前面介紹的是看得見的“外觀”創(chuàng)新,看不見的“內(nèi)涵”創(chuàng)新更是不勝枚舉。例如,在時速380公里的速度下運行,火車廂內(nèi)的噪聲是如何降低的?舒適性是如何提高的?安全冗余是如何進一步擴大的?能耗指標是如何不斷優(yōu)化的?諸如此類。株洲所為CRH380A型電動車組研制的電傳動裝置(變流與控制系統(tǒng)),被稱為動車組的“心臟”。這可是一顆世界頂級運動員的心臟,它不僅可以輸出強大的能量,而且比歐洲和日本的同類產(chǎn)品更輕巧,繪出的“心電圖”更是無與倫比。
這顆“心臟”的功能就是要將動車組接收到的50赫茲25千伏的單相交流電,轉(zhuǎn)化成電壓和頻率都可變化(VVVF)的三相交流電,從而控制牽引電動機的轉(zhuǎn)速,以達到控制動車組運行速度的目的,這顆“心臟”還可將動車組的制動能量轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)所需要的電能。專業(yè)術(shù)語將這顆“心臟”叫作逆變器,它和電機一起可將電能轉(zhuǎn)化為動能,也可逆向?qū)幽苻D(zhuǎn)化為電能。通過“心臟”后的正弦波越光滑越能說明它的“心電圖”沒有雜波,(不受歡迎的高次諧波)雜波越小,電動機的效率越高,對電動機的輕量化設(shè)計越有利,對電網(wǎng)的污染也越小。要做到這一點,必須在“心臟”里植入強大的計算機系統(tǒng)實施超精確控制,為了大幅度地超越歐洲和日本的水平,這個計算機系統(tǒng)里采用的中央處理器(CPU)的運算速度可達到533兆赫,是西門子的5倍多、龐巴迪的21倍;邏輯門達到50萬門,是西門子的2.5倍、龐巴迪的33倍還多。
試驗技術(shù)在自主創(chuàng)新中的重要作用毋庸置疑,而且這些試驗技術(shù)不可能引進。中國鐵路的試驗技術(shù)體系是完整的,手段及方法也處于世界的先進水平。試驗技術(shù)可分為3個層次:一是與基礎(chǔ)理論研究相關(guān)的試驗主要集中在西南交通大學、北京交通大學、中南大學、同濟大學、中科院力學所等;二是1∶1的線路運行試驗主要在鐵道科學研究院;三是鐵路產(chǎn)品的開發(fā)性試驗主要集中在相關(guān)企業(yè),例如四方公司和株洲所就有強大的產(chǎn)品試驗系統(tǒng)。2010年12月3日,CRH380A型電動車組在京滬高鐵先導段創(chuàng)下了時速486.1公里的世界鐵路最高營運試驗速度,為什么2007年法國的V150型動車組跑出了時速574.8公里的最高試驗速度,卻不能稱為最高運營試驗速度呢?因為V150型動車組是為試驗特殊配置的動力系統(tǒng),而CRH380A型電動車組就是實際商業(yè)運營的動力配置。
中國鐵道科學研究院坐落在有中國“硅谷”美譽的中關(guān)村,它的環(huán)形鐵道試驗基地卻坐落在北京的東五環(huán)外,外環(huán)試驗線長達9公里,是亞洲最大的鐵路試驗基地。只有通過了環(huán)線的試驗才能進行正線的試驗。
快速行進的試驗列車里,幾十臺電腦分布在幾節(jié)車廂里,中國鐵路科學研究院的年輕科技人員承擔了試驗的指揮任務(wù),每次參加這些試驗,我都為這些年輕人感到驕傲。CRH380A型電動車組從2010年11月開始,在京津、武廣、鄭西、滬杭、京滬高鐵進行了長達150多天的線路試驗,分別進行了18大類、54項型式試驗,31大類、126項科學研究試驗,以及8大類、40項車—橋—線—網(wǎng)—環(huán)境聯(lián)調(diào)聯(lián)動試驗,共有27列CRH380A型電動車組(8輛編組)和CRH380AL型電動車組(16輛編組)參加試運行,試驗運行里程長達近百萬公里,參與單位近百家,參與的大學、科研院所和南車的科研人員共上萬人,充分驗證了上線動車組的運行可靠性。一系列的試驗是科學研究和產(chǎn)品開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。