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高铁为什么不学民航大幅打折?院士列举理由,你信服吗

作者|章剑锋

出品|网易科技《科学大师》栏目

根据官方权威信息,今年7月1日前,复兴号高原内电双源动力集中动车组将开进西藏,全国31个省(区市)届时将实现复兴号全面覆盖。

与此同时,在京沪、京哈、京广、成渝等高铁线路上,将集中投放一批复兴号智能动车组,扩大运营体验范围,让更多老百姓享受到更高品质的旅行生活。

目前,复兴号已经形成涵盖时速160公里至350公里速度等级的系列化动车组,其中,350公里的时速是世界之最。

研发新一代更高速度、更加安全、更加环保、更加智能的复兴号动车组新产品,成为中国高铁进一步发展的行动目标。

“总体先进、部分领先,我们国家的高铁技术已经做到了。高铁的国际引领,要求我们能够把握技术发展的方向和趋势,率先研究新技术、新产品,而且率先实现应用。”中国工程院院士、中国铁道学会理事长卢春房不久前告诉网易科技《科学大师》,在高铁继续自主创新方面,现在国家又布置了很多新的研究课题。他相信,中国高铁能够继续保持引领态势,“因为我们有新型举国体制,同时国铁集团既有担当精神,也有人才,也有经验,也在不断积累大数据,进行分析挖掘,以利于我们新的提升。”

卢春房院士是一位实打实的铁路老兵,在铁路系统工作40年以上,先后担任原铁道部副部长、中国铁路总公司(现国铁集团)副总经理等职务。尤其值得一提,卢春房还曾兼任京沪高铁建设总指挥部指挥长(京沪高铁是建国以来投资规模最大的建设项目),并组织了复兴号动车组从无到有的自主创新研发、高铁技术一体化自主创新,以及中国的高铁网建设等工作。

世界首条环岛高铁:海南环岛高铁/图源:网络

“中国国土面积很广,地质和气候条件十分复杂,我们的高铁进行了不少独到的新技术研发。

“像东部地区大面积软土地面沉降技术问题,京沪高铁解决了;东北严寒地区路基冻胀溶沉和冬季安全运营,哈大高铁解决了;西北湿陷性黄土地区的地基稳定,郑西高铁解决了;热带地区高温、潮湿、氯盐硫酸盐腐蚀等对钢筋混凝土结构的威胁,海南环岛高铁解决了;

风沙和极干旱地区的混凝土质量稳定性,兰新高铁解决了;岩溶地区的隧道桥梁施工难题,郑万高铁解决了,同时它还实现了隧道的智能化施工。

“桥梁跨度方面,最近投入运营的镇江五峰山大桥,是世界第一座公铁两用悬索桥,主桥跨度是1092米。隧道长度,我们石家庄到太原之间的太行山隧道,27.8公里,是世界最长的高铁隧道。”

说到高铁典型技术和工程时,卢春房如数家珍,信手拈来。据他说,上述中国高铁的原创技术,称得上填补空白或独一无二。

作为高铁发展过程的主要组织者和推动者,卢春房亲历了国家在高铁方面的引进、消化、吸收、再自主创新的独特技术路径。创新攻关行动中,他也见证了举国上下如何齐心协力,劲往一处使,把高铁技术一点一点发展起来的诸多攻艰克难场景。在本次接受《科学大师》专访中,卢春房向我们讲述了组织中国高铁研发的相关幕后经历。

中国当前把注重原始创新作为科技发展的核心战略,而高铁自主创新的成功经验,卢春房认为对其他产业领域甩脱被人卡脖子的处境,也不无启示和可借鉴之处。让我们听听他是怎么说的吧。

一,“如果我们当时把目标定低一点,中国高铁就没这么先进了”

《科学大师》:复兴号已经是中国高铁的主力车型,大家出门都能搭乘。据说复兴号是我们国家完全自主化的成果,怎么理解这个完全自主化?和谐号和复兴号,同样是高铁动车组,又有什么样的差异?

卢春房:自主化,是说我们国家是拥有自主知识产权的,复兴号所有的基础软件和应用软件,核心硬件全部是我们自己开发的(除了少量的通用部件如通用芯片是购买)。和谐号很多软件都是依赖国外的,遇到一些故障,我们自己也没办法解决。这是和谐号和复兴号两者的巨大区别。

衡量自主化成效的一个主要标准,就是故障率。现在复兴号的故障率很低,比国际上大概是低了6倍,0.33和2的关系。

研制复兴号,我们当初目标很明确,就是要对准世界最先进的高铁动车组,而且,不管是谁制造谁设计,都要实现互联、互通和主要部件互换。

目前来看,中国高铁运行速度达到了世界最高的350公里/小时,安全水平和故障率水平也达到了世界最好。这是一开始就定下来的引领目标,最后也实现了。如果我们当时把目标定低一点,也能把东西研究出来,但就没这么先进了。

《科学大师》:作为复兴号自主化研发的组织者,您在这个过程中有什么体会,这个工程难啃么?

卢春房:基础软件自主化研发还是非常难啃的,比如动车组的网络控制、牵引控制、制动控制,尽管很难,但这些核心技术是要不来的,我们又不能不去啃。

我们要求速度高,同时又要节能环保,有时候这是矛盾的,这也是比较难攻的技术。所以我们在车型设计上是反复计算,不断去测试,哪个地方阻力大,哪个地方阻力小,据此我们进行优化改进。

复兴号是我们举国体制创新的一个成功范例。从2012年开始,铁道部布置复兴号重大课题进行关键技术攻关,这是多部门的联合攻关,要是没有体制优势,说实在的,协调起来也是很难的。那么多单位由我们来组织,有时候我是靠直接下命令,动用行政手段,也大量使用经济手段,有时候也得要依靠个人魅力,或者利用专家头脑才行。各种手段都得结合起来。

这个过程中,参与研发的企业主体应该说精神可嘉,在国家动员下,不惜重金舍得投入,心往一处想,劲往一处使,光车型研发投入一共是四五十个亿,国家给了8亿,其他都是企业自己投入,要知道,那时候都还没有看到希望。

当时我们也和大家说清楚了,将来复兴号的知识产权是大家共享的,而且这个车型研发成功后,会成为主力车型。这样企业就有积极性。我说他们精神非常可嘉,是一开始他们也没太计较这些事,当时也没签什么协议,只是口头说一说。

高铁研发过程中,有的小课题是动员几十个人,大的甚至要动员几百上千个人。参研人员也很给力,夜以继日、加班加点,冒严寒、战酷暑,说起来那都是常态了。

复兴号这个名字,会一直普及使用,车型研发系列化,技术也会不断地迭代升级,不会停步。

二,中国高铁票价低于国际水平,还拉动了社会效益

《科学大师》:高铁路网越来越发展,但人们也比较关注票价的问题,比如有一个说法是,有些高铁票价贵过打折机票,对高铁票价就有些议论。

卢春房:我们国家高铁的票价是低的,世界银行的报告里就提到,像法国高铁的票价是每人公里0.24-0.31元,德国是0.34元,日本是0.29~0.31元,这个元不是人民币,是美元。中国的票价现在是多少呢?200 -250公里每人是0.3-0.45元,300-350公里是0.45~0.5元,最高的每人公里是0.55元,这跟欧洲最高的0.34美元比是差了好几倍。

为什么我们能做到低票价?我们的优势,主要是工程造价低,运营成本也有较好的控制,比如时速350公里的高铁,中国是1.39个亿每公里;250公里的高铁,约是1.14个亿每公里;200公里的高铁,约1个亿每公里,这个数字与欧洲(成本造价)相比最少低40%,这都是前几年世界银行的数据,现在当然又有变化了。造价低的一个重要原因就是设计和施工程序的标准化管理。

同时我们的运输效率也是高的。拿京沪高铁来说, 2019年是达到2亿多人次,这是国外任何一条高铁都比不上的,它有这些旅客量的支撑。因此,尽管票价低,我们国家有些高铁线路还是能够盈利。

当然,我们的高铁票价并不是恒定的,现在是可以浮动的,淡季和旺季也不一样,和运行速度的高低也有关。

《科学大师》:既然是有淡季和旺季,价格也可以浮动,有人又要问了,为什么它不能够像飞机一样在淡季的时候也出现跳水式的甩卖价?

卢春房:首先我们要衡量出行成本。你是选择坐飞机还是坐高铁,实际取决于多种因素的综合比较。比如说在时间成本上,有可能我在1000公里以内出行,高铁比飞机还快。一般机场离市区距离远,安检程序也更复杂一些,这都要占时间。

高铁有个优势,它基本上是不晚点的,我们现在正点率98%以上,非常高。飞机又不一样了,有时候晚一点很正常,甚至你登机了却不让走,这些因素都需要考虑到出行决策中去。

还有舒适度的比较,坐高铁舒适还是坐飞机舒适?老实讲,坐飞机经济舱比坐高铁难受些,所以很多人希望旅行超过5个小时以后坐飞机,四五个小时以内就坐高铁。舒适度是重要考量。

再次说到票价。飞机的特价票和他们的运营有关。比如有的航空公司,飞机到达目的地,还必须再飞回出发地。这就决定我有乘客也得飞回去,没有乘客也得飞回去,这跟出租车拉活一个道理,我反正也是往回走,那少收点钱也是可以的,空车也是跑嘛。所以有时候他们会非常便宜。

高铁不一样,我们现在的客流量一年四季总体上还是稳定的,另外我们根据季节的不同,也在不断调整运行图,比如周末我们多开几列,工作日就少开几列,适时动态调整。

我们现在票价已经是低于国际水平,总体上高铁现在还是不赚钱的。虽说我们不少线路是有盈利,但新建的高铁都是赔钱的,像京沪高铁那么好的条件,还是投入运营三年之后才实现了盈利。很多高铁可能没有七、八年,十来年,是实行不了盈利的。

但高铁不盈利,它却带来了社会效益,有些线路我们的地方政府愿意投资建设,不光是为了运输方面的效益,也是为了带动沿线地区经济社会发展的综合效益。

图源/受访者提供

《科学大师》:这个社会效益具体来说是什么样的体现?

卢春房:首先能给我们广大旅客节省时间成本,这很重要,像你们节省一个小时,能干不少事,节省一个小时时间就意味着节省数十元甚至数百元费用。

另外是拉动一些产业的发展,带动就业,因为高铁涉及到上上下下各种产业,像电子、电器、机械信息、材料制造等等,这是很大一块效益。

再就是环保效益,传统的汽车出行,包括飞机,都可能排放很多的二氧化碳和其他污染物,相比来说,铁路客运的污染排放就要少很多。

还有安全上的效益,铁路是很安全的交通工具。横向来看,公路上现在一年可能要死不少人,而从2011年以后,据我知道的,高铁客运就没死过人,普速铁路仅死过一个人。在交通运输工具里,按照万人交通事故死亡率来衡量,死亡率越低,社会效益越好,铁路的死亡率是低的,跟国外比也是这样,对社会贡献巨大。

三,更高速度、更加智能,一个都不能少

《科学大师》:我们的高铁目前是世界上跑得最快的,达到350公里/小时,从技术上来讲,还能跑出更高速度吗?能实现吗?

卢春房:今天这个速度我们说已经是很快了,过一段人们又可能认为还不够。全世界都是这样,对于出行速度的追求是永恒的。

应该说,实现更高速度的技术途径是有的。

第一是现在我们普遍在用的轮轨高铁,还有提速空间,我们现在主要研究的是400公里/小时速度。至于它的顶棚速度能跑到多少,现在还不能下结论,还得再研究。

第二是高速磁悬浮列车,现在600公里时速的样车已经出来了,后面进一步要研究如何实现工程化。

第三可能你们也听到过的,低真空管道高速磁悬浮飞行列车,目前还是处于概念化的阶段,但是也要进行研究。

《科学大师》:除了速度,我们也知道,现在是一个科技时代,高铁的科技化、智能化方向会是什么样的?

卢春房:更智能、更智慧,是中国高铁发展的既定方向和目标,这个智能,包括智能建造、智能装备和智能运维。

智能化上,我们在基础理论研究和应用研究(包括基础软件、部分通用硬件)方面,还要继续努力,因为高铁涉及的技术非常广泛,在材料技术、信息技术、能源技术等方面,都是我们的重点研究方向。

单拿高铁信息化来说,比如AI技术、云计算、大数据、北斗、5G、区块链、物联网,这些技术在高铁上都是要研究和应用的重点。相应的课题也都在部署中。像我们高铁典型工程京张高铁,就是智能化高铁建设的示范,比如轨枕板的制造,基本上可以无人化,列车能够实现自动驾驶(有人监控)。

5G技术应用在铁路上的前景也非常广阔,像我们的调度指挥、养护维修、列车运行控制、监控监测、工程建设,都需要5G来保障通信,进行数据信息传输。

比如说隧道建设,原来我们一进隧道,什么信号都没有,我们的智能化施工如果没有5G通信作为保障,设备的数据就没法传出来,就成了聋子瞎子。

北斗导航,作为信息平台,也可以有多种应用,比如说利用北斗对一些灾害进行监控监测,对列车进行定位。当然我们说北斗在高铁上的应用,还是要和5G结合,既有北斗,也有遥感卫星、地面设备,这都要结合起来才行。

我认为高铁智能化是一个长期发展的过程,现在我们所说的智能化,还属于初级阶段。

《科学大师》:乘客服务这一块,随着技术的发展,会不会也相应得到优化?现在大家对高铁硬件的先进性感知很明显,但服务方面,似乎还没有那么突出的体验。

卢春房:主要是往更人性化的智能运营服务方向发展。比如票务系统,现在有12306,大家买票方便了,但有时候拥堵也比较厉害。往后再发展,不光要让乘客买票更方便,而且要有个性化的票务服务。如果你经常坐高铁,系统对你进行大数据分析后,就能自动为你安排座位,你是喜欢靠过道还是靠窗,你是倾向一等座还是二等座,就给你直接推荐了。

还有将来的调度指挥,列车运行图的编制,也要更智能化。

车站,可以有智能引导系统、智能的温度调节系统,使大家候车更温馨。我们坐高铁,现在都不需要取车票了,直接刷身份证就可以进站乘车。在车上,刚才讲到的通信服务,也还可以进一步发展。

再像传感技术,不光是车厢里的温度、湿度可以自行调节,今后对无人驾驶列车的准确定位,以及对一些灾害的感知,都应该发展起来。比如铁道前面突然冒出一个铁棒子或者其他障碍物,列车要能够及时感知到。

将来乘客还可以有更智能的行程规划,公路、铁路、民航一卡通,这些都要发展,进入比较全面的智能化阶段,这是必然的趋势。

《科学大师》:前面讲到高铁是绿色的交通工具,也很经济,在这方面还有没有进一步的发展空间?

卢春房:肯定的。其中,在绿色方面,当今世界,环境污染、全球性资源短缺状况愈加突出,绿色高铁能有效解决经济发展与生态文明建设之间的矛盾,推动交通绿色发展,为实现交通强国提供有力支撑,包括建设、运营降低能耗,运营振动、噪音降低,降低污染物和二氧化碳排放,节约用地用材用水,沿线绿化。

我举个例子,高铁的节地,现在应该说做得比较好,但是还能进一步发展,我们高铁一般都是走桥梁,后面能不能建双层桥?像立交桥那样,甚至在公路上建铁路桥,或者都走地下,既发展了高铁,又少占耕地,这都是措施。

在经济方面,高速铁路高昂的成本对任何国家及铁路运营企业来说,都是不可忽视的问题之一,必须加大高速铁路经济性相关技术的研究力度,为推动高速铁路持续健康发展,建成安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系提供有力支撑,包括建设成本降低、运营成本节约。

四,任何时候都不能关起门来搞科研创新

《科学大师》:高铁的自主创新,对别的产业领域或部门的自主创新,有可复制、可借鉴的经验么?

卢春房:高铁自主创新的基本经验,有一定的广泛适用性,我们国家有些制造行业,也应该像高铁这样,集中力量办大事,团结一心,才能搞好。

我们高铁在对外引进技术的时候,是在国务院支持下,由铁道部组织相关企业形成统一对外的模式,不让国外的企业给我们各个击破。最开始就约定好,我们的企业要经得起诱惑,不管谁找我们这些厂家来公关,开出任何优厚的条件,你们都不要答应,就由牵头单位负责出面谈判。这就是集中力量,攥成一个拳头。同时,自主研发也是统一组织的。

有些行业的自主创新,也应该这样,由国家牵头,或者由企业发起联盟,让龙头企业牵头,统一组织,或引进、消化、吸收、再创新,或完全自主创新,一条心来搞创新研发。人心齐,有组织,讲打法,这就好办。

世界首座高速铁路悬索桥——镇江五峰山长江大桥/图源:沙钢集团

《科学大师》:我们国家在十四五规划中提到要加强新型举国体制,您理解为什么必须提倡新型举国体制,它有哪些特点?

卢春房:所谓举国创新体制,就是由国家安排重大科研课题,以行政手段调集全国的人力、物力等资源,形成快速实施的科研实验、快速出成果的机制。这一机制的基本内容仍要坚持,但是在新形势下应有新的发展,也就是实行新型举国创新体制。

我理解,新型举国体制在三个方面体现“新”。

一、适应新形势。首先是世界正经历百年未有之大变局,大国博弈激烈,国际经济、科技、文化、安全、政治等格局都在发生深刻调整,世界秩序加快从旧秩序向新秩序切换,世界业已进入动荡变革期,新冠肺炎疫情加剧了世界格局的变化。其次,中国特色社会主义建设进入新时代,既有集中力量办大事的优势,又有市场机制,市场是配置资源的决定因素。再次,中国科技创新近年取得巨大进步,但核心技术受制于人的状况没有根本改变。

二,瞄准新目标。首先是国家的发展,包括两个一百年目标。其次是国家安全,包括国家战略安全和人民生命财产安全。再次是人类命运共同体建设,中国负有巨大责任。还有,攻克卡脖子技术,攻克前沿技术,基础研究获得突破。

三,谋划新举措。首先,集中力量办大事与市场配置资源结合,对关键领域加大投入。其次,培育战略科技力量。再次,目标与效益结合,注重政产学研用协同攻关和成果及时转化。其四,以重大工程和重大项目为依托,主要由行业龙头单位或企业担当组织角色。其五,国际合作。

国家在高铁装备发展上的策略就是引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌,由铁道部牵头,集中全国力量进行科技攻关。我们的目标就是要实现世界一流。找到我们当时在高铁技术方面跟世界先进国家的差距,比如列车控制系统、动车组技术、牵引供电技术、轨道技术方面,找出短板,着力攻关。这就是目标引领,问题导向。目标明确了,问题找准了,我们攻关的方向就非常清晰了。

这个过程中,我们要充分利用世界技术、文明发展的成果,不能封闭起来搞创新。客观来看,当时我们动车组和其他的一些关键设备研发,采取引进、消化、吸收、再创新策略,使我们的工艺水平、设计水平、制造水平都上了一个台阶,但是核心技术是买不来的,所以自主创新始终是坚持的一个方向。比如我们原来基础比较好的桥梁隧道、我们的线路,就要走原始创新的道路。

图源/受访者提供

《科学大师》:这几年中国面对的环境比较复杂,对继续走自主创新道路,您有什么看法?

卢春房:全球正在经历百年未有之大变局,要看到,中国在核心技术方面受制于人的局面,从根本上没有改变,西方国家在科技方面对我们的竞争优势,目前依然是存在的。这一点我们始终要清醒。解决卡脖子技术难题,要在基础理论和基础技术的研究方面下功夫,同时,既要把我们的短板补齐,也要把我们的长板做得更长。

我认为集中力量办大事,让举国体制与市场机制紧密结合,让更多的资源投入到科技创新当中去,这个做法在今天仍然是不过时的。

尤其是,在国家的战略科技力量上,一定要让龙头企业积极发挥作用。我们目前的国家战略科技力量主要是以国家实验室为引领的,以大学或科研机构为主,龙头企业作用还没有得到很好的发挥,像国铁集团,或者像华为这样的龙头企业,在技术研发上,他们的担当精神非常好,投入也非常大,而且研发基础也非常好。科研机构和这些龙头企业要很好结合起来。

国际国内的科研力量也要结合起来,任何时候都不能关起门来搞科研,要坚持开放。虽然美国总想围堵我们,但是堵不住的,世界很大。

(责任编辑:王凤枝_NT2541)

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