“和諧號”列車總設計師:把中國高鐵推向世界之巔
http://www.debgrams.com 2011-01-26 17:06 來源：科技日報
人物檔案：張曙光，男，漢族，54歲，中共黨員，鐵道部副總工程師，教授級高工。長期從事鐵路機車車輛裝備現代化的技術創新，致力于高速列車應用基礎理論與工程技術研究，是我國高速鐵路技術創新的領軍人物。主持了時速250公里、350公里和新一代高速列車的研發設計，形成了具有完全自主知識產權的中國高速列車系列產品，取得了顯著的社會、經濟效益。建立了系統完整的國內制造體系和產業鏈，推動了我國民族裝備制造業和鐵道車輛工程學科的發展。
一輛藍白相間、16輛編組的“和諧號”CRH380新一代高速動車組飛馳在山東棗莊至安徽蚌埠的京滬高鐵試驗線上，把在天上直播的直升機遠遠甩在身后。
時速486.1公里，中國新一代動車組刷新了世界最快列車的紀錄。噴氣飛機低速巡航的速度也不過如此。
2010年12月3日，當試驗總指揮，“和諧號”高速列車總設計師、鐵道部副總工程師張曙光向站在試驗車頭的鐵道部部長劉志軍報告這一喜訊時，現場旋即爆發出雷鳴般的掌聲。
疾馳在原野上的“和諧號”CRH380，猶如一股強勁的“中國風”，旋即吹遍世界。
火車真的“飛”了
鏡頭：30多年前，十幾歲的張曙光從家鄉江蘇去新疆。蒸汽機車拉著的火車每小時才走二三十里。走走停停，停停走走。極度的困頓和勞累，讓原本異常遙遠的路途變得更是遙遙無期。那時，少年張曙光的心里誕生了一個不切實際的幻想，要是火車能飛多好呀……
幾十年后，張曙光的團隊用科技和智慧讓他少年時那看似天方夜譚般的幻想變成了事實，火車真的“飛”了！
人類對列車速度的追求從來沒有停止過，而中國似乎對此有著更深的渴望。隨著改革開放而來的人口大流動，作為國脈的鐵路如何承載？高速成為必然的選擇。
2004年，一直從事機車車輛專業的張曙光被鐵道部部長劉志軍點將擔任“和諧號”高速列車總設計師，短短6年，他便使中國高速列車的技術等級從時速200公里躍升到380公里！
時速486.1公里的運營速度，不僅讓百年交通史上默默無聞的中國人一鳴驚人，而且一舉站在當今世界軌道交通科學之巔。這一奇跡令世界震撼！
這個速度意味著什么？
“高速鐵路系統最綜合、關鍵的考核指標就是速度。這是衡量一個國家高速鐵路技術水平的主要指標，因為速度是指在安全性、可靠性、經濟性，包括節能環保等一系列指標下的速度。從這些方面講，這個速度標志著我國高速鐵路技術已經處于世界領先水平。”張曙光給了這一中國速度最科學的詮釋。
2010年12月7日至9日，第七屆世界高速鐵路大會在北京召開，這是UIC（國際鐵路聯盟）首次從歐洲移師亞洲并來到中國，2500多名代表和專家參會，中國高鐵技術當之無愧成為當今世界的領先者。
優良的表現令“和諧號”CRH380新一代高速動車組大受追捧，來自世界各地的專家學者爭相向張曙光了解CRH380的一切。
12月8日，北京國家會議中心。一個能容納200人的報告廳里密密麻麻擠滿了400多人。吸引眾人關注的是張曙光《高速列車速度與技術》的報告。
速度提升后系統強耦合作用與高速輪軌關系、耦合振動與車體模態設計、頭型氣動設計、地面效應……
張曙光講述的“和諧號”CRH380的十大創新，讓很多與會者耳目一新，連法國TGV之父也對CRH380新一代高速列車的平穩性和舒適性贊不絕口。
再創新的輝煌
鏡頭：2008年10月28日，張曙光來到青島四方公司參加座談會。當時，公司生產的時速350公里CRH2型車已在京津城際高鐵順利運營兩個多月，公司上下沉浸在巨大的喜悅中。“滿以為張總會表揚我們取得的成績，誰知他卻在系統地分析CRH2型車面臨的新挑戰后，講出‘從零開始’幾個字。”南車四方股份公司總經理王軍回憶說……
這就是說要把以前的技術全部推倒重來。巨大的反差讓所有在場的人都懵了！這是為什么？
動車組是尖端技術的高度集成，涉及九大關鍵技術以及十項配套技術，短時間內消化吸收再創新已經萬分艱難，在更短時間內用全新的標準再造一輛那真是難于上青天！
“因為我們國家面積大、人口多，必須確保列車持續高速可靠運行；因為我們在世界上首先大面積采用了無砟軌道和線路高架技術，列車振動模態與國外有很大差別；因為京滬高鐵有22座隧道，高速會車時必須保證良好的氣密強度和氣密性……”望著大家困惑的眼神，深思熟慮后的張曙光給出了答案。
顯然，現有的動車技術不能滿足國情，只有重新做起。
CRH380火箭式的頭型設計正是一個從零做起的典型。
當西南交大藝術學院院長、雕塑家徐伯初來到張曙光辦公室討論CRH380的設計外形方案時，還有點不可思議：“車型設計要考慮的是空氣動力、材料、電子等科學方面的因素，讓我這個搞雕塑的來干什么呢？”
將技術和民族文化有機融合正是現代工業設計的一個難題，而張曙光正是要讓中國新一代高速列車的設計在這方面有所探索和突破。
圍繞降低氣動阻力、氣動噪聲、交會壓力波、氣動升力等多元化目標，張曙光提出了新一代高速列車頭型優化設計的方向與流程。同時結合中華民族文化元素抽象，在參閱了大量資料和建議后，張曙光組織設計出20種純中國味的頭型方案，并綜合分析其技術性、文化性和工程可實施性。
通過仿真分析和風洞試驗，最終展現在旅客面前的這個取材于長征號運載火箭概念設計的頭型，氣動阻力降低6%，氣動噪聲降低7%、列車尾車升力降低52%、側向力降低6%，綜合氣動性能達到世界領先水平。
對新的動車標準，張曙光顯然已胸有成竹。那就是以安全可靠性為核心，以速度為主要目標，系統提升動力學、氣動力學、車體模態、噪音控制、弓網受流、牽引制動等技術性能和水平，研發時速380公里高速列車，引領世界技術發展。
鑒于新一代動車組研發的艱難，早在2008年2月，張曙光就推動了鐵道部與科技部簽署《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》，將國內機械、材料、力學、信息、自動控制、電力電子等相關領域的頂級專家延攬到這個宏偉的創新平臺。
而張曙光自己更是身先士卒。一列高速動車的零部件多達5萬個，為保證每個部件都精準無誤，了解高速列車在典型無砟軌道的運行特點，他曾經每周十幾次往返京津高鐵，半夜跑到動車組運用所，跟蹤研究動車組服役后的相關數據及狀態……
圍繞系統動力學、結構強度、振動噪聲、牽引制動等方面，他在短短幾個月里組織開展了460余項仿真分析，1100余項地面試驗和近700項的線路試驗，累計試驗里程近40萬公里。
在張曙光的主持下，我國新一代高速列車總體技術方案中關鍵的安全、速度、舒適、節能等方方面面的頂層設計指標得以最終確定。
造頂尖“中國產”
鏡頭：2010年9月22日，唐山客車公司為首列CRH380BL高速列車舉行下線儀式，張曙光受邀前去參加。可張曙光上車后卻發現，車里的一些細節處理得不夠理想，距離頂尖產品的標準還有一些小差距。望著興高采烈的職工，張曙光心里十分猶豫。“這個臉不好拉啊。”但與其將來后悔，還不如現在唱個黑臉。沉思良久，張曙光終于下了決心，當即召集公司負責人開會：“你們這個車出廠，對不起老百姓和國家對我們的期望。”
嚴厲的語氣讓在場的許多人不敢抬頭看他。回想起當時那一幕，唐客公司總工程師孫邦成至今仍感到沉甸甸的。
喜氣洋洋的慶祝大會變成了連夜召開的整改工作會。
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除了總設計師的職責外，張曙光還擔任高速列車項目的總指揮。在他的眼里，高速列車必須是一件精美工藝品。他常講的一句話就是“責任重于泰山”。
幾年來，不知上了多少次列車，跑了多少次工廠。每次在高速列車上，張曙光都會向旅客了解乘車的感覺，向列車工作人員詢問列車的狀況，然后對運營中暴露出的問題迅速反饋設計部門改進。
張曙光對工廠制造工藝、制造過程中的質量控制要求非常嚴格，甚至小到一個專用扳手的規格都有明確要求。他要讓機車領域的“中國制造”成為世界頂尖產品。
在張曙光的心里，“和諧號”380高速列車寄托了中國鐵路的希望，寄托了中國鐵路裝備制造業的希望，它不僅僅是世界運營速度最高的車，也代表了我國現代工業文明和高端裝備制造水平，展示了新時期中國鐵路人的精神，絕不允許有一點點瑕疵，哪怕微不足道。
嚴厲批評唐車的事件甚至引起了德國媒體的關注，他們說，沒有看見過一個中國官員對產品質量用這么嚴厲的語言來批評工廠，看來中國在這方面真要跨入一個新的臺階了。
參加世界高鐵大會的國際鐵路聯盟退休干事、波蘭老人Boguslaw在乘坐中國高鐵后，一連用了3個“最”字評價中國高鐵：“果然是世界一流，最快最舒適標準最高。”
給動車建“后廚”
鏡頭：“麥當勞大家都吃過吧？”一次嚴肅的技術討論會上，張曙光突然冒出這么一句話。同事們不知道張曙光又在想什么，只聽他接下來說道：“就像麥當勞、肯德基有標準的后廚一樣，我們也要給中國高速列車裝備建一個標準制造平臺……”
中國高鐵正從“追隨者”變為“領跑者”，下一步，中國高速列車將要走向何方？
“繼續學習。”張曙光頭腦異常冷靜，“盡管我們在運營速度、綜合舒適度、節能環保指標和安全性上已取得很大成績，但國外在高速領域的研究已經有幾十年，我們在許多方面還有差距，還要繼續學習。”
當今高鐵市場競爭已處于列國紛爭局面，德國已宣布研發時速400公里高速列車，法國AGV時速定位在360公里，日本正在完善他們的FASTECH360，還有美國、俄羅斯、西班牙、意大利、韓國等國家躍躍欲試。
顯然，競爭對手們都在發力。
張曙光十分清醒，未來對世界高鐵技術制高點的爭奪將更加激烈。
在科技部、國家發改委等部門的支持下，國家對高速列車自主創新投入很大。如何把這些寶貴的科研資金用好，發揮更大的作用，支撐我國可持續發展，是張曙光一直在思考的問題。
而給動車建“后廚”，則是張曙光的一個新理論。他認為中國高速列車裝備建一個標準制造平臺包括設計平臺、仿真平臺、計算平臺、制造平臺、試驗平臺和驗證平臺。“這些平臺建設其實就像建設一個現代化的廚房，這將是現代工業、特別是裝備制造業可持續發展、形成國際競爭力的支撐。”
今天，動車的 “后廚”已現錐形。
在各方支持下，一批代表當今世界最高水平的試驗研究平臺陸續建成：
在軌道交通國家試驗室，建成時速達到600公里的高速列車滾振試驗臺；
在高速列車系統集成技術國家工程實驗室，建成1∶1的鋁合金車體模態與疲勞分析實驗臺，1∶1的高速轉向架動力參數響應分析試驗臺；
在牽引傳動國家重點實驗室，建成1∶1的牽引傳動與網絡控制系統綜合試驗臺，1∶1的制動系統綜合試驗臺；
在中科院力學所，建成雷諾數達到1∶8、試驗速度接近500公里的動模型實驗系統；
在同濟大學，建成試驗風速350公里以上，并具有噪音測試功能的地面交通工具風洞試驗臺；
……
時速400公里以上的高速檢測列車與時速500公里以上的高速試驗列車正在緊張研制中。
清華、北大、浙大、中科大等25所國內一流高校，中科院力學所、軟件所、金屬所等11個高水平研究所，全國51個國家工程實驗室和工程中心，幾十位兩院院士，近千位教授、研究員，1萬多名工程技術人員也直接參與到中國高速列車自主創新。
“這是我國高速列車技術可持續發展，形成國際競爭力的支撐。”說到未來，張曙光信心百倍。
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