中国高铁核心技术突破的典
中国高铁核心技术突破的典
——通号集团承担中国列控系统研发创造世界一流C3技术追踪
杨光和 武海宝
2010 年1 月27 日 ，美国总统奥巴马在国会山首次发表国情咨文讲话。他在向国会两院和6000万电视观众报告联邦情况时,讲过这样一段话：
“美国一直在建设基础设施，与其它国家展开竞争。没有任何理由只有欧洲、中国拥有全球速度最快的高速铁路……你瞧，美国政府在过去几十年一直在等待，而中国却没有等待，实施经济改革，改造基础设施……我无法接受美国成为二等国家。”
中国的一个产业出现在美国总统的《国情咨文》里，是前所未有的事情，它表明我们的铁路产业，获得了强大对手的尊重。这不仅是因为中国的突破，打开了一个全新的产业概念。更重要的是，高速铁路给中国迫切需要的产业升级提供了一个巨大的启示：那就是中国的产业升级，不一定要跟着西方发达国家有样学样，而是完全可以根据本国的国情，根据世界发展的新局面，以我为主进行突破。
中国的高速铁路就是以我为主进行突破的典范。其关键的核心技术之一——列车控制系统，则是中国高铁突破中的突破，典范中的典范。
C3列控——“陆地飞行”保护神，中国特色一大创举
2010 年1 月8 日 上午，铁道部运输局综合部主任李军做客新华网时强调，高速铁路最核心的技术是列车的运行控制系统，它是一个电脑化的控制系统。普速铁路是以人控为主，机器为辅助；而高速铁路是反过来，机器控制优先为主。高速铁路必须要用这样一个先进的控制系统，我们才能认定说这条线路是高速铁路。
高速铁路轨道安全控制是世界性高端应用技术，是轨道交通运输的核心。在中国掌握这一核心技术之前，世界上只有法国、日本和德国等少数几个国家垄断这一技术。打破国外技术垄断，建立起中国铁路自己的列控核心技术和关键装备体系，是高速铁路建设的关键，也是把“以安全适用的轨道交通控制系统技术服务于国内外用户”作为使命的通号集团矢志不渝的追求。
在铁道部的领导和组织下，通号集团在引进消化吸收再创新中，承担列控技术的开发经历了四个阶段：第一阶段是上世纪80年代，高铁技术开始发展的时候，通号集团就派人到外国学习观摩。90年代后期铁道部提出建设京沪高铁的时候，通号集团就参与实施技术的准备、论证。第二个阶段是2007年铁路第六次大提速，通号集团运用自主研发的CTCS-2级列车控制系统，满足了六大干线动车组时速250公里的控车需求；第三个阶段是2008年京津城际铁路建设，通号集团以系统集成方式，推出了CTCS-3D列控技术，满足了时速350公里的控车需求；第四个阶段就是2009年底开通的武广高铁，通号集团出色完成了提供世界一流的具有完全自主知识产权的CTCS-3级列控系统的任务。
“C3系统在武广高铁的成功运用，关键在于我们实现了两大创新：一个是系统集成创新，一个是引进消化吸收再创新。我们是参照了一些国外的相关标准，但中国铁路运行的信号系统与国外不同，运输效率非常高，运行的规则非常复杂，如果国外的系统照搬过来，这在中国是不可能运用的。我们只是在一两个关键设备上引进国外成熟的产品，而C3整个系统，包括标准规范体系，系统机构的研发，系统结果的测试，系统产品的制造，施工安装联调联试等等，这一系列过程，都是百分之百完全由中国人自己完成的。”通号集团C3攻关实施组组长、研究设计院总工程师、集团副总工程师张苑如实阐述“中国创造”四个字。
C3的核心技术在于应用无线传输方式控制列车运行。其中有两个关键设备，一个在地面，一个在车上。地面的叫RBC系统，中文名字叫无线闭塞中心系统。RBC的功能就是让列车该走的时候走，该停的时候停；车上的车载设备叫ATP系统，中文名字叫列车超速防护系统。ATP的功能就是连续不间断地对列车实行速度监督，实现超速防护。
时速350公里的高速动车如果瞬间刹车制动，需要减速滑行 6500米 。通过C3系统的控制，武广全线运营的高速列车在武汉调度中心的RBC系统监控下，通过RBC系统的控制指令和车载ATP的控制，确保每辆列车自身不超速，确保前后两个列车之间保持安全行车距离。
铁道部部长刘志军2009年国庆期间检查武广高铁时指出: 武广高铁速度之高、线路之长在全世界绝无仅有，其最大的科技含量在C3列车控制系统。C3系统是高科技的系统集成技术，在1000公里的里程内开行时速 350km 的动车组，这在世界上尚属首次。C3攻关人员是了不得的，他们创造了世界铁路史上的奇迹。
铁道部副部长胡亚东到通号研究设计院检查指导C3工作时强调：列控系统是高速铁路的关键核心技术之一，通号集团作为铁路通信信号行业的排头兵承担着重要的责任和使命。在铁道部的领导下，通号集团通过引进消化吸收和再创新，在很短的时间内取得了C3科研攻关和实施的重大突破，这是中国特色的一大创举。
生命线工程——举全集团之力，誓把旗帜插向高地
正当通号集团承担的京津城际通信信号系统集成任务进入最后冲刺阶段时，中国高速铁路列控系统引进消化吸收再创新、列控产品国产化和武广高铁通信信号系统集成的重任，历史地落在了通号集团肩上。
铁道部对C3攻关高度重视，成立了以科技司司长季学胜和运输局基础部副主任刘朝英为组长副组长的C3攻关组，通号集团成立了C3攻关实施组。在引进消化吸收再创新过程中，在选择外方合作伙伴、实现标准统一、安全认证评估和加快国产化等大政方针上，铁道部攻关组领导始终全程主导，把关定向，突出强调C3一定要兼容C2的功能，所有技术必须满足中国的国情路情，实现中方可控。
“C3研发和武广集成是决定集团前途命运的生命线工程，我们必须举全集团之力，坚持高标准高起点，充分发挥后发优势，创造世界先进的列控系统，确保武广按期开通。励精图治，产业报国，坚决完成好部党组交给我们的神圣使命！”2008年4月中旬，在集团企业负责人会议上，总经理马骋向全集团职工发出了高铁进军令。
集团迅速调配资源，从研究设计院、北京信号厂、上海通信厂和沈阳信号厂挑选100余人组成C3软硬件攻关团队。下设系统及接口组、车载组、RBC组、实验室组、GSM-R接口组、国产化制造组等，各技术组下面配齐开发、集成、数据、测试调试和制造等专业技术人员。软件攻关实施组设在研究设计院，硬件国产化组设在北京信号厂。
同时，集团投入大量资金，用于建立C3攻关实验室、配套的产品研发和生产基地建设，为C3攻关实施奠定了坚实的物质基础。研究设计院的列控所、研发中心、通信所、信号所、车站所和系统部等部门的主要技术力量都投入了攻关工作；北京信号厂集中技术力量进行生产线技术改造和工艺流程再造，加速操作人员培训，全力投入C3硬件国产化工作。
C3软硬件攻关实施组成员平均年龄只有27岁，他们大部分是各个专业的技术尖子，人人一口流利的英语，其中数十名是“海归”和清华大学等名校毕业的博士硕士。攻关勇士们以铁道部和通号集团为强大后盾，以舍我其谁志在必得的豪迈气概，以矢志不渝报效祖国的坚定信念，披肝沥胆，昼夜攻关，誓将梦想变成现实，誓将通号大旗插向世界高铁最高点。
攻坚克难——联合攻关以我为主，激情穿越梦幻时空
C3系统是在参照欧洲ETCS-2系统的基础上，结合我国已经成熟运用的CTCS-2列控系统技术，进行中国实用化创新的最新成果。简单地说就是，C3＞E2+C2。
E2系统的东西拿过来后，与中国现行的运输章程、操作规程、管理办法不相符合，跟机务、电务等都有矛盾，与武广工程的实施也不相适应。“引进”只是万里长征第一步，“消化吸收再创新”是更艰难的跋涉。
标准先行，有“法”可依。在铁道部的组织下，由通号集团C3攻关实施组总工程师、研究设计院副总工程师罗松牵头，运用自己的C2系统经验，多次带队赴瑞典，与合作伙伴庞巴迪技术人员一起讨论交流，为C3系统的搭建做了大量基础性工作，通过不断优化和修正，形成了C3技术体系初步方案。铁道部C3攻关组对总体技术方案把关，多次组织专家对技术方案进行审核，并由铁道部公开发布。这个技术标准体系囊括了C3研发、制造、安装、维护等各个环节，集成了欧洲E2和中国C2技术的创新智慧，成为指导中国高铁列控系统技术实施的准则和基石。
按照铁道部的C3总体技术标准，C3攻关实施组开始与庞巴迪技术人员进行联合攻关。目的是为了使欧洲E2系统适合中国特殊的运营场景，满足中方自主构建C3系统的特殊需求。
2008年7月，RBC组攻关人员开始着手与庞巴迪联合开发RBC接口适配软件。按照C3运营场景，对庞巴迪的E2系统进行改造，并应用武广的工程数据，最终生成了可在武广线上运行的RBC应用软件。通过艰辛的摸索，攻关人员开发完成了所有的接口适配软件。这些软件都是按照C3系统标准规范开发的，完全符合C3运营场景的特殊需求。
列车高速条件下的运行安全需要有一套复杂的理论和精密的算法来保证，比如如何测定列车的速度、位置等，这是控制的依据。但即使是引进的E2车载系统，也没有 350km/h 的高速运营记录。C3攻关人员与庞巴迪技术人员一起，在高速条件下，经过反复试验，完成了重新修改其控制模型的创新。
E2系统中，列车运行发生故障只能制动停车。但频繁制动会导致铁路运输效率的下降。中方人员通过潜心钻研，成功实现了C3对C2的兼容，这是整个C3系统集成创新的一大亮点。现在武广列车运行中，如果C3出现问题，可以自动切换到C2控车降级运行。由于是无缝切换，不影响运营效率和乘客的舒适度。同时这一创新也使这两个等级线路上的列车可以轻松跨线运行，实现全路一张网统一规划的目标。
发达国家基本上是白天跑车，晚上维修。而中国则是24小时全天候运行。要对正在运行的线路进行维修，必须对列车设定临时限速。为此，C3攻关人员利用庞巴迪的平台，独立完成了临时限速服务器的应用软件开发、设备安装调试等工作，使C3具备了全线临时限速命令的存储、校验、撤销、拆分、设置等提示功能，为高铁线路维修提供了安全保障。
E2系统的人机界面在很多方面不符合中国司机的操作习惯，比如中国司机习惯人机界面上前方距离以横向坐标显示，而E2的界面是纵向坐标显示；中国司机喜欢有语音报警，比如“前方限速”“前方过分相”等报警语言，而E2系统只是通过发出不同声响来提示报警。为适应中国司机的特殊要求，C3攻关人员自主开发人机界面软件，并编制了C3车载人机界面显示规范。
E2系统自身的监测系统不是很完善，中方开发了这个系统，用来监测各个设备间的通信状态和监控控制信息，据此分析各个设备的故障。庞巴迪觉得不错，要求中方给他们也提供一套，供他们在国外进行设备调试、系统测试中使用，这也是在武广“引进”过程中，中方对外“输出“技术的其中一例。
为把C2软件移植到E2平台上，C3车载组攻关人员在车载专家刘岭的带领下攻克了一个个难关。2008年6月，C2车载软件移植任务顺利完成， 2008年底在京津高铁上试验成功。 2009年 4月 1日 ，C2车载系统正式在胶济线投入载客运营。这是一个里程碑式的跨越。
实现GSM-R无线控车是一大难题。 GSM-R组组长邸士萍带领攻关人员反复摸索、研究、试验，终于使GSM-R无线车–地信息传输的功能逐步稳定下来。
E2的联锁制式与C2的联锁差异非常大，进路建立、进路解锁，故障解锁等方面都有很多不同的地方。C3攻关人员改造自己成熟的联锁系统，成功解决了中国联锁系统与欧洲E2系统的接口问题。
一流的C3实验室同样体现了创新的亮点。“我们自己建的这个C3实验室规模大、功能强、技术含量高，仿真测试环境非常好，整体技术已经超过了欧洲的水平。现在通过C3实验室对C3系统进行设备级、系统级和线路工程级测试后，节省了现场调试的时间，降低了现场测试工作的风险，大大提高了攻关效率，缩短了‘四电’系统集成的工期。”实验室组组长、研究设计院副总工程师周暐自豪地向国内外参观者介绍。
C3攻关人员不仅在核心软件开发上以我为主，而且在工作方式方法上大胆创新，用科技之箭与时间赛跑，大大提高集成效率。
RBC组人员一开始就发现，在把武广全线的线路数据配置到RBC系统时，庞巴迪提供的数据配置工具需要人工去输入线路数据，这个速度太慢，仅综合试验段62公里就花费两个星期。按照这个进度，根本不可能按期完成武广一千公里的数据配置任务。对此，RBC组在清华大学毕业的博士江明的组织下，结合以往独立自主研发RBC系统的经验，自主开发出一个数据转换软件，工作效率大大提高。
武广线一共九个RBC，每天跑车生成的数据都是几万条，如果靠人工去逐条检查哪条数据发生错误，工作量太大，而且还容易出现遗漏等错误。对此，RBC组人员新开发出了一个数据分析软件——“RBC记录分析器”。有了这个分析工具，武广工程的效率迅速提高。起初在C3实验室做线路数据测试，九个RBC线路数据的测试花费三个月时间，采用这个记录分析软件后，同样的工作只需要一个星期就能搞定。
车载组人员也开发了司法记录器JRU分析软件。它可以把有关车载设备运行的所有信息都“记录在案”，从而为设备故障的分析和维护提供依据。现在，武广列车运行控制的任何信息都可以通过这个司法记录器分析软件进行查询，还可以“实时回放”。
E2系统中没有C2的轨道电路，所以庞巴迪的实验室根本没有对C2系统主机功能的模拟仿真测试功能。为此，车载组攻关人员与庞巴迪联合开发了单机测试环境等软件工具，进一步提高了测试的效率。
与外方联合开发的合同中有这样一个规定：武广线九个RBC的工程数据配置工作，其中两个由庞巴迪做，中方人员不参与。后面几个是中外一起做。最后两个由中国人自己做，老外做指导。而实际现状是，九个RBC的数据配置都由中方自己做了，这主要是因为中方C3攻关人员的工作节奏太快，中方要求一个月完成的工作，人家的开发周期至少要半年，如果跟着老外的节奏走，黄花菜都凉了。
软件攻关长驱直入，硬件国产化快速推进。
C3硬件组主要承担C3列控系统中ATP和RBC设备的引进消化吸收再创新的国产化工作。在组长宗明的率领下，24名来自集团四家信号系统制造企业的专业技术人员，翻译了600余个10000多页的英文技术文件，在短短一个月内编写出了全套国产化工艺文件。通过一年多的努力，工厂建立了符合国际标准的电子产品组装、调试、测试和检验生产线，并获得了庞巴迪颁发的车载ATP及RBC无线闭塞中心设备生产许可证。
为攻克庞巴迪VCU产品计算机主板双面回流焊接工艺难关，C3硬件组成立QC攻关小组，经过反复试验，最终通过降低回流炉底部加热温度、改变传送带链速与风机频率等方法，解决了双面回流存在的各种问题，成功完成了VCU计算机主板双面回流焊接的试验和批量生产。
在车载ATP硬件国产化中，一线生产人员大胆创新。
庞巴迪原装机柜生产厂家对不同型号的端子采用的是手工方式进行压接。但在批量生产中发现，工人在手工操作中需要消耗较大的体力，而且稍有松懈就有可能造成失误。为此，硬件组工艺部技术人员及时采纳生产人员的建议，采用机械方式压接，不仅降低了劳动强度，大大提高了工效，而且设备加工的一致性非常好，端子的压接质量更加稳定。
“一道压接工艺的小小改进，使我们体会到引进学习外方技术并不意味着照搬，在深入理解的基础上进行创新更为有效更为适宜。”北京信号厂副总工程师徐清说。
马骋总经理强调的“后发优势”，指的就是我们建设高铁虽然在欧洲和日本之后，但我们可以站在前人的肩膀上，把人类最先进的技术集成起来，创造出更先进、更可靠的技术，用最小的代价、最短的时间，实现中国高铁之梦。
报效祖国——千钧压力矢志不渝，痴情高铁忠诚无悔
铁道部部长刘志军说：“要干，就要占领世界高铁技术的制高点；要干，就要引领世界未来铁路发展趋势；要干，就要干出百年不朽之作，给后人留下宝贵的财富；要干，就要让高铁之梦在我们这一代人手中变成现实。”
在武广C3系统测试期间，每天天刚蒙蒙亮，一列列装载着C3车载设备的动车组就迎着晨曦出发，开始一天几千公里的往返里程。每列动车上，都有C3现场攻关人员跟车观察记录值守。晚上，各列动车组的添乘人员聚在一起，汇报当天动车组运行发现的问题，然后故障分析和技术支持组人员根据大家描述的现象，当场进行问题的分析和研讨。当看法不一致或争论异常激烈时，大家都会不约而同地把目光聚焦在一个人身上，这个人就是C3攻关实施组常务副组长陈锋华。
陈锋华是研究设计院副总工程师、列车控制研究所所长。在现场攻关团队中，他的年龄最大，今年34岁。他主要负责C3技术攻关和管理。包括与外方沟通协调和合同执行的问题。
凭借在列控领域的出色业绩和丰富经验，陈锋华善于解决C3实施中的一些硬骨头问题，尤其在系统实现及架构的把握上，在试验过程中出现问题选择解决方案时，他敏感睿智，判断准确，决策果断。团队人员都有这样一种感觉：在武广现场，一看到有陈所长在，心里就会觉得似乎一切都尽在掌控之中。
陈锋华不仅以技术服众，更在于他苦干实干的拼命精神。他每天和团队“趴”在一起，同吃同住同奋战。白天上动车测试，晚上分析测试问题常常干到凌晨两三点，最紧张的时候，一周内平均每天只睡3个小时。
武广工程和C3攻关让陈锋华感到从未有过的压力。他认为，最困难的时候不是因为技术难，而是看着时间一点点消逝，而工程关门时间已经卡死，这时候觉得压力巨大。因为中国高速铁路建设的大局，整个通号集团未来发展大局一旦失败，前景是不堪设想的。
陈锋华最大的感悟是：高压之下，领导的支持起到了关键作用。他说：稳定性试验需要做大量的反复的动车组试验，如果没有铁道部认可和支持，那是不可想象的。在C3高级功能试验结束后，部领导积极支持我们按照自己的思路继续做大量的现场试验。这个阶段的试验非常关键，两个月内，我们一共做了七轮稳定性试验，这七轮试验为整个系统的准时开通起到了非常关键的作用。
在C3攻关实施期间，铁道部领导多次到通号集团给予大力支持和指导。副总工程师、运输局局长张曙光及时为C3攻关排忧解难。负责具体实施的刘朝英副主任，深入武广测试现场和C3实验室不下30次，带着攻关人员天天在华宝大厦讨论技术方案。他的工作日程没有休息节假日，双休日常常一个人跑到C3实验室来了解攻关进展，为攻关人员出思路解难题。运输局基础部覃燕、马芳、袁湘鄂、莫志松等技术主管人员为C3攻关做了大量技术工作。
陈锋华感慨地说：武广这个项目集团公司和院领导也倾注了大量的心血，尤其在攻关最困难的时候，集团主要领导和院里的主要领导随时都跟我们联系，及时解决困难，并深入现场加油鼓劲。特别是看着团队的同志们那么没日没夜拼命地干活，我自己都被他们的激情和赤诚所感动！
C3攻关团队的卓越表现不仅感动陈锋华，感动设计院，而且全集团职工都为他们骄傲自豪。年轻的攻关队员们把C3项目看作比天大，比命重，两年时间，700多个日日夜夜，他们废寝忘食 ，牺牲所有休息时间，连大年三十都在攻关。有的推迟婚期，有的带病工作，有的累倒在试验室和测试现场。RBC组的江明、吴永、代萌、耿宏亮、李启翮、侯锡立；ATP组的刘岭、崔俊峰、徐笑然、何祖涛、刘佳欣、马麟、高志辉、杨四辈等等，他们都是攻关勇士和功臣。有人说他们像钢铁，沉默而坚强；有人说他们像黄牛，苦干而执著；有人说他们像腊梅，敢于挑战苦寒；有人说他们像蕙兰，幽幽中独吐馨香。他们集这些品质于一身，用忠诚和激情，用心血汗水和智慧，书写出崭新的C3攻关精神—科学求实、兼容并蓄；自主创新、赶超一流；忠诚祖国、拼搏奉献。
2009 年12 月26 日 ，武广高铁正式开通运营。经过两个月春运的实践考验，动车组已累计高速奔驰３００万公里，故障率仅为十万分之四。这是一个世界一流的数据。C3系统技术已经远远超过了欧洲的水平。
高铁技术被称为“大国技术”。对于中国高铁这一举世瞩目的成就，西方国家的专家权威给予了高度评价和赞赏。日本专家团在中国考察时非常惊讶地感叹：“中国仅用５年时间，就跨越了发达国家半个世纪的高速铁路发展历程，中国的高速铁路技术已经超过了日本，真是做梦也没想到！”GE集团中国总裁兼首席执行官史威德说：“铁道部领导下的中国公司所掌握的时速350公里以上的高速铁路建设技术是目前世界上最成熟、最完善的。”《今日美国报》2010年２月７日刊文，号召美国“向中国高铁学经验”。美国商务部长骆家辉表示：“中国高速铁路发展近年来取得了举世瞩目的成就，美国在这一领域落后于中国。美方希望借鉴中方的先进技术来建设美国的高速铁路。”
战略挺进——风物长宜放眼量，海外天地任驰骋
武广工程作为带科研性质的高速铁路，它的实施为通号集团积累了丰富的实战经验，使通号集团在高铁建设方面的技术研发、系统集成、设备制造、施工安装和联调联试的技术水平管理能力实现了飞跃。
在武广开通庆功会上，刘朝英感慨地说：武广高铁C3系统的成功固然可喜可贺，但更为重要的是，通号集团通过C3攻坚战，锻炼出了一支高技术高品质的人才队伍，一大批年轻人经受住了严峻考验迅速成长，并走在了高铁列控技术的最前沿，这是中国高速铁路建设的一笔宝贵财富。
2010年，通号集团又承担了京沪、哈大、沪宁、沪杭、广珠、广深港、海南东环等高速铁路建设，其中京沪高速铁路是我国战略性的重大交通工程。
目前，通号集团正在总结武广经验，完善提升系统集成和C3系统技术标准体系及技术装备体系，构建高铁建设项目运行保障团队和售后服务支持团队。积极推进C3系统、C2系统装备标准化、模块化、整机化和工厂化工作。
同时，集团正在组建三支C3系统集成团队和两支C2系统集成团队，组建职业化的C3系统仿真测试团队，组建国际工程项目工作小组，专门研究国际工程的建设规则、装备标准问题和相关法律问题。为进军海外高铁厉兵秣马。
“现在我们正在做的就有一个美国的高速铁路项目。美国要全面引进我们的列控技术，来改造他们的高速铁路。近几年我们高速铁路技术发展非常快，无论是从地面还是车载信号技术等方面，我们都已经进入了世界的前列。所以说，对外出口高速铁路技术一点也不稀奇。”罗松说。
潮平两岸阔，风正一帆悬。创造C3和武广辉煌的通号集团，正朝着既定的战略目标，乘风破浪，扬帆奋进。
,
