中科院力学所杨国伟研究员，1967年1月出生
1998年11月-2000年11月，德国慕尼黑工业大学流体力学研究所，洪堡研究学者
2000年12月-2002年12月，日本东北大学流体科学研究所工作
http://sourcedb.cas.cn/sourcedb_imech_cas/zw/rck0/200907/t20090716_2085843.html
中国南车四方股份公司
副总经理梁建英
试验现场指挥梁建英
梁建英：高速是我们追求的梦想
赵忆宁
《21世纪》：最近，由于“高铁外交”带动了新一轮有关高铁的话题。我不是赶热闹，而是对南车四方关注了很久，特别是新一代高速列车的研制。
梁建英：去年10份中国高铁展在泰国举办，我们的CRH380A新一代高速列车在展会上亮相，并引起广泛的关注。近几年这个车也参加过很多展会，比如2012年美国费城的高铁大会，以及德国、巴西的展会，都曾引起大家的很大兴趣。
作为这个车的研发设计人员，我们感到非常自豪。CRH380A高速列车，是我们企业高速列车技术创新的结晶，也是国家高速列车技术进步的标志。这个车2010年批量出厂，已经在京沪、京广等高铁线上运行了3年多的时间，成为中国高速铁路的主要车型。对于这个车的研制乃至高速列车的技术创新，我们走过了艰苦的过程，在取得很多成果的同时，也积累了很多技术成果，比如近几年我们在这个行业已获得过169项国家专利。
《21世纪》：南车四方走了一条引进、消化、吸收到再创新的过程。时至今日，人们对高铁的引进议论纷纷。
梁建英：2004年我们引进日本川崎E2-1000原形车，这个车不是引进来就可以用的，要针对我国线路条件进行适应性设计改进。那一年，国务院明确提出“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求，“打造中国品牌”是我们的最终目的。时速200公里项目有60列车，其中3列车是原装进口，6列车是散件组装，剩下的51列车都是国产化，也就是在国内实现生产、制造。从2004年项目启动，到2006年7月交付时完成国产化。引进消化用了两年多的时间。从引进技术到今天，我们公司历经8年的时间完成了高速动车组的研发平台、制造平台及产品平台的搭建，实现了自主知识产权产品的研发与制造，并已经为用户提供了批量的产品，整体的运用性能稳定。
《21世纪》：从中学习到了什么？
梁建英：引进的是200-250公里/小时速度等级动车组技术，四方近百名专业人员参加了培训，双方的合作是比较愉快的。当然我们引进的是这个列车技术，主要的培训和转让内容也是围绕着如何帮四方在国内完成这列车的国产化进行的。对于高速列车的设计原理、设计方法并不在引进范围内。也就是主要告诉你“其然”，至于“所以然”是不在引进范围的。因此我们进行了一系列的线路试验的策划，比如，京津线、武广线、郑西线等，从试验中寻找答案，我们先后进行了历时2年多的大规模的线路试验，像空气动力学、动力学、弓网关系、动应力、振动噪声、牵引制动等项目，对大量的数据进行分析、摸索规律，采用不同的方案加以完善与改进。
《21世纪》：有些人质疑中国高速列车知识产权的问题？
梁建英：高速列车知识产权是十分清晰的，自主设计、制造的产品就有知识产权。我们说CRH380A具有知识产权，是因为我们在列车总体集成设计以及转向架、头型、车体等关键系统设计上进行了自主设计，我们可以看到CRH380A车与引进时速200公里动车组在技术参数、具体结构及性能的差异，所以知识产权是没有争议的。在国际市场上，没有知识产权就无法实现“走出去”。2010年，我们为了进入美国高铁市场，曾委托美国的戴维斯律师事务所，对CRH380A技术的知识产权作了900多项评估，经过美国专利商标局专利检索（United States Patent and Trademark Office），没发现任何一项侵权。2011年底，我们以CRH380A车参加了港铁公司的时速350公里动车组国际招标并胜出。这些都说明了CRH380A的知识产权是经得住考验的。
《21世纪》：我更感兴趣超高速试验列车的研制，它是全面创新阶段的代表作吗？
梁建英：超高速试验列车的规范名字是更高速度试验列车，它的研制成功与否，并不完全取决于研发、设计技术，它要求相关产业的配套包括基础材料能跟得上，你设计出来如果没有能力制造出来的话，仍是纸上谈兵。
《21世纪》：研制这个列车的初衷是什么？
梁建英：高速一直是我们追求的梦想。我们的设想是做成一个研究用的试验列车，并没有进行大批量载客商业运营的规划。主要是三个目的，一是为了探索更高速度下高速列车的力学行为，获得更高速度下试验数据，深入掌握高速列车规律；二是建立一个移动的试验平台，搭载关键部件所做的技术创新，为后续高速列车技术再发展打基础 ；三是为新材料、新工艺、新技术的应用提供一个研究平台。
《21世纪》：如此大的工程实践，你们是如何管理的呢？
梁建英：以什么途径实现既定的目标非常重要。像高铁这种大型工业产品的研制，复杂的技术程度考验你对技术收放能力的掌控。必须明确技术路线与技术方向，知道将以什么方式实现，确保技术和进度上把握得住。当然，我们有完善的工业体系，也可以做到全球配置资源，但是，当想法提出后，能不能实现？多长时间实现？这个很重要。因为一个想法出来了，多少年后才把它弄出来，就变成科学了。这涉及到大型工程的组织管理。
《21世纪》：是一次大型工程制造的集合性创新。有近万工程技术人员与科学家参与高铁项目的研制，是一个协同创新的案例。两者各扮演什么角色？是科学的胜利，还是工程的胜利，或者是二者叠加的胜利？
梁建英：应该是二者叠加的胜利。二十多所大学与十几个科研院所与我们合作，贡献了他们的专业知识，我们感受到他们的精神与力量。但我认为，企业是高铁创新整体技术架构、整体技术策略与技术统筹的组织者，或者说，是在这个总体框架下集合、激发多种智力资源的结果。
《21世纪》：您的意思是工程实践与理论的结合，还是工程实践走在理论的前面？
梁建英：两者都有。在我们研发中发现，工程经验非常重要，工程技术人员经过大量的工程实践后，经验的积累和对问题的处理与判别，方向会把握得非常准，这是工程积累的经验。总体来讲，是工程推动了理论的发展。或者说是理论指导了实践，实践升华了理论，进而推动了理论的发展，这两个过程是相辅相成的。
《21世纪》：公司每年用于科研的投入是多少？
梁建英：我们公司每年的科研投入是销售收入的5%-6%。近三年的科研项目配套投入，每年在10亿-15亿元之间。具体到CRH380A，企业自投入约4亿-5亿元之间。您可能觉得投入不是很多，因为是要根据产业的规模最终形成它的成本。比如航天投入巨大，航天的很多东西都是非批量化的，甚至一次性的。高铁产业介乎航天与汽车之间，汽车的批量与规模更大，其研发的分摊会更小。
《21世纪》：您是高速列车项目的学术带头人，也是组织者、管理者。你的梦想是什么？
梁建英：我的梦想是让全世界认可中国的高铁技术，我们国家的高速列车技术领先世界。同时更希望我们自己制造的列车能够安全可靠地服务于国家和社会，我觉得这个更重要。
梁建英：不矛盾。速度代表技术的先进性，安全代表技术的成熟性。我们研制的一系列高速列车，就是要让世界看到中国高速列车自主研制的能力。
《21世纪》：我更加看重同行的评价，高铁领域的国际同行是如何评价中国高铁的呢？
梁建英：去年在美国费城举办的高铁大会。可以说，国际同行对中国的高铁技术都给予了非常高的评价；同年年底在加州参加高铁论坛，会议日程的小册子上面就有我们的CRH380A，我们既没有推荐更没有花钱，是论坛自己的选择。
《21世纪》：看见一系列高速列车在中国大地上跑，是您的最大愿望吗？
梁建英：列车的安全可靠运营是最关键的，所有的技术人员都要以这个为根本，在此基础上对技术进行再提升。我最高兴的是看到我们国家有了这么多高铁，我们的愿望是能够为国家高铁事业的发展做更多的事情。
当时速提升到605公里的时候，试验没有马上停止，保持速度运行了10分钟，这相当于在地面上行驶了100.8公里。
技术难度比飞机高
“高铁就像一架飞机在不停地起降”，中科院力学所杨国伟研究员这样说。杨国伟创立了跨声速非线性气动弹性研究，为中国高铁与大飞机研制提供空气动力与气动弹性的技术支撑。
CIT500型高铁
“坐飞机最危险的是起飞和降落，因为地面效应包括建筑、风对飞机的激扰，所以，飞机设计的难点在起和降的过程。而高速列车始终在地面上高速运行，从空气动力学车与空气相互的作用角度，既要考虑地面对列车的强激扰，也要考虑到高速运行状况下气流激扰。波音737的巡航阻力系数约在0.028左右，6辆编组试验列车整车阻力系数约为0.48左右，所以说更高速列车比飞机在天上巡航时的技术难点要复杂得多。”杨国伟说。
民用飞机每小时飞行距离800-850公里，中国研制的更高速试验列车设计速度在每小时500公里以上，与目前在线上以每小时380公里最高时速运行的CRH380A相比，技术的边界条件必须清晰。
“空气动力学性能的受轨道不平顺影响，振动激扰响应不断加大，如何保证列车高速运行的安全性；如何保证舒适的乘车环境；比提高速度更重要的是能够很好的停下来。” 试验现场指挥梁建英说。
列车运行的阻力，包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气，“当列车以每小时200公里行驶的时候，空气阻力占总阻力的70%左右，和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时，气动阻力超过了总阻力的92%，如果跑到500公里以上，95%以上都是气动阻力了”，李兵说。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系，速度提高2倍，空气阻力将增至4倍。正是这个平方关系，让设计师绞尽脑汁。
空气阻力受三大因素影响，一是车头迎风受到正压力，与车尾受到的负压力间产生的压差阻力；二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力；三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。
工程师们为降低空气阻力,应用仿生学和空气动力学理论，创作了100多种头型概念，优选构建了80余种三维数字模型，开展了初步空气动力学仿真，比选出20个气动性能较优的头型，进一步进行气动优化，制作出1：20实物模型，根据仿真数据和美观效果，最终制作五款1：8头型分别做了风洞力学试验和气动噪声试验，名为“箭”的头型被选中，其气动噪声、气动阻力参数最优。“从气动性能来讲，"箭"与民航客机是可以PK的。”李兵说。
让数百吨重的更高速列车在线路上飞跑，除了减少气动阻力外，加大牵引能力是另一个关键。“六辆编组更高速试验列车牵引总功率可达到21120千瓦。正是有了我们自主开发的大功率牵引系统，才有高速试验列车实现台架试验605公里/小时的可能。”焦京海说。
大功率的牵引传动系统的技术研发，具有强大的技术扩散效应，除列车之外可应用在其他制造领域。“大功率的牵引传动系统技术具有很好的外延性，除轨道交通领域以外，大功率的牵引传动系统在很多工业传动领域都有很广泛的应用，比如轧钢系统、船舶推进系统、石油钻井、电力系统等等。”南车时代电气技术中心主任荣智林说。
高速列车运行依靠电能，是由受电弓与接触网接触完成的，这个过程被称为“受流”环节。这项技术也是迄今为止技术专家们最关注的技术之一。“双弓受流”技术曾经是困扰工程技术人员的一个技术难点，“现在看来这个也不太像技术难点了”，梁建英说。“车辆在高速运行时，前弓在取电滑过接触网时，会形成一个激扰波，导致后弓的离线可能性加大，影响车辆的牵引性能。如何保证后弓受流的稳定性，这是技术上的难点。但是现在看来，已经不存在了”。
