起飞吧！高铁——中国高铁的故事

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　　如今，“高铁”已经成为了一个热门话题，从“立硬币”到“高铁超车”，相信所有的人会打心底为祖国感到自豪和骄傲！然而这些的背后，都饱含着他的智慧和汗水——他就是高铁设计师，中科院力学所研究员，“973项目”首席科学家，“中国高速列车自主创新联合行动计划”和国家重点研发计划“先进轨道交通”总体专家组成员杨国伟。
　　杨国伟，1967年出生，湖南省新宁县人，西北工业大学博士毕业后，曾在日本和德国留学，回国后进入中国科学院力学研究所工作。但是，在曾经很长一段求学、工作生涯中，杨国伟都是从事航空航天的研究工作。目前，作为中国空军未来执行远程空优作战的主力——歼-11B重型战斗机，就是杨国伟曾参与设计研发的。那么，一个原本是设计战斗机的科学家，他的科学研究又是如何从“天上”落到了“地下”的呢？
　　1978年，高铁这个词第一次出现在中国人的视野中
　　1978年，此时的中国还在使用蒸汽线路，不到9000台火车中，有8000台是蒸汽机车，高级一点的电力机车只有不到200台。而即使是电力机车，时速也只有区区40公里，还不如现在一台电动摩托车快。对于当时的中国人来讲，时速210公里、有着“银色子弹头”之称的日本新干线，简直就是科幻片里的逆天科技。
　　在上世纪60年代至80年代末，全世界掀起了一轮“高铁热”，很多国家的运营铁路上都出现了高铁的身影，法国1981年有了高铁TGV，德国1991年有了高铁ICE。而日本的高铁技术和影响力在这期间始终都保持着领先地位。
　　正是在中国改革开放的大环境下，大批有志青年开始陆续到国外学习深造，杨国伟就是其中之一。
　　1997年，杨国伟第一次在日本留学坐上新干线的时候，中国的高铁事业也开始奋起直追，正是在这一年，中国铁路的发展史上正发生一件惊天大事1
　　1997年4月1日，中国铁路开始进行第一次提速：提速主要在京广、京沪、京哈三大干线进行，这是中华人民共和国成立后中国铁路的第一次大规模提速，提速列车最高运行时速达到了140公里，这样的速度在当时的中国已经足够让人热血沸腾，然而平均到了全国铁路旅客列车上，1997年的平均旅客列车时速却只有54.9公里，今天看来这样的数字实在是少得可怜，速度比起一台拖拉机也快不了多少。2002年，中国铁路营业里程为7.2万公里，人均铁路长度仅为5.5厘米。
　　面对如此严峻的现实问题，铁道部从1997年4月1日到2007年4月18日，整整十年的时间，共进行了6次中国铁路大提速。10年间，纵横全国的主要干线时速相继提升到120公里、160公里乃至200公里以上。“一站直达”“朝发夕至”“夕发朝至”“旅游专列”等等，成了那几年的流行语。
　　也正是在2007年第六次大提速的时候，诞生了后来我们熟知的“和谐号”CRH，但“和谐号”最初并不是由我们自主研发的，而是我们在引进国外技术的列车车型上“再创新”而来的。
　　为引进高铁项目，中日代表曾经连续三天三夜没睡觉
　　为了摆脱国外企业在核心技术上的束缚，实现中国高铁的“自主创新”，2008年铁道部与科技部签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，行动计划的目标之一就是针对京沪高速铁路，研制自己的车。京沪高铁要求最高运营时速380公里，小时，持续运营时速350公里，小时，最终成果就是后来我们所熟知的CRH380系列动车组，至今仍然是我国高铁运营的主力车型。也正是在这个时候，高铁设计师杨国伟开始真正踏入到了高铁研发的工作中！
　　每小时380公里是什么概念呢？民航客机起飞速度大概是280公里，小时，那可是比民航客机起飞时的速度还要高很多呀！要是插上翅膀可就一飞冲天了。所以我们常说，其实高铁不是跑得快，而是飞得低！说到这里，前面提出的疑问终于有了答案。杨国伟所以会参与研究高铁，正是因为高铁提速，以至于必须使用航空航天领域的技术来解决高铁的空气动力学问题。因为杨国伟之前做的航空航天研究，主攻的是学空气动力学的，所以在铁道部与科技部发起“两部联合行动”之后，杨国伟被科技部指派到了项目中，负责其中的一环。负责的项目叫作：高速列车空气动力学优化设计及评估技术。
　　2004年，当时我国第一次引进技术时，其实并不顺利！原本我们是想一步到位，直接购买日本新干线700系，时速能达到285公里，小時。但当时日本企业说要技术保护，死活不卖，这也导致整个谈判过程异常艰苦！双方谈判代表曾经连续三天三夜没睡觉，四台打印机和复印机因为连续多日无休止工作，竟然全部烧毁了！谈判最后的结果是，我们从日本买了辆“老年款”最高时速250公里的“疾风号”E2 -1000，技术比700还是差一大截。虽然，我们并没有如愿购买到日本最新技术的高速列车，但是通过与日本企业的合作，中国企业不但获得了一个向上开发的动车组平台，而且也在与日本企业的合作中学到精益制造技术，这也让我们在日后的高铁研发中受益匪浅。除了向日本企业进行高铁技术引进之外，我们还同时和法国、德国、加拿大企业进行谈判交涉。
　　后来，经过高铁科研人员的不断研究，我们在日本车型和技术之上进行再创新，研制出了和谐号CRH2;在德国的引进车型和技术之上进行再创新，研制出了和谐号CRH3。既然是中国自己的车，那么它的外形自然要有中国的民族文化特色，这个是工业设计来做。而最后要选定哪个方案，这就要像杨国伟这样的空气动力学专家出马了！
　　中国高铁自主研发，是从一座废弃厂房里开始的
　　最后设计出来的CRH380A的车头，它的外形轮廓其实是来源于我国的长征运载火箭！从研究航空航天技术到了高铁技术，普通人或许会觉得两者相差甚远，但对于杨国伟来说，在航空航天领域的探索和研究为他研究高铁积累了宝贵的经验。曾经为航空航天量身定做的几大法宝，竟然都在高铁的研制上起到了大作用，这又是怎么回事呢？
　　在车还没造出来之前，杨国伟要根据列车的线路、周围环境和运行工况等因素，用计算机去做场景模拟，计算车体的强度、刚度还有气密性设计的气动载荷输入数据，这些载荷数据都是通过计算机仿真得来的。而这个计算机仿真的程序软件，是他当初为了研究航空航天的仿真性能亲自研发的，耗费十几年的时间，如今他只是在原来的基础上进行相应改动，又成功应用到了高铁技术中。 　　2008年，为了能更加全面、准确地研究高速列车空气动力学的性能测试问题，杨国伟接到了一个十分困难又艰巨的挑战——建立起一个高速列车动模型实验平台，不仅能模拟列车的这种状态，还要能实现在隧道、会车、遇到横风等复杂状况下列车的行驶状态，并且得出准确的气动数据。有了这些数据，列车就能更好地进行设計改良和提速。
　　从2008年年底一直到2011年的时间里，北京市通州垡头村的村民总是会听到附近一个废旧厂房里传出嘭嘭的巨响，走近厂房外一瞧，玻璃碴子飞得到处都是。这究竟是怎么回事儿呢？在这座废弃厂房里瞎捣鼓的不是别人，正是杨国伟和他团队里的研究员们。当时怀柔的科学城还没有建起来，他们就临时在北京通州垡头租了一个废弃的旧厂房开始做实验。
　　中国高铁走向世界
　　经过不懈努力，科研难点逐一被攻破。2014年，杨国伟带领手下的科研人员，按照图纸，大到钢管，小到每一个螺丝，整个实验平台都是他们亲手一点一点搭建起来的。杨国伟最后建的缩比达到了1：8，最高时速达到500km/h，列车实验模型在100千克以上、长度为264米的双向对开的双向动模型实验平台列车实验模型，为高速列车的气动实验提供了实验平台。再通过测量系统的研制，现在已经为我国高速列车研制提供支撑数据了。
　　2017年6月，中国高铁有了“新成员”，由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权的中国标准动车组被命名为“复兴号”，进一步实现我国高速列车的自主化、标准化、简统化、系列化。由杨国伟团队制成的动模型试验平台则为“复兴号”的优化设计提供了重要数据。
　　此外，我国开展了智能化高速列车研制，研制出更高速度试验列车和长途卧铺动车组。针对我国复杂多变的气候条件和地区区域，还研制出高寒动车组、耐风沙动车组和城际动车组，其中，哈大高铁是世界上第一条新建的高寒高铁，可在零下40摄氏度的气候条件下正常运行。我国以较低的成本建设了世界上规模最大的高速铁路网络，跨越了复杂的地理区域和环境气候条件。说中国高铁领先世界一点都不为过！目前，我国已建成四通八达、密如蛛网的“四纵四横”高速铁路网，其运营总里程达2.5万千米，比其他国家建成的高铁里程总和还多，居世界第一位;我国的运营时速最高纪录为486.1公里，是世界上最快的高铁运营时速;在这些举世瞩目的惊人成果的背后，都离不开像杨国伟这样为高铁事业勤恳付出的科研人员。自从杨国伟团队研发的高速列车动模型实验平台开始投入使用后，很多高速列车在优化设计阶段的时候，都要在上面跑一跑，进行数据检测和分析，为我国高速列车的研发提供了坚实可靠的数据基础！
　　如今，高铁作为“一带一路”倡议实施的重要载体，承担着互联互通、共享共荣的时代使命，而杨国伟正带领着自己的团队开启新的征程！
　　中国的高铁事业在过去10年间以风驰电掣般的速度突飞猛进，我们从无到有、从模仿到超越，一直到如今中国最亮眼的“外交名片”“中国特产”，这让人心跳加速、血脉沸腾的正是中国速度！
　　如今，我们的高铁已经实现中国化，具有完全自主知识产权的“复兴号”中国标准动车组备受世界瞩目，中国的高铁技术在一些先进技术领域处于国际一流水平，安全可靠，成本具有竞争优势，这些都使得中国高铁在国际市场的角逐中取得了一系列成绩。在2004年我国第一次引进高铁技术时，日本企业合作方的总裁曾对中国的技术人员说：“不要操之过急，先用八年时间掌握时速200公里的技术，再用八年时间掌握时速350公里的技术。”因为在他看来，这已经是站在巨人肩膀上才能做到的，但是中国高铁实际的发展速度却远远超过了他的预测，如今的中国高铁制造企业已经开始与日本高铁企业在全球角逐订单，还曾多次打败日本新干线，开始在国际市场上慢慢站住了脚！
　　“一带一路”的精髓就是互联互通，实现各个国家发展战略的对接，带动世界共同进步，创造共同繁荣！其中，被称为“世纪铁路”的“蒙内铁路”更是引来世界瞩目！
　　2017年5月31日，全部采用中国标准、中国技术和中国制造的肯尼亚蒙内铁路通车了，肯尼亚总统和1 300多名各国嘉宾登上了这列首发列车。总统此行被当地称为是“历史性的一次旅行”，因为对于肯尼亚人们来说，蒙内铁路是肯尼亚独立以来最大的一个基础设施项目，“蒙内铁路”全长480公里，总投资38亿美元，这也是肯尼亚近百年来新建的第一条铁路，这条由中国建设的铁路直接推动了肯尼亚的GDP增长了1.5个点！
　　最令外国人感到吃惊的中国工程技术，还要属“开山架桥”这一独门秘笈！由于铁路沿线要经过复杂的地理环境，为了保护野生动物，我们在蒙内铁路全线设立了98座铁路桥，其中最高的一座离地面43米，最长的长度为215米，同时我们还在铁路和野生动物迁徙交会的地方，专门设置了100多道动物穿行的道路，像长颈鹿、大象这样的大型动物可以不低头直接从桥梁下穿行而过。这种在中国高铁沿线司空见惯的铁路桥，却让肯尼亚当地人惊叹不已！很多当地居民表示，自己这辈子还没见过这么多钢筋柱子撑起架在半空中的铁轨！“蒙内铁路”见证了中非友谊，然而这并不是中国在非洲建设的第一条铁路！
　　1976年，作为中非友谊在特殊历史时期的一个强有力见证，中国援建的坦赞铁路建成通车。41年后，由中国企业承建，全线采用中国标准的蒙内铁路通车。从“坦赞铁路”到“蒙内铁路”，这两条相距近半个世纪的两条铁路在建设背景等方面差异甚大，但是都体现了中国和非洲国家跨越大洋的真挚情谊！
　　不仅在非洲，中国铁路也开始在世界各地“走出去”！
　　2014年7月，由中国铁建总承包的土耳其“安伊高铁”二期正式通车，安伊高铁是土耳其国内的首条高速铁路，是土耳其“东西线铁路”战略规划的重要组成部分;201 5年4月，我国与印尼签署价值60亿美元的雅加达至泗水高铁项目;2015年11月，我国出口到马其顿的动车组在当地测试，这是我国动车组出口到欧洲的第一单。“一带一路”是一条友谊的路，一条沟通的路，一条合作共创美好未来的路！
　　如今，中国高铁在世界舞台上频频亮相，声名在外，而高铁背后的科研工作也从未停歇！眼下杨国伟正带领着自己的团队在改造升级他们的动模型实验平台，让这个试验平台不仅能测试高速列车，同样还可以为磁悬浮提供试验和数据分析。磁悬浮列车的一大优点就是：速度陕！磁悬浮列车是当今唯一能达到运营速度每小时500公里的地面客运交通工具，这意味着，对于间距一千公里以内的城市间旅行而言，磁悬浮列车在旅行时间和旅行质量上完全可以同飞机相媲美！
　　2019年3月4日，中车株洲电力机车有限公司董事长周清对外界透露：中国的超级无人磁悬浮列车将于2020年正式下线，其时速大约在200公里。其中最让人惊喜的就是最新款磁悬浮列车还搭载了一个“最强大脑”，使其能够进行无人驾驶，这标志着中国无人驾驶的磁悬浮列车取得重大突破，也标志着人工智能这一黑科技成功地运用到了中国高铁身上。相信，随着无人驾驶磁悬浮列车的一锤定音，中国高铁也正在迈入全新的时代！
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