次三分？

365天里，你有多少次梦见家？

疫情牵制下，今年春运铁路旅客发送量仍将达到2.8亿人次；疫情前的2019年，这个数字曾高达4.13亿人次。而有了世界第一的里程（4万公里），和世界第一的运营速度（可达350km/h），没有中国高铁载不动的乡愁。

图源：国家发改委

20年前，秦沈客运通车前，中国还没有自己的高铁，落后发达国家几十年。20年后，中国被称为“基建狂魔”，高铁建设狂飙突进，以一己之力超过其他国家里程之和。2021年底，中国高铁运营里程达到了4万公里，可以绕赤道一圈。第二名西班牙，运营里程4900公里，破万遥遥无期。

高铁建设投资巨大，这棵“铁树”往往需要十几年甚至更久才能“开花”，因此国外要建高铁往往阻力重重。当年奥巴马曾提出向中国学习建高铁，要“让80%的美国人坐上高铁”，结果共和党和航空、高速公路利益集团都不答应，计划不了了之。

而中国则可以为了社会效益和长远经济效益，全国一盘棋，暂时放下局部投资回报问题，把高铁建到盈利预期不佳的中西部。

黎明，高铁蓄势待发 图源：国家铁路局

中国高铁一直处在“计划赶不上变化”的节奏里。

2004年，国家计划在2020年底把高铁网络修到1.2万公里；但到2016年，运营里程就突破了2万公里。于是把目标调整为2020年建成高铁3万公里，2025年建成3.8万公里。

结果，2019年时，3万公里目标就已实现，2021年底，4万公里大关突破，再次比原计划提前了至少4年。4.5万公里的“八纵八横”计划，也有望在原定的2030年前顺利完成。

中国高铁最骄傲的地方，是创造出了一套有中国特色的高铁标准。

“三流企业做产品，二流企业做品牌，一流企业做标准。”中国高铁的核心竞争力正在于此。

国土优势、人口红利、新型举国体制——中国高铁这些独特发展优势，别国无从复制；然而当年在起步阶段，核心技术欠缺困扰了一代高铁人，也带来了数不清的口水之争。

本期立方知造局将带你了解：“中国标准”背后的独特成因，以及风光无限的中国高铁曾走过怎样的曲折道路。

为什么高铁要有“中国标准”？

印尼芝拉扎港见证着中国高铁出口新的里程碑。2021年9月，雅万高铁最后一批钢轨从中国钢轨运抵港口，中国高铁整体出口“第一单”完成了全部长钢轨的出口运输。

之所以选择了从中国进口，是因为中国高铁的成本比发达国家低三分之一。另一个原因则是，中国有热带建设高铁的经验。

“印尼喜欢我们的海南岛环线，因为这是世界上第一条热带地区的高铁。俄罗斯喜欢我们的哈大高铁，因为哈大高铁是世界上第一条最寒冷地区的高铁。”

高铁是一个复杂的系统，与接触网、轨道甚至周边的空气都形成了耦合关系，需要对应的解决方案。而中国高铁穿行过的地方，有极寒、有冻土、也有亚热带湿热环境，有高山、有大川，也有风沙侵袭的西北大漠。

这种多样性，世界各国无出中国之右者：德国没有热带，意法没有高寒，韩国人在综艺节目里自嘲：“好羡慕中国高铁，我们稍微修长一点，就开到海里去了。”

所以，中国只能自己去摸索。高铁就像一把尺子，要丈量出在这片土地上究竟有多少种可能性。

中国有正负40℃的气温跨度，就有了“上车穿棉袄，下车穿短袖”的包海高铁（包头-海口）；

2021年，贵（贵阳）南（南宁）高铁施工现场（包海高铁重要组成部分） 图源：国家铁路局

中国有全世界铁路风灾最严重的戈壁大风区，就有了兰新高铁，经过近5年的攻关与自主创新，中国建立了戈壁大风区防风理论体系，建成了世界上第一条戈壁大风区高速铁路；

有北国冰城，就有了全世界第一条高寒冻土上的高铁——哈大高铁；

高寒动车组在哈大高铁上飞驰 图源：国家铁路局

有江南烟雨，就有了杭黄高铁，一头在西湖，一头在黄山，途经7个5A级景区、超过50个4A级景区、10余个国家森林公园；

有长湖秀色，就有了丹阳至昆山段的丹昆特大高铁桥，全长164.85千米，世界第一长桥，长度是美国庞恰特雷湖桥（前世界第一长桥）的4倍多。

丹昆特大高铁桥 图源：中交隧道工程局官网

有峰峦不绝，就有了合福高铁，中国首条以300公里时速穿过山区的高速铁路；

以及全长857公里的贵广高铁，平均不到一分钟就要穿过一个隧道，把贵阳到广州的通车时间，从20小时压缩到了4小时。

多样化的中国经验，让中国标准有了更加普世的适用性。世界各国都可以来参照中国标准，不论什么样的环境，总有一款适合你。

福厦高铁湄洲湾跨海大桥 湄洲湾跨海大桥长14.7公里，设南北两座双柱式主塔，是国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥。图源：国家铁路局

列车在陕西省汉中市的花海中穿行 图源：国家铁路局

“中国标准”的另一个必然性，来自运营的需要。

“围棋国手连笑坐高铁被强制降座，列车员称不想坐就站着”，几年前的一则新闻刷爆网络。当时连笑搭乘高铁出现故障后，调用的备用列车与原列车型号不一致、座位不对应，结果他由一等座被换到了二等座。

型号不一致属于“历史遗留问题”。

2004年，中国向全世界招标的时候，把四大高铁供应商——德国西门子、法国阿尔斯通、日本川崎重工、加拿大庞巴迪悉数收入，既为了博采众长，也为了防止一家独大。结果各家技术和标准不一，给运营带来了不小的麻烦：动车检修的车间要配备4种车的零部件，高铁司机也要把各种车型都学习一遍。

扭转这一局面的，是中国标准的“集大成者”——“复兴号”。2017年6月26日，“复兴号”从北京南站和上海虹桥站同时对开首发。

“复兴号”这个名字确定于首发日的前一天，也寄托了中国高铁人的强国梦 图源：中国中车集团

复兴号是中国高铁的一个新起点，从整体设计到车体、转向架、牵引、制动、网络等关键技术，均为中国自主研发，具有完全自主知识产权，“纯中国血统”。

而在复兴号动车组254项重要标准中，中国标准占84%。这个数字，也被视为是中国高铁的国产化率。

行驶在雅鲁藏布江畔的复兴号 复兴号已实现国内31省市的覆盖 图源：国家铁路局

“国产化”，这是中国高铁人十几年来心心念念的三个字。为了这三个字，在早期的探索之路上，中国高铁人一腔热血，又在现实面前黯然神伤。

被嫌弃的“中华之星”

看着因过热而冒烟的轴承，刘友梅的心凉了。

2002年11月28日，几位部长级领导来到秦沈客运专线上，准备试乘“中华之星”——这是中国高铁史上自主研发的一款机车，投入巨大，被寄予厚望，中国工程院院士刘友梅担任总设计师。

然而，在试乘前的空跑阶段，一根法国进口的车辆轴承达到了109度高温，触动了车载轴温报警系统。试验被迫停止。

关键时刻，在几位部长面前掉链子，印象分大打折扣。

“‘中华之星’差点要了四位部长的命！”——媒体唯恐错过热点，夸张的论调让刘友梅愤怒不已。但这并非重点，压在他心头的一块更大的石头，是在高铁“路线之争”中，“中华之星”变得更被动了。

早在1998年，中国高铁规划之初，就存在两种发展思路。铁道部主张轮轨方案，朱镕基等则主张磁悬浮方案。为了向国务院领导证明轮轨方案更优，铁道部力促“中华之星”项目的上马。

2001年，中国第一辆磁浮客车（青城山磁悬浮列车）竣工下线 图源：国资委

“中华之星”的研发制造团队堪称豪华全明星——

南、北车集团旗下的四大铁路机车车辆企业：株洲电力机车厂、大同机车厂、长春客车厂、四方机车车辆厂；

四大科研院所：中国铁道科学研究院、株洲电力机车研究所、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所；

两个高等院校：西南交通大学、中南大学；

涉及设计开发人员数百人。

中国铁路产业的大半江山都到场了。

结果，在2002年的汇报试验中，前一天还创下321.5公里速度记录的“中华之星”，转眼就栽了跟头。此后的试运行中，“中华之星” 一直被要求以200公里和160公里的时速运行。尽管负责制造的南车和北车集团一再建议提速，但始终未得到铁道部的同意。

研发创新难免经历曲折，为什么铁道部因为一点小故障就把“中华之星”打入冷宫？

刘友梅们没想到，这个时候“中华之星”所面对的“路线之争”，已经不再是“轮轨方案or磁悬浮方案”，而变成了引进国外机车还是坚持自主研发。

彼时，对国外列车的“引进、消化、吸收、再创新”，成了新的策略方向。自主研发的道路缓慢坎坷，庞大的中国高铁市场要快速发展，就没有耐心等待自研机车追赶的脚步。

从1964年日本第一辆高铁诞生以来，发达国家的高铁已经有几十年的历史。中国想靠自己在几年内走完国外几十年的路程，谈何容易？

从2004年开始，铁道部的采购招标名单中，不再有“中华之星”的名字。按铁道部投标邀请书规定，合格投标人要对200公里时速动车组拥有成熟的设计制造能力，并且是国外合作方技术支持的中国企业。“中华之星”被认为不具备这样的资格。

2006年，“中华之星”正式停运；7年后，被送进了中国铁道博物馆。那一年，中国高铁运营里程突破了一万公里。

星空下的中华土地上，一面是举国高铁飞速铺开，一面是自主研发的第一次尝试悄然落下了帷幕。

“洗澡蟹”争议

“向西门子请教转向架参数为什么这样设置，西门子专家就打马虎眼。”“跨越式发展”并不容易。最早引进国外机车的时候，中国高铁遭遇了“只引进、难消化”的非议。

在2004年的动车组引进协议书中，要求外方技术为中方主机厂提供制造工艺图纸、技术支持、技术培训、合作生产等，帮助主机厂完成引进技术的固化和优化。

结果，媒体质疑引进消化协议实际成了核心零部件采购协议。

有报道称，国外企业向中国提供图纸和参数后，对背后的原理三缄其口。

“知其然”和“知其所以然”之间是巨大的鸿沟。似乎中国想“以市场换技术”，外资企业则想靠这道鸿沟躺赚中国市场。比如，牵引系统作为高铁核心技术，占了总价的20％～30％，利润最高，成了西门子、阿尔斯通等企业最赚钱的项目之一。

而对于中国来说，只要零部件在国内企业手里完成组装，就可以算进国产化率。早年的高铁国产化率，以此疯狂注水。

“洗澡蟹”的质疑由此发生：“本来直接可以发到长客厂的组装好的枕梁，要先发到青岛威奥，让那里的工人看看，再发给长客。”一名西门子技术人员戏谑，“国产化就像把其他地方的大闸蟹放到阳澄湖的水里洗洗，就变成了阳澄湖大闸蟹。”

媒体的质疑不是全无道理。典型的例子是轮对。轮对可以通俗地理解为高铁的车轮，是列车与钢轨相接触的部分，承受着来自列车的全部载荷，保证列车在轨道上的正常运行和转向。

这些“铁轮”看似简单，但是当列车运行速度达到300多公里，情况就完全不同了。高速运行下，轮对与钢轨高强度摩擦，必须具备极强的强韧性、耐磨性、抗热裂性、抗疲劳性、抗剥离性。

高铁轮对的工艺，一直掌握在法、日、德、意四国手中。

2006年，尚未事发的丁书苗，发现高铁轮对是一门“黄金生意”，于是开始布局，创办了智波交通运输设备有限公司。2007年，智波与路奇霓合资成立智奇（中方70%，意方30%）, 成为中国唯一的高速动车组轮对生产和检修基地，中国八成的高铁轮对，都从智奇采购。

高铁轮对产业集中度极高，全世界可实现规模化的企业为：BVV、意大利路奇霓、日本住友金属工业公司、西班牙铁道车辆制造商CAF公司、德国与捷克的合资公司GHH-Bonatrans。

从此以后，智奇垄断了中国的轮对市场长达十年。

然而名义上实现了国产化，事实却是，彼时智奇在中国只有加工线，车轮和车轴都从意大利进口的，中国工厂只是负责加工组装。

一辆8节编组的高铁，轮对采购价通常要200万以上，每过120万公里，轮对必须检修，每过300万公里，就要置换轮对。“车轮上的黄金生意”，利润落入了意大利人手里。

“花巨大代价没买到核心技术”，那些年，“引进消化吸收再创新”策略受到的指责，不比“中华之星”少。

从吸收到逆袭

轮对只是个例。媒体所质疑的事情发生在第一代动车组引进时期，当时中国企业主要以组装和技术模仿为主。

技术模仿时期没有经历太久。从2008年开始，中国企业开始全面吸收高铁九大核心技术，并陆续走上核心零部件独立研发设计的道路。

高铁九大核心技术：动车组总成（即系统集成）、车体、转向架、牵引变压器、主变流器、牵引电机、牵引传动控制系统、列车控制网络系统、制动系统。

当“引进消化吸收再创新”与独立研发思路从分歧走向融合，刘友梅所在的南车株洲，再次回到了人们的视野。

2008年，南车株洲收购加拿大丹尼克斯公司，以此掌握IGBT模块的技术原理和设计方法。

IGBT相当于高铁中的CPU，是核心部件之一，维持着高铁的安全平稳运行。制造一个IGBT芯片的工序多达200多道，研发环境和工艺要求极其严苛，因此作为核心技术，曾长期垄断在日本三菱等企业手中。

高铁IGBT 图源：株洲中车时代电气股份有限公司官网

拿到IGBT技术以后，中国获得了突破的机会。不过问题也随之出现——当时引进的是6英寸IGBT芯片，是继续加工6英寸芯片，以求稳定，还是直接升级为更先进的8英寸？

大部分人倾向于前者。南车株洲董事长却仿佛一定要在自主研发上一鸣惊人，力排众议，决定建设8英寸IGBT生产线。经过长达6年的研发，2014年，中车株洲自主研发的8英寸IGBT成功装车，开始量产。这也成了中国在核心零部件上的一次关键突破。

通过收购实现国产化的，还有前面提到的轮对。

当年丁书苗成立智波时，原本瞄准了与德国BVV合作，生产线也是按BVV的标准进行建设。不过，德国人显然托大了，自以为胜券在握，因此在合作洽谈中设置障碍，结果半路忽然杀出了另一个路奇霓，成功截胡。

2017年，运营不景气的BVV被富山公司收购，成为了一家中资企业，借此机会进一步打开中国市场。改头换面后的BVV，也一举打破了智奇在中国市场的霸主地位，据富山公司董事长宣瑞国称，到2019年，BVV高速轮对已占中国新造动车组市场份额的50%。

到2016年，中国动车组不但实现了高度国产化，也在国际市场上，开始不断上演“徒弟打师傅”的案例。

2018年，为了稳固市场地位，法国阿尔斯通企图与西门子合并铁路业务，被欧盟以反垄断为由驳回。2021年，阿尔斯通收购加拿大庞巴迪，晋升为世界第二大轨交集团。位列第一的，是中国中车集团。

中国高铁的优势，也体现在了全产业链当中。

高铁产业链包含了上游铁路基建、中游列车制造及相关设备和下游营运服务相关企业。

高铁产业链 参考来源：iFinD 制图：立方知造局

前文提到的印尼订单，从上游工程建设的中国中铁、中国铁建、中交集团等，到中游整车制造的中国中车、系统设备提供商中国通号等，再到下游物流运营企业中国铁物等，中国企业完成了第一次全产业链出海。

此外，中国高铁的发展，也带动了一批专精特新企业，在各自细分领域培养更多“隐形冠军”。

高铁产业链上主要专精特新“小巨人”。 制表：立方知造局

尾声

冬奥会明星——京张高铁，搭载中国北斗导航，实现了350公里时速自动驾驶。

北京冬奥会列车  图源：国家铁路局

在开掘清华园隧道时，头顶上是日客流量百万以上的地铁线路。为了避免造成地铁停运，必须在施工过程中将沉降指标控制在3mm内。通过在盾构机上搭载传感器，智能化开掘，施工队把沉降指标控制在了惊人的0.8mm。

当年盾构机和北斗导航遭遇的危机，比高铁有过之而无不及。如今三个曾经的难兄难弟，都已走出焦虑，“兵合一处，将打一家”，造就了全世界第一条智能化高铁。

郭德纲说过多少次于谦的父亲？

库里出手过多少次三分？

365天里，你有多少次梦见家乡？

没几个人答得上来。但我们都知道，下一场相声，于谦的父亲还会“亮相”；下一场比赛，库里还会出手三分；2022年，中国高铁继续铺长，回乡的路也越来越短了。

参考资料

《中国的高速铁路发展》报告 世界银行

中国高铁 央视纪录片

打造中国高铁亮丽名片 求是

高铁轮对“对对碰” 中国经营报

中国高铁全产业链走出国门，背后的机遇、风险有哪些 第一财经

中国高铁如何实现技术赶超？中国人民大学

中国高铁被指花费巨大代价没有买到核心技术 财新网

还原高铁十字路口之争：“中华之星”陨落解密 21世纪经济报道

了不起！中国高铁核心芯片自研成功，终于打破日、德垄断局面！网易

搭载北斗导航，世界首条智能高铁来了 科技日报

本文来自微信公众号：立方知造局（ID：m3zhizaoju），作者：赵笑达