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胡子的博客

天行健 君子以自强不息 地势坤 君子以厚德载物

 
 
 

日志

 
 

《致敬!国家工程师》系列报道之一:“高铁大脑”创造者  

2014-10-08 11:50:58|  分类: 中国经济 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  长客股份公司副总工程师常振臣(前排中)是“列车网络控制系统”研发团队的领导者。(许畅 摄) 

    编者按:

    13层楼高的8万吨“大压机”,锻压出飞机的起落架、主梁;上千个软件组成的网络控制系统,成为高铁列车的大脑和神经;海上石油钻井平台,期待着挽起南海的浪涛;4000吨起重机,将为大型核电站扬起臂膀。

    重大装备制造,事关国家命脉、国家安全。在这个领域默默付出的人们,当得起“国家工程师”之名。他们专注的,是代表国家核心制造能力的大国重器;他们的事业,撑起国民经济的脊梁。

    在中华人民共和国成立65周年之际,新华网与《瞭望东方周刊》联合推出大型报道《致敬!国家工程师》,向读者介绍十个代表“中国创造”的重大技术装备制造项目以及它们的核心团队。

  1965年,常振臣出生于吉林省九台市六台乡石场村,这是一个距离县城近百公里、仅有50余户人家的小山村。

  12岁那年他用镰刀收割玉米,一刀砍在左手上,至今疤痕历历。

  将近40年后,常振臣对我们说,这道伤疤不仅留在手上,也深深刻在他心里。

  在童年记忆中,他最向往的是书本上的现代化农业机械——拖拉机和收割机在农田里耕作和收获的场景,洋溢着美好和幸福,“以后绝不让乡亲们再用镰刀,一定要用上这样的机器。”

  常振臣1985年成为村里第一位考上重点大学的学生,他的志愿是“吉林工业大学农机工程专业”。

  不过,他最终没有像儿时期望的那样成为一名农机工程师。身穿蓝色工作服的他,如今是中国北车长春轨道客车股份有限公司(以下简称:长客股份公司)副总工程师。

  这家企业以高速动车组和城市轨道车辆的设计、制造而知名。在这个1.4万余人的制造企业中,常振臣是“列车网络控制系统”研发团队的领导者。

  列车网络控制系统之于高速列车,相当于人的大脑和神经系统。它是高速动车组制造的核心技术之一,对于任何一家轨道交通装备制造企业不可或缺。

  2012年12月,由常振臣担纲主持的“CRH5型动车组列车网络控制系统研发项目”通过评审。2014年6月,这项科研成果通过知识产权分析与评估,中国彻底拥有设计制造“高铁大脑”的能力。

  10年前,中国铁路营业里程7.4万公里,人均铁路长度5.5厘米,仅为英国人均铁路长度的五分之一。13亿中国人焦灼迫切,绿皮车拖慢的不仅是人流的速度,还有国民经济的步伐。

  2004年《国家中长期铁路网规划》不仅绘制超过1.2万公里的快速客运专线网,还确定“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌”的总方针。

  中国人开始谦虚学习与探索先进高速列车技术——这场艰苦并曾备受争议的探索,最终开启属于中国的高铁时代。

  那时,39岁的常振臣刚获得博士头衔,在高校和高铁之间,他选择打造“中国速度”。十年一剑,到2013年,中国已经完成了约一万公里的高速铁路网建设,位居全球第一。

  如今,中国高铁正尝试推动世界其他地方的发展速度。

要干一个男人的事业

  从1905年詹天佑开始在京北群山中建造京张铁路,火车就成为中国有识之士强国梦的现实寄托。

  而直到2004年博士毕业,常振臣一直在钻研农业自动化。

  大学毕业后他被分配到解放军农牧大学任教。眼见一边是西方国家农场中的电气化、综合机械化,另一边是中国农场里拉犁的黄牛,常振臣开始了新的求学之旅。2000年,他考入吉林大学汽车工程学院车辆工程专业攻读博士。

  作为中国汽车工业人才培养的摇篮,吉林大学汽车工程学院创立于1955年,其车辆工程专业也是中国汽车领域最早的国家级重点学科。

  2004年,博士毕业的他进入长客股份公司博士后科研工作站,开始两年的博士后工作。

  此时正值长客股份公司与法国阿尔斯通公司合作,引进时速200公里的CRH高速动车组。初来乍到的常振臣,受命负责该动车组列车网络控制系统的消化吸收。为了尽快熟悉动车组的结构和工作原理,他主动申请参加“长白山号”动车组的试验工作。

  作为中国动车、高铁领域的重要标志,造价近1亿元的“长白山号”设计时速210公里,由长客股份公司和加拿大庞巴迪公司联合研发,也是CRH出现前中国自主化程度最高的动车组。

  2004年9月的一次试验中,“长白山号”跑出了254.5公里的时速,这给常振臣带来极大震撼。“未来中国如果发展起这样的高速铁路,乡村与都市之间的交通将更为便利,改变家乡面貌的方式,也许不只是先进的农机设备。”

  农机求索者常振臣的想法彻底改变了。

  挑战似乎来自毫末之微,却又无比巨大。某次“长白山号”在更新软件后失去牵引力,拉回停车场彻底检查,“后来查清,软件更新失败是动车组的轮径值设置不正确导致的,而误差仅10毫米。”常振臣回忆说。

  60天的试验,不仅让他对动车的结构和原理有了深入了解,也让他意识到中国动车组在诸多控制技术方面还落后于西方先进国家,“心里很不是滋味”。

  创始性的“长白山号”于2007年2月在沈大线运行,挫折与挑战一路伴随,2012年因无配件供应被封存。

  常振臣说,后来CRH家族的第一个型号CRH1型电动动车组,牵引系统及内部装饰均在一定程度上参考了“长白山号”。它不仅为国人带来了关于动车的深刻记忆,也开启了中国的高铁时代。

  “长白山号”试验结束后,2006年,常振臣博士后出站,他面临选择“高铁”还是“高校”。

  最后,长客股份公司原总工程师、公司内导师牛得田一锤定音:“作为一个男人,生在世界上就要干一番事业,高铁发展机遇可遇不可求。”

被激怒的中国工程师

  2007年1月,常振臣率队的7人团队到阿尔斯通公司的意大利SESTO工厂,接受为期两个月的列车网络控制系统培训,任务是了解列车网络的控制逻辑及其与各个子系统的接口关系,这也是列车网络控制系统技术最重要的部分。

  但阿尔斯通给中国学员制定的学习计划却不包括这个内容。

  常振臣不得不仔细研读合同,“培训后使其具备自主改变列车配置的能力”这一条款,成为他与外方培训人员谈判的筹码。

  “经过对合同条款的反复讨论,终于拿到了核心的整车控制网络逻辑关系——3000多页意大利语的逻辑图。”常振臣说。这也为后续列车网络控制系统的自主研发奠定了基础。这是常振臣第一次接触到国际最先进的动车技术最核心的部分,未及兴奋,难题迫人——如何看懂意大利语的技术图。

  为了技术保密不能请翻译公司。7个此前从未学习过意大利语的中国人,每人一本中意辞典,用时8个月,读懂了CRH5型动车的所有控制逻辑。

  “门外汉入门了。”常振臣说。

  2007年4月18日,北京到哈尔滨的CRH5型车高速列车组正式上线运营,“和谐号”从此驶入中国百姓的生活。与此同时,全国铁路实施第六次大提速和新的列车运行图。繁忙干线提速区段达到时速200至250公里。中国高铁跨入新阶段。

  刚刚“研读意大利语”归国的常振臣,开始了CRH5动车组的随车试验。这时中国高铁大规模生产的时代已经到来。

  在常振臣的记忆中,生产周期特别紧张,调试周期并不充足,因为“阿尔斯通的设计缺陷和没有考虑中国的运营环境”,刚开始运营的动车组陆续出现故障。

  动车组一般早上五六点从哈尔滨出发,驶过广袤的黑土地,到晚上11点才结束旅程。而常振臣团队的任务并未结束,维修和检查紧跟其后。

  北车长客股份公司企业文化部部长张天的评价是:与其说他是一个博士,不如说他更像一个战士。

  法国人的态度很难令人满意。轴温显示系统频繁跳变的问题,对方说需要半年时间来解决。此类事情屡屡发生。

  “他们的工程师明知道是什么问题,就是不告诉我们,即使上午就某个问题的原因达成共识,下午又会变卦否认。”中国工程师的心急如焚并没有使法国人让步,对方毫不掩饰“你们如果会就自己修”的傲慢。

  “再也等不了了!”常振臣被激怒。事实上,他们仅用一个多月就解决了法国人说要等半年的问题。

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  被法国人激怒,坚定了中国工程师自主研发的决心。(许畅 摄)

  经过8个月的分析和试验验证,常振臣率领团队不仅理清了CRH5型动车组的整车控制逻辑关系,还发现了法国人设计不合理的地方,并提出改进建议。

  整个网络由上千个软件组成,从主干到末梢,全部需要设计、研发、试验,然后逐个替代外国软件,再试验,静态调试、地面调试、动态调试……最终完成耗时5年。

比如温度跳变,替换软件后仍然出现故障,监测时需要一动不动盯着屏幕,数小时不能离开,“否则错过一次跳动都会后患无穷。”常振臣说,“法国人好奇,为什么我们后来有困难不找他们了?因为我们自己会了。”

  2007年至2008年度他获得中华全国总工会“五一劳动奖章”时,体检报告显示,他早已患上肾炎。

   下一步,“走出去”

  2009年春天,北京-太原CRH5型动车组高铁线路开通,常振臣继续随车试验,再次因劳累入院。

  这是一个被描述为“冲刺阶段”的铁路发展期,常振臣和团队的视野扩展到整个中国:研究适合中国特殊地理环境需求的网络系统,逐个攻破技术难关,并开始投入试验。

  也是在2009年春天,长客股份公司开始自主开发世界上最高标准的时速380公里CRH380CL动车组。在常振臣看来,这个项目“在自主研发的道路上迈出了坚实一步”。

  截至2010年,中国高铁运营里程已达到8358公里,每天开行动车组近1200列。

  高歌猛进之中,2011年7月23日甬温线动车事故,使本可作为国家品牌的高铁陷入“全民责难”之中。

  “当时我正在北京进行售后服务,高铁追尾事故让我很震撼,也很难过。”他回忆说,由于最初所有疑问都指向列车控制系统,他关于列车控制系统的介绍也被“断章取义地攻击和诬陷”。最终的调查结果,主要责任是管理问题。

  即便与此次事故毫无关系,但长客股份公司主动开展了列车网络控制系统安全完整性认证,并制定更加苛刻的标准。

  一年后,2012年8月23日,自主研发的列车网络控制系统顺利通过欧洲国际安全等级认证。

  “在现在的高铁系统开发中,中国工程师比以往更重视安全性和可靠性,所有中国设计生产的动车系统全都以故障导向安全,即发生故障,系统一定要使列车处在安全状态下。”常振臣说。

  2012年开始,中国为进一步打破高速列车供应商的独家垄断,实施中国高铁走出去战略,全面开展高速列车主要系统的国产化替代工作。

  常振臣说,自主设计的列车网络控制系统,具有诊断功能完善、自检功能多等特点,更便于使用和维护。不仅可以根据用户需求自主更改软件,还能大大降低列车网络控制系统的成本,由此强化了中国轨道交通装备产品的竞争力。

  到2013年11月末,世界其他国家和地区的高速铁路总营业里程11605公里,而此时中国的高铁总营业里程与此相当。从零起步到占世界一半,中国用了10年。列车网络控制系统也从严重依赖外方到全部国产化。

  不过,激烈的国际高铁技术竞赛,仍不能让常振臣和他的团队有一丝松懈。

  他们正在研发传输能力更强的工业以太网,这是目前列车网络传输速度的1000倍,将大大提高整个车辆信息的传输速度。

  “这项技术在国外也是刚刚起步,希望通过团队的共同努力,使我国尽快占领这一新的技术高地。”常振臣说。(记者徐颖/吉林长春报道)

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