出品："SELF格致论道讲坛"大众号（ID：SELFtalks）
以下内容为973项目首席科学家、中科院力学所杨国伟讲演实录：
我今天和咱们谈一谈高铁。
最近十年，咱们感觉改变最大的便是通高铁了。与他人攀谈，我常常会问，家园建了高铁吗？立刻快新年了，我不知道老家在外地的朋友们，是不是抢到票了？很多朋友都跟我讲抢到了，问我抢到了吗，我说我既抢到又没有抢到，为什么，由于从北京直达的没有了，只买到从天津转车再回家的票。
我是80年代上的大学，一向上到90年代中期，其时怎样过来的？或许与我同龄的人都知道，买卧铺票是要介绍信的，要团级以上的介绍信。咱们只能坐绿皮车的座票，特别到新年的时分，要坐暂时的班车，暂时班车有时分还没有了，只能坐卡车改的暂时班车。买一个小马扎，整个车厢没有座位，都坐在地上，或许铺一张报纸……是这么走过来的。
90年代后期，我在日本留学三年，又在德国待了三年。其时日本新干线最高速度是270公里每小时，而一般的高铁都是220公里每小时，所以看到新干线，感觉这么美丽、这么舒畅、这么快！其时的心境，依照现在流行语叫做“仰慕嫉妒恨”，可是现在来看，是他们对咱们“仰慕嫉妒恨”了。
现在咱们的高铁有2.5万公里，至少50万人口以上的大城市基本上悉数通车了，咱们有3千多辆高铁日日夜夜在路上来回跑。为什么这十年高铁改变这么快？现在究竟处于什么样的水平？这或许是咱们最感兴趣的，接下来我会向咱们娓娓道来。
首先讲一下高铁的前史吧。1964年，日本在奥运会前夕注册高铁，和咱们2008年奥运会注册高铁彻底相同。所以，高铁是从1964年开端有的，他们叫子弹头，每小时200公里。那了不得了，全国际都竖大拇指！从那以后，全国际都开端进行研讨，法国1981年有了高铁叫TGV，德国1991年有了高铁叫ICE。
其实咱们国家研讨高铁仍是很早的，从1990年开端证明北京到上海的京沪高铁，接着就布局了高铁研讨的项目，一向到2002年左右，研发了很多高铁。这儿只举了前锋号、中华之星的比方，这些都是200公里的车。在这个进程中，研讨花了很长的时刻，但为什么它现在不可了呢？为什么咱们现在看到都是调和号380、复兴号，这个车怎样没用呢？
实践上，作为一种大众化的产品，必需求十分老练。但其时咱们的工业根底比较弱，技能力量也比较弱，这些研发的高铁常常“趴窝”，不能满意实践使用的需求。在这种状况下国家怎样办？引入、消化、吸收、再立异，是这样一个进程。
2008年，发生了咱们国家高铁的一个标志性作业——修通了京津城际300公里，这个车型是从德国西门子引入过来的，其时最高速度能到350公里，运转速度是300公里。
实践上引入是从2004年开端的，咱们或许见到的是2008年。在2020年的规划中，咱们国家要建高速铁路网，这么长的高速铁路网，车从哪来？引入的高铁技能？不对，引入的是出产线，他人的技能根本不卖给咱们。从2004年，上图从左面榜首个、第二个和最终一个，这几个其时咱们叫动车组，经过既有线路的改造可以跑到200公里。
环绕2008年奥运会，咱们引入了西门子，是300到350公里的车，引入回来叫什么姓名呢？咱们都知道姓名叫调和号CRH1、CRH2、CRH3、CRH5，咱们会问那中心不空了个4嘛？由于咱们我国人不习惯用4，这个数字不吉祥就不要了！
这儿面也有一个故事。原本咱们2004年就想从德国引入这个车，但他们说，你们高速铁路那么弱，不卖给你们。实践上引入他人的车，他人都是把比较低端的产品卖给咱们。2008年开奥运会之前，到2006年，他反过来想占据我国市场，经过重复洽谈才卖给咱们的。
咱们从1990年开端研讨高铁，引入了车，又经过了其时的京沪线、武广线，咱们就在这些根底上研发更高速度、更好的车。所以从2009年到2011年这三年，有两部联合行动计划，什么叫两部？便是其时的铁道部和科技部。2008年2月26日，在钓鱼台国宾馆，其时国务委员陈至立代表国家签署两部联合行动计划，其时我也参加了。行动计划的方针之一，便是咱们要针对京沪高速铁路，研发自己的车，这是一个大使命。
咱们依据德国的西门子，在咱们国家叫三型车，依据日本引入的二型车，经过三年的尽力，研发出CRH系列车，便是我国高速铁路380A、380B、380C。B和C是同一个渠道研发出来的，都是依据西门子的，只不过是不同厂家出产的。
还有归纳检测列车，咱们对这个车或许不熟，这个车实践上是保咱们安全的。这个车上装的满是设备，不能坐人。为什么高铁到了12点之后就停下来了？由于在12点到早晨6点，归纳检测列车一向在路上运转，检测各式各样的问题，保证咱们早上六点去坐高铁的时分有车坐。
就这样，咱们基本上在各个渠道上都有了自己的更高速度的列车。可是咱们国家这么大，依据环境需求各种不同类型的车，咱们叫做环境适应性。其时哈大线（哈尔滨到大连）要注册了，又要建兰州到新疆的高铁，海南岛的环线也都注册了。
哈大线的车要改形成高寒列车，需求保证列车一切部件和资料可以耐零下40度的低温。对跑西北（从兰州到新疆）的车，必需求研讨防风沙。在西北，一年大约有280天均匀风速6级，北京四五级风速走着感觉就不可了，加上车速还那么快，所以有必要研发防风沙的车。一同针对既有道路，还要研发远程卧铺的动车组。以上这些都是依据咱们国家的需求来研发的。
一同咱们还要开展技能。从技能方面来说，咱们想把列车变得更智能，把现在的AI技能都加进去。上面这些车国外给咱们的时刻都很长了，其时AI还没开展到这个程度，咱们现在要把这些车都变成智能化的。2007年的时分，法国的车跑了国际上最高的速度——574公里每小时，其时请了全国际一切的记者参加，咱们都讲法国技能最好，能跑这么快。实践上，咱们也做了这个车，至少能跑500公里每小时，预备在北京到天津的徐州到枣庄一带来试验的，最终由于铁道部改成了铁路总公司等原因，这个车实践上没跑成。别的，咱们还环绕珠三角小范围地改造了160公里/小时的城际列车。这样，上述车型咱们在技能上就现已都具有了。
由于一切列车的原型都是在国际上各个国家渠道上研发出来的，就存在很大的问题。榜首，配件不一致，高铁需求修理，换配件换不了，那不可啊；第二，开高铁不像开轿车，你开这个车那个车都能开，高铁司时机开这个车，换个车或许就不会开了。
针对这些问题，咱们叫“互联互通、满意用户的需求”，要变成我国的规范——本来是国际各个国家的规范，咱们要把它变成我国规范。这些我国规范的列车，咱们开端把它叫做“我国规范动车组”，然后我国铁路总公司总经理（相当于本来的铁道部部长）把这个车改成“复兴号”，咱们了解的“复兴号”便是这么来的。
那咱们现在做什么呢？呼应“一带一路”，研讨400公里的动车组。为什么研讨这个车，这个车有什么优点呢？首要是满意“互联互通”。
由于各个国家铁轨之间的间隔是不相同的，巨细也不相同，比方咱们的一辆车从北京一向跑到欧洲，不同国家的铁轨都不相同，除非都去换轮子。所以这个400公里动车组要求车底下有转向架，它在不同宽度的轨道上，都可以一向开过去，不必换轮子。
这种高速列车最高速度大约能跑多少？现在这种轮轨技能我估量运转的话，大约最多就到400公里。这也是跟着技能开展的，60年代车最高能跑200公里，后来能跑300公里，现在依据我的判别，大约是可以运转最高速度400公里。
别的，咱们现在正在研发600公里磁浮列车。咱们这么大的国家，这个技能是一定要把握的。为什么呢？由于日本研讨了很长的磁浮列车，最高速度跑到603公里。咱们这么大国家，未来应该有600公里的磁浮列车。
现在咱们经过都是经过网络购物，再经过顺丰快递送上门，这就需求研发高速货运列车，让咱们买的东西能赶快送到咱们手里。
这些都是咱们现在正在做的作业。接下来讲一下大的系统。
高速铁路是一个十分杂乱的系统。
首先是工务工程，有桥梁、有地道、有站场；上面架着电线，要供电系统；有通讯信号，每个车在什么方位；有运营调度，运营调度便是咱们看到的时刻表；旅客服务，这是和咱们打交道比较多的。
我首要参加的是高速列车这一块，下面我首要从高速列车这个方向来讲一下。
咱们听得多的是高速列车，可是前面又说到动车组，动车组和高速列车如同都混起来了，他们之间什么区别呢？本来的绿皮车、现在的卡车都是动力集中型，什么叫动力集中型？前面有一个机车带着后边的车厢往前跑，便是咱们平常说的“火车跑得快，全赖车头带”，是车头有动力，它带着后边的车厢跑。
现在的高铁不相同了，动力是涣散的，每节车底下都装了牵引动力，简略地说便是每节车都装了发动机，联合一同往前跑。这样就跑得快，每一个要求也不高，每一个对轮轨的受力比较均匀，所以国际现在开展的潮流都是“动力涣散”，咱们国家也叫动车组。
咱们国家的动车组首要针对既有线，既有线的都叫动车组，后边新修的这些线便是高速列车，从动力涣散视点的都叫动车组。
高速列车十分杂乱，高速列车自身有十项子系统。怎样造一个车体？列车上面怎样网络操控？列车怎样牵引？刹车怎样制动？转向架怎样弄？牵引的电机牵引变压器、变流器，上面网格线的输出咱们国家都是按二万五千伏来规划的，到上面都要变流、整流，包括这样一个杂乱的系统，怎样把它集成起来？下面针对我自己的一些作业给咱们介绍一下。
咱们问高速列车每个姿态都长得不相同，要考虑哪些问题？我举两个比方，一个是咱们国家的CRH380A（调和号380A）；还有复兴号 400AF。针对这两个车，大约说一下规划进程和流程。
我管的是功能方面。车当然有不同的形状、不同的外形，但车的功能究竟好不好？跑起来是不是可以节能？是不是升力很大？升力假如很大的话，高铁就会飘起来了。还有交汇的时分、过地道的时分、有很劲风的时分，车运转起来是不是安稳？是不是安全？是不是节能？是不是环保？这些是我关怀的事。
当然，光我规划出来还不可，还要到厂子里去制作。制作就牵涉到司机的视界、设备的安置、室内的空间、附件的空间、工艺的本钱，这些都是必需求考虑的，只要这样才干造出来。
还要表现我国的民族文化特征，他人一看这是我国的车，是标志咱们我国的。关于这方面，咱们叫工业规划。工业规划都是依据很笼统图形，从笼统型的龙、马、火箭，像画草图相同，画出一个大约模型，慢慢地过渡到车，以此根底，把三维的造型弄出来。
我国有国际上最快的计算机，用计算机来仿真。仿真什么呢？便是车还没造出来，但它的线路、一切的工况我都知道了，然后我考虑各式各样的地道和其他状况，咱们叫场景模仿。从这儿面要得出计车体的强度、刚度，还有气密性，这些参数是经过仿真得来的。
还有风洞试验。风洞试验是什么东西呢？便是一个大管道，在管道里让车坚持不动，前面发生风，依照相对运动相当于车在跑，周围是停止的，这是测什么？是把它的气动特性、气动力全测出来，从这方面来进行研讨。
还有气动噪声试验。由于噪声牵涉到气密性，假如气密性好，在车里边坐着感觉的声响就小，噪声小对周围的环境影响也小。噪声风洞和上面的气动风洞有什么不相同呢？它的价钱至少是气动风洞的5倍以上。它要求背景噪声小，由于要发生一股快的来流，这个电扇要拼命发生这样的环境，所以噪声风动要求背景噪声十分低。
这些都完结之后呢，要人机工程验证、工装台位验证，这样就可以出产出来了。
这个视频记录了咱们动模型试验的整个进程。最高速度能到500公里每小时，现在正改形成600公里每小时的一个试验台。咱们依托这块，建立了我国的规范系统，或许五年之后，咱们就可以坐上我国600公里的磁浮列车。
我国高铁正带咱们驶向夸姣的未来！谢谢！
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