卢春房院士：高铁能自主创新成功，其他领域也可以
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。
卢春房院士在检查工作（左一）/ 图源：中铁十二局第三工程公司
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。
复兴号高铁 / 图源：网络
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。
京张高铁行李搬运机器人 / 图源：中科之声
京张高铁巡检机器人 / 图源：中铁电气化局
《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。
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