前面介绍的是看得见的“外观”创新,看不见的“内涵”创新更是不胜枚举。例如,在时速380公里的速度下运行,火车厢内的噪声是如何降低的?舒适性是如何提高的?安全冗余是如何进一步扩大的?能耗指标是如何不断优化的?诸如此类。株洲所为CRH380A型电动车组研制的电传动装置(变流与控制系统),被称为动车组的“心脏”。这可是一颗世界顶级运动员的心脏,它不仅可以输出强大的能量,而且比欧洲和日本的同类产品更轻巧,绘出的“心电图”更是无与伦比。
这颗“心脏”的功能就是要将动车组接收到的50赫兹25千伏的单相交流电,转化成电压和频率都可变化(VVVF)的三相交流电,从而控制牵引电动机的转速,以达到控制动车组运行速度的目的,这颗“心脏”还可将动车组的制动能量转化成电网所需要的电能。专业术语将这颗“心脏”叫作逆变器,它和电机一起可将电能转化为动能,也可逆向将动能转化为电能。通过“心脏”后的正弦波越光滑越能说明它的“心电图”没有杂波,(不受欢迎的高次谐波)杂波越小,电动机的效率越高,对电动机的轻量化设计越有利,对电网的污染也越小。要做到这一点,必须在“心脏”里植入强大的计算机系统实施超精确控制,为了大幅度地超越欧洲和日本的水平,这个计算机系统里采用的中央处理器(CPU)的运算速度可达到533兆赫,是西门子的5倍多、庞巴迪的21倍;逻辑门达到50万门,是西门子的2.5倍、庞巴迪的33倍还多。
试验技术在自主创新中的重要作用毋庸置疑,而且这些试验技术不可能引进。中国铁路的试验技术体系是完整的,手段及方法也处于世界的先进水平。试验技术可分为3个层次:一是与基础理论研究相关的试验主要集中在西南交通大学、北京交通大学、中南大学、同济大学、中科院力学所等;二是1∶1的线路运行试验主要在铁道科学研究院;三是铁路产品的开发性试验主要集中在相关企业,例如四方公司和株洲所就有强大的产品试验系统。2010年12月3日,CRH380A型电动车组在京沪高铁先导段创下了时速486.1公里的世界铁路最高营运试验速度,为什么2007年法国的V150型动车组跑出了时速574.8公里的最高试验速度,却不能称为最高运营试验速度呢?因为V150型动车组是为试验特殊配置的动力系统,而CRH380A型电动车组就是实际商业运营的动力配置。
中国铁道科学研究院坐落在有中国“硅谷”美誉的中关村,它的环形铁道试验基地却坐落在北京的东五环外,外环试验线长达9公里,是亚洲最大的铁路试验基地。只有通过了环线的试验才能进行正线的试验。
快速行进的试验列车里,几十台电脑分布在几节车厢里,中国铁路科学研究院的年轻科技人员承担了试验的指挥任务,每次参加这些试验,我都为这些年轻人感到骄傲。CRH380A型电动车组从2010年11月开始,在京津、武广、郑西、沪杭、京沪高铁进行了长达150多天的线路试验,分别进行了18大类、54项型式试验,31大类、126项科学研究试验,以及8大类、40项车—桥—线—网—环境联调联动试验,共有27列CRH380A型电动车组(8辆编组)和CRH380AL型电动车组(16辆编组)参加试运行,试验运行里程长达近百万公里,参与单位近百家,参与的大学、科研院所和南车的科研人员共上万人,充分验证了上线动车组的运行可靠性。一系列的试验是科学研究和产品开发的重要环节。