我国铁路机车制造技术的自主创新之路

　　“1个、2个、3个……”

　　1月7日，在北京寒冷的清晨，王玉龙一遍又一遍地默数着前面的人数，心里盘算着轮到自己需要的时间。这位来自湖北的小伙子今天特意起了个大早，为的是能排队买到一张10天后返乡的车票。

　　虽然每年临近春节，一票难求的局面总在继续，但已经在北京生活了近5年的王玉龙，每一年购买火车票时的心情却不一样，这是因为随着我国火车一次又一次提速，一次又一次缩短了他归家的思念。“今年更好了，去武汉都有动车组，比以前的直达车还要快，而且车次也更多了。”虽然北京冬日的北风寒冷依旧，但他显然对渐渐临近自己的购票窗口充满期待。

　　160公里、200公里、300公里……12个小时、10个小时、8个小时……伴随着我国火车时速的不断增加，众多和王玉龙一样在春节时返乡的人们，明显感觉到回家的路似乎变短了。

　　俗话说，火车跑得快，全靠车头带！

　　在我国火车速度越来越快的背后，是同样也在高速奔驰的我国铁路机车制造技术和其自主创新的步伐。

　　功率最大的机车

　　她，是目前世界上单机功率最大、技术水平最高、性能指标最先进的机车，拥有自主知识产权；她，是中国铁路装备技术在引进消化吸收的基础上再创新的成功典范，集成众多现代高新技术，多项关键技术将引领我国乃至世界机车技术的发展；她，单机牵引达到5000~6000吨，最高运行速度为120 km/h（千米每小时），而且具有更大的加速能力和牵引通过能力，是我国铁路重载货运主型机车，是中国铁路技术装备现代化又一重要标志。她，就是2008年12月29日在大连成功下线的我国拥有自主知识产权的首台和谐型六轴9600kW（千瓦）大功率交流传动货运电力机车。

　　这一天，注定要载入中国机车发展的历史。

　　随着这种机车的横空出世，她将为我国电气化铁路的迅速发展提供重要的支撑，大幅度提高铁路运输能力，实现干线货运重载、快捷运输的目标，开启了中国铁路装备现代化的新里程。

　　为了这一天的到来，我国的铁路机车工作者们经历了22个月的等待和技术攻关。

　　2007年2月11日，中国北车集团大连机车车辆有限公司与铁道部在北京签订了一个具有重要战略意义的合同：500台9600kW大功率交流传动六轴货运电力机车采购合同，总金额113亿元人民币。它标志着我国六轴9600kW电力机车自主设计、自主集成、自主制造的再创新工作正式启动。

　　作为铁道部重点扶持厂家之一，自2004年起，大连机车公司就同时承担了国家大功率交流传动电力机车、内燃机车两大技术引进项目的消化吸收再创新任务。其承担的和谐3型六轴7200kW电力机车已经有近400台投入运用，机车先进的技术性能和可靠的运用质量，已经在铁路运营中得到充分体现。

　　“此次实施的9600kW大功率交流传动电力机车研发项目，是以和谐3型六轴7200kW电力机车技术为基础的一项再创新工作，是铁道部为了提高铁路货物运输能力，推进铁路运输装备现代化，实施技术再创新的重大举措；是加快铁路网规划落实，实现我国铁路建设目标，使铁路运输能力满足国民经济发展需求的一项重要技术保障。对构建我国完备的机车型谱，推进产、学、研一体化再创新体系的形成与发展，打造具有自主知识产权国际领先的机车技术平台，推动民族工业的发展壮大，形成我国铁路新的机车车辆制造产业链有着重大意义。”大连机车公司有关负责人说。

　　400千瓦的力量

　　从7200kW到9600kW，仅从数字上看好像只是每轴提高400千瓦。但实际遇到的困难却比这个简单的400数字更为复杂。“这种全新机车是现代化铁路的标志性装备之一，其生产制造涉及冶金、机电、材料、电力电子、化工等多学科、多行业、多地区的庞大的系统工程。” 大连机车公司的一位技术人员解释道。

　　2008年5月28日，铁道部组织制定的《和谐型9600kW大功率交流传动货运电力机车总体技术方案》正式印发，除明确提出自主创新的新机车要确保安全可靠；在节能减排、环保材料使用、对外部环境影响等方面达到国际先进标准外，还要求在制造厂家自身发展的同时，带动国内相关产业链的发展。实现技术创新的各项指标，设计制造出世界一流水平的机车，并在此基础上，形成我国铁路重载货运电力机车的技术标准体系。

　　按照《技术方案》要求，在铁道部的统一组织规划下，和谐型六轴9600kW大功率交流传动电力机车技术创新项目组宣告成立，项目组实行总设计师负责制，下设11个子系统专业组。

　　会议讨论、联合攻关、反复修改……

　　2007年8月、12月，项目组先后召开了提供设备的接口会议，完善、统一了各设备的接口定义；

　　2008年7月至10月，铁道部组织相关专家针对机车的车体及缓冲装置、转向架、电气传动系统、制动系统召开了4次专项评审会，大连机车公司的系统设计顺利通过各次专项评审；

　　2007年11月和2008年5月，大连机车公司先后组织了2次变压器评审会议，邀请清华、大连理工等国内高校、研究所的知名专家进行设计评审及工艺评审并顺利通过。

　　经过项目组的群策群力，一个个技术难题开始迎刃而解，一切都在按照时间进度要求，有条不紊地稳步前进，并最终到达目的地。

　　“整个过程都是以我为主进行自主设计、研发、制造、采购和集成，拥有完全自主知识产权。机车采用大功率IGBT元件组成的变流器、大功率交流牵引电动机和轮盘制动等先进技术，运用成熟的驱动装置和微机网络控制系统，实现了整车集成技术、重载牵引车体和转向架、牵引变压器等方面的自主创新。”大连机车公司有关负责人自豪地说道。

　　据介绍，作为目前世界上单机功率最大、技术水平最高、性能指标最先进的交流传动电力机车，她具有自己独到的四大“武器”：一是功率更大，牵引性能更好，机车总功率9600kW，单轴功率达1600kW，可以满足单机牵引5000t~6000t（吨），最高运行速度可达120km/h，其启动加速度、持续速度等性能指标均创同类产品之最；二是节能、环保优秀品质更加突出，机车再生制动功率的提高，将有更多的电能反馈回接触网；三是自动化程度更高，功能更强，可靠性更好，简化了乘务人员操作，提高了机车的安全性；四是改变传统设计，除了受电弓及支持绝缘之外，全部高压设备由车顶移至车内，大大提高了机车雨雾等天气的抗污染能力。

　　目前，根据合同规定，随着首台机车下线，她将在今年开始批量生产并大规模装备中国铁路。这种全新机车是实现中国铁路干线货运重载、快捷运输的主型机车，并将以此开始逐步构建统一机车型谱。

　　市场催生的需求

　　从单轴1200kW到1600kW，到底意味着什么？

　　“打个最简单的比方，如两个人同时去拉50公斤重的东西，一个人的负重能力为100公斤，另外一个人的负重能力为150公斤，那谁完成任务更轻松呢？答案显然是后者，火车机车牵引的道理同样如此。”中国铁道科学研究院机车车辆研究所的一位姓杨的研究员如此解释说。

　　如果回归到物理学上，中学时有关功率的那个著名的公式或许能让我们更加明白其中的玄机。根据功率的计算公式P=FV（功率等于牵引力乘以速度），当功率越大时，意味着机车可以获得更大的牵引力和更快的速度，这也就解释了为什么我们常说“火车跑得快，全靠车头带”，更能理解为什么王玉龙会在火车一次又一次提速后，缩短了春节回家时对家人的思念。

　　杨研究员认为，中国的机车牵引功率之所以要越做越大，一个重要原因是为了适应我国铁路发展的需要，也是为了适应我国特殊国情的需要。无论世界上哪一个国家，不会在春节这样一个特殊的节日，承担着几亿人口的铁路转移任务，也从没有哪一个国家，在经济高速发展的时候，需要铁路承担如此多的资源转移任务，这一切都决定着中国的机车需要不断提高自己的牵引功率，满足国民经济发展的需要。

　　2008年12月31日在京召开的全国铁路工作会议上，铁道部部长刘志军表示，2008年，预计全国铁路旅客发送量完成14.6亿人，同比增加1.4亿人，增长10.9%；货物发送量完成33亿吨，同比增加1.5亿吨，增长4.9%。按照中长期铁路网规划和目前铁路建设、技术装备现代化的速度，到2012年，我国铁路将发生历史性变化，发达完善铁路网初具规模，铁路“瓶颈”制约状况基本消除。

　　2007年12月27日3时58分，西起山西省大同市，东至河北省秦皇岛市，号称“中国重载第一路”的大秦铁路，提前4天实现年运量3亿吨目标，大大突破了世界单条重载铁路年运量不超过2亿吨的理论极限，再次创造了世界铁路重载运输的奇迹。

　　目前，铁路部门通过在大秦铁路开展和谐型机车牵引2万吨重载组合列车验证和提速综合试验研究，2008年大秦铁路年运量达到3.4亿吨。“大秦铁路之所以能创造奇迹，首先得益于新技术、新装备的开发运用。特别是国产和谐型大功率交流传动电力机车的投入运用，有效提高了运输效率。”铁道部相关负责人说。

　　大秦铁路只是当前我国铁路发展的一个缩影。

　　目前，我国铁路发展正处在黄金机遇期，大规模铁路建设全面展开。按照《中国铁路中长期铁路网规划》，预计到“十一五”末， 京广线以东地区干线将全部实现点化成网，主要繁忙干线实现客货分线，至2020年全国铁路运营里程预计达到12万公里，快速客运网总规模达到2万公里以上。

　　铁路货车密度、载重、速度是提高铁路运输能力的三大要素。分析人士认为，我国铁路运输能力仍不能满足国民经济发展需要，在中国铁路未来主型货运机型的选择上，必须按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，与中国铁路发展相适应，提高机车牵引能力，满足机车长交路、牵引5000吨及以上重载货物运输发展需要。

　　制造水平的跨越

　　生产出世界上单机功率最大的机车，并不是大连机车厂第一次带给中国机车制造的惊喜。目前，以其为代表的国内一大批企业在我国铁路技术引进、消化、吸收、再创新的过程中，已经取得重要成果，实现了机车车辆制造水平的跨越，形成了我国铁路新的机车车辆制造产业群。“无论是产品质量还是制造水平，我国的机车都已经达到了世界先进国家的水平。”杨研究员说。

　　机车车辆装备现代化是铁路现代化的重要标志。2004年4月1日，国务院下发《研究铁路机车车辆装备有关问题的会议纪要》，提出了“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”总体要求。

　　以市场换技术，走技贸结合自主创新之路——成为了铁路客运机车车辆装备现代化的最佳路径。

　　为加快推进铁路装备现代化，铁道部提出了采用“先进、成熟、经济、适应、可靠”技术的方针和实现“标准化、系列化、模块化、信息化”的要求，确定了立足国产化、系统引进先进技术、推动自主创新，加快实现机车车辆装备现代化的思路。

　　在刚刚过去的2008年，我国铁路技术创新取得了新的重大突破。我国自主研发的长编组卧铺动车组投入京沪铁路运营，表现出了安全可靠、平稳舒适、节能环保等优良性能。我国在时速200公里动车组技术平台上进行再创新，成功搭建了世界铁路最先进的时速350公里动车组技术平台，国产时速350公里动车组批量生产，初步形成了我国时速350公里高速铁路技术标准体系，并已成功运用到其他客运专线建设。

　　“通过引进消化吸收再创新，我国已掌握了世界先进成熟的铁路机车车辆制造技术，动车组和大功率机车的核心技术已为我所有，我国机车车辆制造工业现代化步伐得以加快，再创新工作也已取得重要进展。”铁道部相关负责人说。

　　北京交通大学机车研究所的刘志明认为，中国的电力机车在大吨位上有所突破，在技术上有一定的实力，特别是价格并不昂贵，在国际市场上具有竞争力。

　　据铁道部相关负责人介绍，我国引进的动车组和大功率机车技术，价格比其他国家低得多，动车组比西班牙低14%、比韩国低20%、比中国台湾地区低40%，6轴大功率机车比欧洲同类产品市场价格低44%。

　　现在，中国制造的机车除服务中国铁路以外，还成功走出国门，服务于世界各地：中国北方机车车辆工业集团公司所属北京二七机车厂出口古巴12台内燃机车、中国南车集团公司向阿根廷出口24台机车及160辆客车……

　　“在技术创新取得辉煌成果的基础上，2009年铁路将继续推进关键领域技术创新，扩大创新成果的应用，实现对众多技术创新成果的集成，建立健全具有自主知识产权的技术标准体系。”刘志军说。

　　相关链接

　　机车，在其发明者的故乡——英国叫Locomotive，原意是机动的，也就是由机器带之移动的，泛指所有铁路牵引动力。目前，一般将机车按其所用动力分为蒸汽机车、内燃机车和电力机车三大类。

　　1876年修建的吴淞铁路，长14.5公里，是中国大地上出现的第一条铁路。伴随着铁路在中国的发展，铁路机车也经过无数次的变革与突飞猛进的发展，在这里我们辑录了铁路机车在发展中的无数个“首台”，管中窥豹，浓缩我国的机车发展历史。

　　首台在中国运行的机车

　　1876年首台在中国运行的机车，是吴松铁路上运行的“先导号”机车，是由英国制造的，时速约30公里。

　　首台中国自己制造的机车

　　首台中国自己制造的机车是1881年开平矿务局制造的一台简陋的蒸气机车。

　　首台组装的机车

　　首台组装的机车是1900年唐山机车厂组装的MG3型机车。

　　首台中国人设计的机车

　　首台中国人设计的机车是1993年中国人设计出来的KF1型机车。

　　首台修复组装的蒸气机车

　　首台修复组装的蒸气机车是1949年沈阳皇姑屯车辆厂工人为支援解放战争，命名为“华东号”的机车。

　　首台仿造的蒸气机车

　　首台仿造的蒸气机车是1952年12月四方机车车辆工厂仿造的蒸气机车“解放型”，时速80公里。

　　首台电传动内燃机车

　　首台内燃机车是1958年大边机车车辆工厂制造的“巨龙”号电传动内燃机车，机车动率1323KW，时速100公里。

　　首台液力传动内燃机车

　　首台液力传动内燃机车是1959年四方机车车辆工厂制造的“卫星”号，机车功率1338kW，时速120公里。

　　首台具有自主知识产权的电力机车

　　首台具有自主知识产权的电力机车是株洲电力机车厂制造的奥星交流传动客运电力机车，机车功率4800kW，时速200公里。