盧春房院士：高鐵能自主創新成功，其他領域也可以
作者|章劍鋒
根據官方權威信息，今年7月1日前，復興號高原內電雙源動力集中動車組將開進西藏，全國31個省（區市）屆時將實現復興號全面覆蓋。
與此同時，在京滬、京哈、京廣、成渝等高鐵線路上，將集中投放一批覆興號智能動車組，擴大運營體驗範圍，讓更多老百姓享受到更高品質的旅行生活。
目前，復興號已經形成涵蓋時速160公里至350公里速度等級的系列化動車組，其中，350公里的時速是世界之最。
研發新一代更高速度、更加安全、更加環保、更加智能的復興號動車組新產品，成爲中國高鐵進一步發展的行動目標。
“總體先進、部分領先，我們國家的高鐵技術已經做到了。高鐵的國際引領，要求我們能夠把握技術發展的方向和趨勢，率先研究新技術、新產品，而且率先實現應用。”中國工程院院士、中國鐵道學會理事長盧春房不久前告訴本站科技《科學大師》，在高鐵繼續自主創新方面，現在國家又佈置了很多新的研究課題。他相信，中國高鐵能夠繼續保持引領態勢，“因爲我們有新型舉國體制，同時國鐵集團既有擔當精神，也有人才，也有經驗，也在不斷積累大數據，進行分析挖掘，以利於我們新的提升。”
盧春房院士是一位實打實的鐵路老兵，在鐵路系統工作40年以上，先後擔任原鐵道部副部長、中國鐵路總公司（現國鐵集團）副總經理等職務。尤其值得一提，盧春房還曾兼任京滬高鐵建設總指揮部指揮長（京滬高鐵是建國以來投資規模最大的建設項目），並組織了復興號動車組從無到有的自主創新研發、高鐵技術一體化自主創新，以及中國的高鐵網建設等工作。
世界首條環島高鐵：海南環島高鐵/圖源：網絡
“中國國土面積很廣，地質和氣候條件十分複雜，我們的高鐵進行了不少獨到的新技術研發。
“像東部地區大面積軟土地面沉降技術問題，京滬高鐵解決了；東北嚴寒地區路基凍脹溶沉和冬季安全運營，哈大高鐵解決了；西北溼陷性黃土地區的地基穩定，鄭西高鐵解決了；熱帶地區高溫、潮溼、氯鹽硫酸鹽腐蝕等對鋼筋混凝土結構的威脅，海南環島高鐵解決了；
風沙和極乾旱地區的混凝土質量穩定性，蘭新高鐵解決了；岩溶地區的隧道橋樑施工難題，鄭萬高鐵解決了，同時它還實現了隧道的智能化施工。
“橋樑跨度方面，最近投入運營的鎮江五峰山大橋，是世界第一座公鐵兩用懸索橋，主橋跨度是1092米。隧道長度，我們石家莊到太原之間的太行山隧道，27.8公里，是世界最長的高鐵隧道。”
說到高鐵典型技術和工程時，盧春房如數家珍，信手拈來。據他說，上述中國高鐵的原創技術，稱得上填補空白或獨一無二。
作爲高鐵發展過程的主要組織者和推動者，盧春房親歷了國家在高鐵方面的引進、消化、吸收、再自主創新的獨特技術路徑。創新攻關行動中，他也見證了舉國上下如何齊心協力，勁往一處使，把高鐵技術一點一點發展起來的諸多攻艱克難場景。在本次接受《科學大師》專訪中，盧春房向我們講述了組織中國高鐵研發的相關幕後經歷。
中國當前把注重原始創新作爲科技發展的核心戰略，而高鐵自主創新的成功經驗，盧春房認爲對其他產業領域甩脫被人卡脖子的處境，也不無啓示和可借鑑之處。讓我們聽聽他是怎麼說的吧。
盧春房院士在檢查工作（左一）/圖源：中鐵十二局第三工程公司
一，“如果我們當時把目標定低一點，中國高鐵就沒這麼先進了”
《科學大師》：復興號已經是中國高鐵的主力車型，大家出門都能搭乘。據說復興號是我們國家完全自主化的成果，怎麼理解這個完全自主化？和諧號和復興號，同樣是高鐵動車組，又有什麼樣的差異？
盧春房：自主化，是說我們國家是擁有自主知識產權的，復興號所有的基礎軟件和應用軟件，核心硬件全部是我們自己開發的（除了少量的通用部件如通用芯片是購買）。和諧號很多軟件都是依賴國外的，遇到一些故障，我們自己也沒辦法解決。這是和諧號和復興號兩者的巨大區別。
衡量自主化成效的一個主要標準，就是故障率。現在復興號的故障率很低，比國際上大概是低了6倍，0.33和2的關係。
研製復興號，我們當初目標很明確，就是要對準世界最先進的高鐵動車組，而且，不管是誰製造誰設計，都要實現互聯、互通和主要部件互換。
目前來看，中國高鐵運行速度達到了世界最高的350公里/小時，安全水平和故障率水平也達到了世界最好。這是一開始就定下來的引領目標，最後也實現了。如果我們當時把目標定低一點，也能把東西研究出來，但就沒這麼先進了。
《科學大師》：作爲復興號自主化研發的組織者，您在這個過程中有什麼體會，這個工程難啃麼？
盧春房：基礎軟件自主化研發還是非常難啃的，比如動車組的網絡控制、牽引控制、制動控制，儘管很難，但這些核心技術是要不來的，我們又不能不去啃。
我們要求速度高，同時又要節能環保，有時候這是矛盾的，這也是比較難攻的技術。所以我們在車型設計上是反覆計算，不斷去測試，哪個地方阻力大，哪個地方阻力小，據此我們進行優化改進。
復興號是我們舉國體制創新的一個成功範例。從2012年開始，鐵道部佈置復興號重大課題進行關鍵技術攻關，這是多部門的聯合攻關，要是沒有體制優勢，說實在的，協調起來也是很難的。那麼多單位由我們來組織，有時候我是靠直接下命令，動用行政手段，也大量使用經濟手段，有時候也得要依靠個人魅力，或者利用專家頭腦才行。各種手段都得結合起來。
這個過程中，參與研發的企業主體應該說精神可嘉，在國家動員下，不惜重金捨得投入，心往一處想，勁往一處使，光車型研發投入一共是四五十個億，國家給了8億，其他都是企業自己投入，要知道，那時候都還沒有看到希望。
當時我們也和大家說清楚了，將來複興號的知識產權是大家共享的，而且這個車型研發成功後，會成爲主力車型。這樣企業就有積極性。我說他們精神非常可嘉，是一開始他們也沒太計較這些事，當時也沒簽什麼協議，只是口頭說一說。
高鐵研發過程中，有的小課題是動員幾十個人，大的甚至要動員幾百上千個人。參研人員也很給力，夜以繼日、加班加點，冒嚴寒、戰酷暑，說起來那都是常態了。
復興號這個名字，會一直普及使用，車型研發系列化，技術也會不斷地迭代升級，不會停步。
復興號高鐵/圖源：網絡
《科學大師》：高鐵路網越來越發展，但人們也比較關注票價的問題，比如有一個說法是，有些高鐵票價貴過打折機票，對高鐵票價就有些議論。
盧春房：我們國家高鐵的票價是低的，世界銀行的報告裡就提到，像法國高鐵的票價是每人公里0.24-0.31元，德國是0.34元，日本是0.29~0.31元，這個元不是人民幣，是美元。中國的票價現在是多少呢？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，這跟歐洲最高的0.34美元比是差了好幾倍。
爲什麼我們能做到低票價？我們的優勢，主要是工程造價低，運營成本也有較好的控制，比如時速350公里的高鐵，中國是1.39個億每公里；250公里的高鐵，約是1.14個億每公里；200公里的高鐵，約1個億每公里，這個數字與歐洲（成本造價）相比最少低40%，這都是前幾年世界銀行的數據，現在當然又有變化了。造價低的一個重要原因就是設計和施工程序的標準化管理。
同時我們的運輸效率也是高的。拿京滬高鐵來說， 2019年是達到2億多人次，這是國外任何一條高鐵都比不上的，它有這些旅客量的支撐。因此，儘管票價低，我們國家有些高鐵線路還是能夠盈利。
當然，我們的高鐵票價並不是恆定的，現在是可以浮動的，淡季和旺季也不一樣，和運行速度的高低也有關。
《科學大師》：既然是有淡季和旺季，價格也可以浮動，有人又要問了，爲什麼它不能夠像飛機一樣在淡季的時候也出現跳水式的甩賣價？
盧春房：首先我們要衡量出行成本。你是選擇坐飛機還是坐高鐵，實際取決於多種因素的綜合比較。比如說在時間成本上，有可能我在1000公里以內出行，高鐵比飛機還快。一般機場離市區距離遠，安檢程序也更復雜一些，這都要佔時間。
高鐵有個優勢，它基本上是不晚點的，我們現在正點率98%以上，非常高。飛機又不一樣了，有時候晚一點很正常，甚至你登機了卻不讓走，這些因素都需要考慮到出行決策中去。
還有舒適度的比較，坐高鐵舒適還是坐飛機舒適？老實講，坐飛機經濟艙比坐高鐵難受些，所以很多人希望旅行超過5個小時以後坐飛機，四五個小時以內就坐高鐵。舒適度是重要考量。
再次說到票價。飛機的特價票和他們的運營有關。比如有的航空公司，飛機到達目的地，還必須再飛回出發地。這就決定我有乘客也得飛回去，沒有乘客也得飛回去，這跟出租車拉活一個道理，我反正也是往回走，那少收點錢也是可以的，空車也是跑嘛。所以有時候他們會非常便宜。
高鐵不一樣，我們現在的客流量一年四季總體上還是穩定的，另外我們根據季節的不同，也在不斷調整運行圖，比如週末我們多開幾列，工作日就少開幾列，適時動態調整。
我們現在票價已經是低於國際水平，總體上高鐵現在還是不賺錢的。雖說我們不少線路是有盈利，但新建的高鐵都是賠錢的，像京滬高鐵那麼好的條件，還是投入運營三年之後才實現了盈利。很多高鐵可能沒有七、八年，十來年，是實行不了盈利的。
但高鐵不盈利，它卻帶來了社會效益，有些線路我們的地方政府願意投資建設，不光是爲了運輸方面的效益，也是爲了帶動沿線地區經濟社會發展的綜合效益。
圖源/受訪者提供
《科學大師》：這個社會效益具體來說是什麼樣的體現？
盧春房：首先能給我們廣大旅客節省時間成本，這很重要，像你們節省一個小時，能幹不少事，節省一個小時時間就意味着節省數十元甚至數百元費用。
另外是拉動一些產業的發展，帶動就業，因爲高鐵涉及到上上下下各種產業，像電子、電器、機械信息、材料製造等等，這是很大一塊效益。
再就是環保效益，傳統的汽車出行，包括飛機，都可能排放很多的二氧化碳和其他污染物，相比來說，鐵路客運的污染排放就要少很多。
還有安全上的效益，鐵路是很安全的交通工具。橫向來看，公路上現在一年可能要死不少人，而從2011年以後，據我知道的，高鐵客運就沒死過人，普速鐵路僅死過一個人。在交通運輸工具裡，按照萬人交通事故死亡率來衡量，死亡率越低，社會效益越好，鐵路的死亡率是低的，跟國外比也是這樣，對社會貢獻巨大。
三，更高速度、更加智能，一個都不能少
《科學大師》：我們的高鐵目前是世界上跑得最快的，達到350公里/小時，從技術上來講，還能跑出更高速度嗎？能實現嗎？
盧春房：今天這個速度我們說已經是很快了，過一段人們又可能認爲還不夠。全世界都是這樣，對於出行速度的追求是永恆的。
應該說，實現更高速度的技術途徑是有的。
第一是現在我們普遍在用的輪軌高鐵，還有提速空間，我們現在主要研究的是400公里/小時速度。至於它的頂棚速度能跑到多少，現在還不能下結論，還得再研究。
第二是高速磁懸浮列車，現在600公里時速的樣車已經出來了，後面進一步要研究如何實現工程化。
第三可能你們也聽到過的，低真空管道高速磁懸浮飛行列車，目前還是處於概念化的階段，但是也要進行研究。
《科學大師》：除了速度，我們也知道，現在是一個科技時代，高鐵的科技化、智能化方向會是什麼樣的？
盧春房：更智能、更智慧，是中國高鐵發展的既定方向和目標，這個智能，包括智能建造、智能裝備和智能運維。
智能化上，我們在基礎理論研究和應用研究（包括基礎軟件、部分通用硬件）方面，還要繼續努力，因爲高鐵涉及的技術非常廣泛，在材料技術、信息技術、能源技術等方面，都是我們的重點研究方向。
單拿高鐵信息化來說，比如AI技術、雲計算、大數據、北斗、5G、區塊鏈、物聯網，這些技術在高鐵上都是要研究和應用的重點。相應的課題也都在部署中。像我們高鐵典型工程京張高鐵，就是智能化高鐵建設的示範，比如軌枕板的製造，基本上可以無人化，列車能夠實現自動駕駛（有人監控）。
5G技術應用在鐵路上的前景也非常廣闊，像我們的調度指揮、養護維修、列車運行控制、監控監測、工程建設，都需要5G來保障通信，進行數據信息傳輸。
比如說隧道建設，原來我們一進隧道，什麼信號都沒有，我們的智能化施工如果沒有5G通信作爲保障，設備的數據就沒法傳出來，就成了聾子瞎子。
北斗導航，作爲信息平臺，也可以有多種應用，比如說利用北斗對一些災害進行監控監測，對列車進行定位。當然我們說北斗在高鐵上的應用，還是要和5G結合，既有北斗，也有遙感衛星、地面設備，這都要結合起來才行。
我認爲高鐵智能化是一個長期發展的過程，現在我們所說的智能化，還屬於初級階段。
京張高鐵行禮搬運機器人/圖源：中科之聲
京張高鐵巡檢機器人/圖源：中鐵電氣化局
《科學大師》：乘客服務這一塊，隨着技術的發展，會不會也相應得到優化？現在大家對高鐵硬件的先進性感知很明顯，但服務方面，似乎還沒有那麼突出的體驗。
盧春房：主要是往更人性化的智能運營服務方向發展。比如票務系統，現在有12306，大家買票方便了，但有時候擁堵也比較厲害。往後再發展，不光要讓乘客買票更方便，而且要有個性化的票務服務。如果你經常坐高鐵，系統對你進行大數據分析後，就能自動爲你安排座位，你是喜歡靠過道還是靠窗，你是傾向一等座還是二等座，就給你直接推薦了。
還有將來的調度指揮，列車運行圖的編制，也要更智能化。
車站，可以有智能引導系統、智能的溫度調節系統，使大家候車更溫馨。我們坐高鐵，現在都不需要取車票了，直接刷身份證就可以進站乘車。在車上，剛纔講到的通信服務，也還可以進一步發展。
再像傳感技術，不光是車廂裡的溫度、溼度可以自行調節，今後對無人駕駛列車的準確定位，以及對一些災害的感知，都應該發展起來。比如鐵道前面突然冒出一個鐵棒子或者其他障礙物，列車要能夠及時感知到。
將來乘客還可以有更智能的行程規劃，公路、鐵路、民航一卡通，這些都要發展，進入比較全面的智能化階段，這是必然的趨勢。
《科學大師》：前面講到高鐵是綠色的交通工具，也很經濟，在這方面還有沒有進一步的發展空間？
盧春房：肯定的。其中，在綠色方面，當今世界，環境污染、全球性資源短缺狀況愈加突出，綠色高鐵能有效解決經濟發展與生態文明建設之間的矛盾，推動交通綠色發展，爲實現交通強國提供有力支撐，包括建設、運營降低能耗，運營振動、噪音降低，降低污染物和二氧化碳排放，節約用地用材用水，沿線綠化。
我舉個例子，高鐵的節地，現在應該說做得比較好，但是還能進一步發展，我們高鐵一般都是走橋樑，後面能不能建雙層橋？像立交橋那樣，甚至在公路上建鐵路橋，或者都走地下，既發展了高鐵，又少佔耕地，這都是措施。
在經濟方面，高速鐵路高昂的成本對任何國家及鐵路運營企業來說，都是不可忽視的問題之一，必須加大高速鐵路經濟性相關技術的研究力度，爲推動高速鐵路持續健康發展，建成安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化綜合交通體系提供有力支撐，包括建設成本降低、運營成本節約。
四，任何時候都不能關起門來搞科研創新
《科學大師》：高鐵的自主創新，對別的產業領域或部門的自主創新，有可複製、可借鑑的經驗麼？
盧春房：高鐵自主創新的基本經驗，有一定的廣泛適用性，我們國家有些製造行業，也應該像高鐵這樣，集中力量辦大事，團結一心，才能搞好。
我們高鐵在對外引進技術的時候，是在國務院支持下，由鐵道部組織相關企業形成統一對外的模式，不讓國外的企業給我們各個擊破。最開始就約定好，我們的企業要經得起誘惑，不管誰找我們這些廠家來公關，開出任何優厚的條件，你們都不要答應，就由牽頭單位負責出面談判。這就是集中力量，攥成一個拳頭。同時，自主研發也是統一組織的。
有些行業的自主創新，也應該這樣，由國家牽頭，或者由企業發起聯盟，讓龍頭企業牽頭，統一組織，或引進、消化、吸收、再創新，或完全自主創新，一條心來搞創新研發。人心齊，有組織，講打法，這就好辦。
世界首座高速鐵路懸索橋——鎮江五峰山長江大橋/圖源：沙鋼集團
《科學大師》：我們國家在十四五規劃中提到要加強新型舉國體制，您理解爲什麼必須提倡新型舉國體制，它有哪些特點？
盧春房：所謂舉國創新體制，就是由國家安排重大科研課題，以行政手段調集全國的人力、物力等資源，形成快速實施的科研實驗、快速出成果的機制。這一機制的基本內容仍要堅持，但是在新形勢下應有新的發展，也就是實行新型舉國創新體制。
我理解，新型舉國體制在三個方面體現“新”。
一、適應新形勢。首先是世界正經歷百年未有之大變局，大國博弈激烈，國際經濟、科技、文化、安全、政治等格局都在發生深刻調整，世界秩序加快從舊秩序向新秩序切換，世界業已進入動盪變革期，新冠肺炎疫情加劇了世界格局的變化。其次，中國特色社會主義建設進入新時代，既有集中力量辦大事的優勢，又有市場機制，市場是配置資源的決定因素。再次，中國科技創新近年取得巨大進步，但核心技術受制於人的狀況沒有根本改變。
二，瞄準新目標。首先是國家的發展，包括兩個一百年目標。其次是國家安全，包括國家戰略安全和人民生命財產安全。再次是人類命運共同體建設，中國負有巨大責任。還有，攻克卡脖子技術，攻克前沿技術，基礎研究獲得突破。
三，謀劃新舉措。首先，集中力量辦大事與市場配置資源結合，對關鍵領域加大投入。其次，培育戰略科技力量。再次，目標與效益結合，注重政產學研用協同攻關和成果及時轉化。其四，以重大工程和重大項目爲依託，主要由行業龍頭單位或企業擔當組織角色。其五，國際合作。
國家在高鐵裝備發展上的策略就是引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌，由鐵道部牽頭，集中全國力量進行科技攻關。我們的目標就是要實現世界一流。找到我們當時在高鐵技術方面跟世界先進國家的差距，比如列車控制系統、動車組技術、牽引供電技術、軌道技術方面，找出短板，着力攻關。這就是目標引領，問題導向。目標明確了，問題找準了，我們攻關的方向就非常清晰了。
這個過程中，我們要充分利用世界技術、文明發展的成果，不能封閉起來搞創新。客觀來看，當時我們動車組和其他的一些關鍵設備研發，採取引進、消化、吸收、再創新策略，使我們的工藝水平、設計水平、製造水平都上了一個臺階，但是核心技術是買不來的，所以自主創新始終是堅持的一個方向。比如我們原來基礎比較好的橋樑隧道、我們的線路，就要走原始創新的道路。
圖源/受訪者提供
《科學大師》：這幾年中國面對的環境比較複雜，對繼續走自主創新道路，您有什麼看法？
盧春房：全球正在經歷百年未有之大變局，要看到，中國在覈心技術方面受制於人的局面，從根本上沒有改變，西方國家在科技方面對我們的競爭優勢，目前依然是存在的。這一點我們始終要清醒。解決卡脖子技術難題，要在基礎理論和基礎技術的研究方面下功夫，同時，既要把我們的短板補齊，也要把我們的長板做得更長。
我認爲集中力量辦大事，讓舉國體制與市場機制緊密結合，讓更多的資源投入到科技創新當中去，這個做法在今天仍然是不過時的。
尤其是，在國家的戰略科技力量上，一定要讓龍頭企業積極發揮作用。我們目前的國家戰略科技力量主要是以國家實驗室爲引領的，以大學或科研機構爲主，龍頭企業作用還沒有得到很好的發揮，像國鐵集團，或者像華爲這樣的龍頭企業，在技術研發上，他們的擔當精神非常好，投入也非常大，而且研發基礎也非常好。科研機構和這些龍頭企業要很好結合起來。
國際國內的科研力量也要結合起來，任何時候都不能關起門來搞科研，要堅持開放。雖然美國總想圍堵我們，但是堵不住的，世界很大。