德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

高鐵已經成為了人們日常出行最主要的交通方式,憑藉著超高的速度以及相對低廉的價格,高鐵已經走進千家萬戶。但是在中國這麼普遍的交通方式,其實起源地並不是中國,日本和德國可以說是高鐵發展的起源國。但是,中國從技術引進到如今實現反超只用了短短的數十載。

我們都知道,中國的高鐵與共享單車、移動支付以及網購被稱為中國的新四大發明。既然能夠成為新四大發明,一定有其過人之處,而中國高鐵之所以能夠成為中國的名片,不僅僅是因為中國的高鐵是全球運營里程最多的國家,還有一點原因就是我國在高鐵技術上的發展,已經擺脫了日德對我國高鐵技術的壟斷,實現了反超。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

尤其復興號高鐵的運營,標誌著完全自主知識產權的高鐵誕生。即使高鐵在時速350前面的超高速環境下運行,其在車廂內豎立的硬幣也不會倒下,這說明了中國高鐵的運行過程中的平穩以及安全。

很多人不明白,高鐵到底有什麼先進的技術呢?其實,高鐵設計的技術都是方方面面的,不僅僅有車廂技術,並且高鐵運行中的鐵軌、橋樑隧道以及路基都有相應的技術難題。而我國從最初的學習國外到如今掌握高鐵全部的關鍵技術,靠的是自身的實力而非運氣。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

尤其是京張高鐵的開始中國真正進入智能高鐵時代,無人駕駛成為主流,5G信號全部覆蓋,無線充電隨心所欲,這些已經慢慢成為了高鐵的標配。

那麼領先中國高鐵的德國以及日本,其技術是怎麼一步步被中國反超的?

首先,中國通過將近50年的努力,打破了日本三菱所壟斷的IGBT芯片。

雖然高鐵所涉及到的技術很繁雜,但是其中在高鐵的核心技術中,有一款芯片技術為關鍵,常年被日本三菱所壟斷,那就是IGBT。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

那麼IGBT芯片到底是幹啥用的?簡單來說,這個芯片就相當於高鐵運行的中樞大腦,也是高鐵以及大功率機車中最為核心的部件。這個芯片直接控制了直流電與交流電的轉換,決定了驅動系統的最大輸出功率。一句話概括下來就是,高鐵的加速能力、最高時速、能源利用率以及瞬間起跑、高鐵是否安全都靠這個芯片。

一個動車組列車需要152個IGBT芯片,其成本高達200萬元。但是由於我國的高鐵列車眾多,所以其實每年我們從日本進口的IGBT芯片的總費用高達12億元。所以,要想高鐵能夠實現快速的發展,就必須解決之高鐵芯的問題。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

但是我國在半導體行業整體落後,加上對於高鐵芯基本沒有任何相關的技術以及經驗,導致高鐵芯技術的研發陷入一種循環的困境之中。但是,皇天不負有心人。2008年經濟危機的影響,作為高鐵芯的研發方的中車株洲看到了希望,當時中車株洲收購了一家英國半導體公司,為我國的高鐵芯提供了技術基礎。中車株洲在購買的專利技術基礎上,集中開發新一代的IGBT技術,為了早日解決中國高鐵最核心的關鍵問題,中車株洲匯聚了國內頂尖的人才進行相關研發。並且成功攻克了高鐵芯設計難題、封裝測試難題、可靠性難題以及系統應用難題等30多項技術,從而才掌握了IGBT的成套技術。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

經過不斷的發展,如今中車株洲自主研發的6500伏高壓IGBT芯片已經領先日本。復興號列車上的IGBT芯片就是中車株洲研發的,為復興號的安全平穩以及高速立下了汗馬功勞,我們的高鐵芯也終於擺脫了日本的壟斷。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

如今的高鐵芯已經出口多個國家,因為價格低於競爭對手,所以在國際市場很受歡迎,而日本在IGBT上的領先地位也被中國反超。

其次,我們解決了如何減小空氣阻力,提高列車速度以及控制列車運行中的噪聲,一舉攻克了高鐵車廂的設計難題。

這些問題看似很簡單,但是實操起來卻是一個技術難題。我們都知道,列車有很多不同的形狀,那麼到底哪種形狀更好呢?而這些技術其實是掌握在日本以及德國的手中的。

別看列車的外觀是一件小事,但是其涉及到的技術卻很複雜。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

最常見的就是空氣動力學原理,而這些模擬實驗必須要藉助計算機才能實現,為了實現高鐵的仿真模擬,我們建立了強大的高鐵仿真集群環境,從而為高鐵的商運提供技術以及時間的基礎。

再比如風洞試驗,設計人員通過測試高鐵周圍的氣流以及列車表面的壓力,從而決定最佳的流線型設計。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

所以別看高鐵的外觀都差不多一樣,但是真正在建造之時,所遇到的難題其實非常多的。

再者就是高鐵的線路建設的相關難題,當然,這得益於中國基建的快速發展,而這些技術目前已經成為了我國的絕密技術。

我們,我們都知道,如今我們的高高鐵運營里程位居全世界第一,所以在高鐵線路的建設中,免不了會遇到地形複雜的路段,比如喀斯特地貌,一如高原,這些都需要有強大的基建實力與技術才能實現的,而這些技術也是建造高鐵必不可少的。如今我們之所以能讓高鐵在中國任意一個地方馳騁,就是因為我國的基建技術實力強大。

德日領先的高鐵技術​,是怎麼被中國一步步領先反超的?​

所以說,我國之所以能夠一步步超越日本以及德國的高鐵技術,就是因為我們在高鐵建設的各行各業都在努力,而高鐵之所以能夠成為中國最亮麗的一張名片,也再次印證了只有將核心技術掌握在自己手裡才能立於不敗之地。


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