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動(dòng)車大腦創(chuàng)造者

中國脊梁:國家重大技術(shù)裝備中的工程師 作者:程瑛等著


動(dòng)車大腦創(chuàng)造者

為了技術(shù)保密不能請(qǐng)翻譯公司,7個(gè)此前從未學(xué)習(xí)過意大利語的中國人,每人一本中意詞典,用時(shí)8個(gè)月,看清楚了CRH5型動(dòng)車的所有控制邏輯。

1965年,常振臣出生于吉林省九臺(tái)市六臺(tái)鄉(xiāng)石場(chǎng)村,這是一個(gè)距離縣城近百千米、僅有五十余戶人家的小山村。

從小學(xué)開始,常振臣就和家人一起參加生產(chǎn)隊(duì)的勞動(dòng):種植、除草和秋收。結(jié)果12歲那年使用鐮刀收割玉米時(shí),一刀砍在左手上,至今還留下明顯的疤痕。

40年后,常振臣回憶起這個(gè)情節(jié)時(shí)說,這道傷疤不僅留在他的手上,也深深地刻在了他的心里。

由此在他童年的記憶中,印象最深的就是書本上的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械——拖拉機(jī)和收割機(jī)在農(nóng)田里耕作和收獲的場(chǎng)景,同時(shí)作為一種隱喻暗示著美好和幸福的生活。“以后絕不讓鄉(xiāng)親們?cè)儆寐浜蟮溺牭?,一定要讓鄉(xiāng)親們也用上這樣的機(jī)器”。

發(fā)奮讀書的常振臣在1985年成為村里第一位考上重點(diǎn)大學(xué)的大學(xué)生。他毫不猶豫地在志愿表上填下了“吉林工業(yè)大學(xué)農(nóng)機(jī)工程專業(yè)”。

又過了30年,常振臣沒能如小時(shí)候期望的那樣成為一名農(nóng)機(jī)工程師。身穿藍(lán)色工作服的他如今是中國北車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱“長客股份公司”)副總工程師。

這家企業(yè)以高速動(dòng)車組和城市軌道車輛的設(shè)計(jì)、制造而聞名。在這個(gè)1.4萬余人揮灑汗水的先進(jìn)制造企業(yè)中,常振臣是“列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者。

列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是以中央控制單元為中心,通過列車總線、車輛總線及輸入輸出模塊將分散到列車各個(gè)部分的子系統(tǒng)控制單元及設(shè)備連接起來,實(shí)現(xiàn)整列車的控制、監(jiān)視、故障診斷和測(cè)試。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)于高速列車,就相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。它是高速動(dòng)車組制造的核心技術(shù)之一,是任何一家軌道交通裝備制造企業(yè)必須掌握的核心技術(shù)。

2012年12月,由常振臣擔(dān)綱主持的“CRH5型動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目”通過評(píng)審。2014年6月,這項(xiàng)科研成果通過知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析與評(píng)估,中國徹底擁有設(shè)計(jì)制造“高鐵大腦”的能力。

10年前,中國鐵路營運(yùn)里程僅為7.4萬千米,人均鐵路長度僅為5.5厘米,僅為英國人均鐵路長度的五分之一。沒有人能理解13億中國人對(duì)于發(fā)展交通的焦灼和迫切心理,綠皮車拖慢的不僅是國人的速度,還有國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的步伐。

2004年《國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》不僅繪制了超過1.2萬千米的快速客運(yùn)專線網(wǎng),還確定了“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn),打造中國品牌”的總方針。

中國人開始了謙虛學(xué)習(xí)與探索先進(jìn)高速列車技術(shù),這場(chǎng)艱苦、備受責(zé)難的探索最終開啟了屬于中國的高鐵時(shí)代。

那時(shí),39歲的常振臣剛剛獲得了博士頭銜,在高校和高鐵之間,選擇打造“中國速度”。

十年一劍。至2013年,中國已經(jīng)完成了約1萬千米里程的高速鐵路網(wǎng)建設(shè),位居全球第一。

如今,它正在雄心勃勃地改變世界其他地方的發(fā)展速度。

要干一個(gè)男人的事業(yè)

從1905年詹天佑開始在京北群山中建造京張鐵路,火車就不可避免地成為這個(gè)國家有識(shí)之士強(qiáng)國的現(xiàn)實(shí)寄托物。

1917年“革命的先行者”孫中山曾在《建國方略》中寫道:“綜觀現(xiàn)在鐵路,于世界位置上無較此重要者矣?!辈⑻岢鼋ㄔO(shè)十萬英里(約16萬千米)的鐵路、連接四萬萬人口的設(shè)想,然而在列強(qiáng)侵略,積弱貧苦的舊中國,這個(gè)想法沒有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)。

但發(fā)展鐵路、實(shí)現(xiàn)國家富強(qiáng)的夢(mèng)想不曾被遺忘,從詹天佑到王夢(mèng)恕,一代又一代的中國工程師用辛勤的汗水拓展著鐵路的里程。

雖然中國的鐵路版圖在不斷延伸,但21世紀(jì)初,在日本、法國、德國的國土上已經(jīng)飛馳著高速列車之時(shí),中國鐵路旅客列車平均時(shí)速僅為60多千米。高速鐵路的建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。

一直到2004年博士畢業(yè),常振臣仍然在鉆研農(nóng)業(yè)自動(dòng)化:大學(xué)畢業(yè)后他被分配到解放軍農(nóng)牧大學(xué)任教。面對(duì)西方國家農(nóng)場(chǎng)中的電氣化、綜合機(jī)械化和中國農(nóng)場(chǎng)里拉犁的黃牛,在高校清閑任教的常振臣開始了新的求學(xué)之旅。

2000年,常振臣考入吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程專業(yè)攻讀博士。

作為中國汽車工業(yè)人才培養(yǎng)的搖籃,吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院創(chuàng)立于1955年,其車輛工程專業(yè)也是中國汽車領(lǐng)域最早的國家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。

2004年,博士畢業(yè)的常振臣進(jìn)入長客股份公司博士后科研工作站,開始兩年的博士后工作。

此時(shí)正值長客股份公司與法國阿爾斯通公司合作,引進(jìn)時(shí)速200千米的CRH5型高速動(dòng)車組。CRH(China Railway High-speed)即中國高速鐵路的縮寫,是第六次大提速中提出來,也是中國鐵道部對(duì)中國高速鐵路系統(tǒng)建立的品牌名稱。CRH系列動(dòng)車組至今已有1300多列在中國高速鐵路上運(yùn)行。

初來乍到的常振臣,受命負(fù)責(zé)該動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的消化吸收工作。

為了盡快地熟悉動(dòng)車組的結(jié)構(gòu)和工作原理,他主動(dòng)申請(qǐng)參加“長白山號(hào)”動(dòng)車組的試驗(yàn)工作。作為中國動(dòng)車、高鐵領(lǐng)域的標(biāo)志性產(chǎn)物,造價(jià)近1億元的“長白山號(hào)”設(shè)計(jì)速度為210千米/時(shí),由長客股份公司和加拿大龐巴迪公司聯(lián)合研發(fā),也是CRH出現(xiàn)前中國自主化程度最高的動(dòng)車組。

在2004年8月至9月兩個(gè)月的時(shí)間里,他全程參加了長白山號(hào)動(dòng)車組試驗(yàn)和車輛維護(hù)工作。2004年9月的一次試驗(yàn)中,長白山號(hào)動(dòng)車組跑出了254.5千米/時(shí)的速度,讓常振臣萬分激動(dòng),也給他帶來了極大的震撼?!拔磥碇袊绻l(fā)展起這樣的高速鐵路,鄉(xiāng)村與都市之間的交通將更為便利,改變家鄉(xiāng)面貌的方式也許不只是先進(jìn)的農(nóng)機(jī)設(shè)備。”

就此,農(nóng)機(jī)愛好者常振臣的想法徹底改變了。

這是無比精密精細(xì)的挑戰(zhàn)。某次“長白山號(hào)”在更新軟件后失去牽引力,只能拉回停車場(chǎng)徹底檢查。“后來查清軟件更新失敗是由動(dòng)車組的輪徑值設(shè)置不正確導(dǎo)致的,其誤差為10毫米?!背U癯蓟貞浾f。

60天的試驗(yàn)不僅讓常振臣對(duì)動(dòng)車的結(jié)構(gòu)和原理有了深入了解,也讓他意識(shí)到中國動(dòng)車組在牽引控制技術(shù)和列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)方面還落后于西方先進(jìn)國家,“心里很不是滋味”。

創(chuàng)始性的“長白山號(hào)”于2007年2月在沈大線運(yùn)行,其間充滿挫折與挑戰(zhàn),2012年因無配件供應(yīng)而被封存。但是常振臣說,后來CRH家族的第一個(gè)型號(hào)CRH1型電動(dòng)動(dòng)車組,牽引系統(tǒng)及內(nèi)部裝飾均在一定程度上參考了“長白山號(hào)”。它不僅為國人帶來最初的關(guān)于動(dòng)車的記憶,也開啟了中國的高鐵時(shí)代。

在“長白山號(hào)”試驗(yàn)結(jié)束后,半路出家的常振臣進(jìn)入博士后課題“哈局內(nèi)燃動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)”的研發(fā)。

2006年7月,這個(gè)系統(tǒng)完成調(diào)試,常振臣順利“出站”,但兩條路擺在他面前:選擇“高鐵”還是“高?!薄?/p>

最后還是長客股份公司原總工程師、公司內(nèi)導(dǎo)師牛得田的話一錘定音:“作為一個(gè)男人生在世界上就要干一番事業(yè),高鐵發(fā)展機(jī)遇可遇而不可求。”

被激怒的中國工程師

2007年1月,以常振臣為負(fù)責(zé)人的7人團(tuán)隊(duì)到阿爾斯通公司的意大利SESTO工廠進(jìn)行為期兩個(gè)月的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)培訓(xùn),其任務(wù)是了解列車網(wǎng)絡(luò)的控制邏輯及其與各個(gè)子系統(tǒng)的接口關(guān)系,這也是列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)最重要的部分。

但阿爾斯通給中國學(xué)員制訂的學(xué)習(xí)計(jì)劃卻并不包括這個(gè)內(nèi)容。

常振臣不得不仔細(xì)研讀簽署的合同,“培訓(xùn)后使其具備自主改變列車配置的能力”這一條款成為他與外方培訓(xùn)人員談判的籌碼。

“經(jīng)過對(duì)合同條款的反復(fù)討論,終于拿到了核心的整車控制網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系——3000多頁的意大利語的邏輯圖?!背U癯颊f。這也為后續(xù)列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的自主研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

這是常振臣第一次接觸到國際最先進(jìn)的動(dòng)車技術(shù)最核心的部分,還沒有來得及興奮和感嘆,巨大的難題擺在了工程師們的面前:如何看懂意大利語的技術(shù)圖。

為了技術(shù)保密不能請(qǐng)翻譯公司。7個(gè)此前從未學(xué)習(xí)過意大利語的中國人,每人一本中意辭典,用時(shí)8個(gè)月,看清楚了CRH5型動(dòng)車的所有控制邏輯。

“由此,外漢進(jìn)入門了?!背U癯颊f。

2007年4月18日,北京到哈爾濱的CRH5型高速列車組正式上線運(yùn)營,“和諧號(hào)”從此駛?cè)肓酥袊傩盏纳睢?/p>

與此同時(shí),全國鐵路實(shí)施第六次大提速和新的列車運(yùn)行圖。繁忙干線提速區(qū)段達(dá)到速度200~250千米/時(shí),標(biāo)志著中國高鐵跨入新的發(fā)展階段。

剛從意大利“研讀意大利語”歸國的常振臣開始了CRH5動(dòng)車組的隨車試驗(yàn),這意味著中國高速鐵路大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)代已經(jīng)到來。

常振臣的記憶中,生產(chǎn)周期特別緊張,調(diào)試周期并不充足,“阿爾斯通的設(shè)計(jì)缺陷和沒有考慮中國的運(yùn)營環(huán)境”,剛開始運(yùn)營的動(dòng)車組陸續(xù)出現(xiàn)故障。

動(dòng)車組一般早上五六點(diǎn)就從哈爾濱出發(fā),駛過廣袤的黑土地,至晚上11點(diǎn)才結(jié)束旅程。不過常振臣團(tuán)隊(duì)的任務(wù)并沒有結(jié)束,維修和檢查任務(wù)緊跟其后。

北車長客股份公司企業(yè)文化部部長張?zhí)斓拿枋鍪恰芭c其說他是一個(gè)博士,還不如說他更像一個(gè)戰(zhàn)士?!?/p>

法國人的態(tài)度很難令人滿意。軸溫顯示系統(tǒng)頻繁跳變的問題,對(duì)方竟說需要半年時(shí)間來解決。此類事情屢屢發(fā)生。

“他們的工程師明知道是什么問題,就是不告訴我們,即使上午就某個(gè)問題的原因達(dá)成共識(shí),下午又會(huì)變卦否認(rèn)?!敝袊こ處煹男募比绶俨]有使法國人做出讓步,“半年就是半年”,法國人擺出一副“你們?nèi)绻麜?huì),你們自己修”的傲慢態(tài)度。

“再也等不了了!”常振臣被激怒。事實(shí)上,他們僅用了1個(gè)多月就解決了法國人說等半年的問題,并且經(jīng)過8個(gè)月的分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,常振臣率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不僅厘清了CRH5型動(dòng)車組的整車控制邏輯關(guān)系,還發(fā)現(xiàn)了法國人設(shè)計(jì)不合理的地方,并向?qū)Ψ教岢隽烁倪M(jìn)和完善建議。這堅(jiān)定了常振臣自主研發(fā)的決心。


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