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路风:冲破迷雾,揭开中国高铁技术进步之源——驳斥所谓“引进、消化、吸收、再创新”的流行说法

路风 · 2019-09-26 · 来源:《管理世界》2019年第9期
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本文采取过程性和历史性的视角,通过对这两个“转变”过程的全景式分析,揭示出在解释中国高铁的成功时被广泛忽略的因素——中国铁路装备工业的技术能力基础和国家对于发动铁路激进创新的关键作用。这些分析否定了“引进、消化、吸收、再创新”是中国高铁技术进步之源的流行性说法,也指出了造就成功的战略行动背后的深层次原因。

  

一、导言

 

  高速铁路(以下简称“高铁”)的发展已经被广泛地认为是中国的一项伟大成就。在这种情况下,问题的焦点更多地转向解释取得这个成就的原因。不过,这时也容易产生事后的“功能式”解释(即以结果解释原因)。近年来国内的许多研究已经指出了高铁成功的各种可能原因,包括政府主导或政策的引导(张维克,2010;Sun,2015)、技术战略的选择(林善波,2011;冯灵、余翔,2015)、激励机制的形成(吕铁、贺俊,2017)、基础研究的加强(程鹏等,2011)和合作网络的建立(林晓言等,2017)等,但很少有文献把这些因素或变量置于高铁发展的实际过程中去分析其作用机制,而是直接用来解释总体结果。这样的解释既无法得到经验证据的验证,也使决定中国高铁发展成功的关键变量继续保持模糊状态。

棋类游戏大全  澄清因果关系的切入点是追问:为什么今天中国在世界范围内被公认是高铁发展的领先国家?这样提出问题的原因是,在起点上,中国的高铁建设是以大规模技术引进为条件的,反映出中国既非高铁的原创国,也非率先发展高铁的国家。因此,除非中国高铁后来走上自主开发的道路,而且除非中国高铁的发展后来出现不同于其他领先国家的“模式”,否则中国就更可能被看成是一个高铁的追赶者甚至模仿者,而不可能会被认为在世界范围内引领了轨道交通方式的革命。历史的事实是,这两个变化都在中国开始建设高铁之后的过程中出现:不仅中国高铁技术的发展走上了自主创新的道路,而且中国成为世界上第一个以高铁替代传统铁路的国家——这是不同于所有在高铁技术上曾经领先国家的建设方针和发展轨迹。

  于是,解释中国高铁的成功就必须回答两个关键问题:为什么从引进技术开始的高铁建设后来会走上自主开发的道路并取得成功?为什么在初期同样只是为了补充和改善传统铁路的高铁建设后来会走上以高铁替代传统铁路的道路?

  本文的中心论点是:走上自主开发道路和形成以高铁替代传统铁路的“方针”是成就中国高铁的两个直接因素或变量,但它们不是在起点上被政策设计出来的,而是被若干种力量在一个连原铁道部(即中华人民共和国铁道部,2013年撤销,以下简称为铁道部)也被迫改变初衷的实际过程中所塑造出来的。因此,中国高铁成功的真正原因不在于其发展过程中的具体做法,而在于使这些做法发生变化的力量。换句话说,中国高铁成功之谜不在于做了什么,而在于为什么会这样做。正是因为这些变量曾经受到忽略或不易从直观上被识别,所以对于大多数人来说,中国高铁技术的进步速度和成功程度是一个“意外”。因此,高铁发展对于中国学术界的理论挑战,是通过分析实际过程来识别决定了其发展路径的关键变量并从理论上予以解释,而不是描述其成功的特征或与这些特征直接相关联的做法。

  为避免“既然成功了就一定是因为某个或某些做法”的功能式解释,本文首先从3个方面界定被研究对象的特性、适用的研究方法和需要解释的结果。这3个界定可以被看作是一个讨论中国高铁技术创新的分析“框架”。

  第一,高速铁路是大型技术系统。国内关于高铁发展的文献一般把分析单位落在“高铁产业”上,虽然这本身没有什么错误,但无助于区分高铁与汽车、手机等工业之间的不同。本文以国际主流创新文献为基础,把高速铁路看作大型技术系统(large technical systems)。大型技术系统往往是一个经济体在技术、能源、交通、通信等方面的基础设施(铁路、电网、通信系统是其典型的例子),其开发、建设和运营涉及多个行动主体,包括企业、政府、非政府组织(如反核组织)和监管机构(Hughes,1983)。大型技术系统包含许多有区别但互相联系在一起的系统(如高铁的高速列车、信号系统、供电系统、路轨、桥梁等),其中每个系统都执行独立的任务,但被“集成”起来完成一个共同的目标;它们同时也具有明显的层级,包括系统的系统(即大型技术系统本身,如高铁)、复杂产品系统(如高速列车)、元件系统(如高速列车的电力牵引系统)和零组件(Hobday et al.,2005)。由于组成系统的各种技术和亚系统之间存在高度的互相依赖性,不能被完全分解为模块,所以开发这些系统需要一体化(integrative)的知识并高度依赖系统集成者的能力。“系统集成”起源于开发复杂武器系统的工程方法(Prencipe et al.,2003),它演进为一种企业、政府机构、监管机构把各种投入集成为有用系统的组织能力。在大型技术系统的层次上,系统集成者可以是系统的运营商/用户或提供主要产品系统的供应商,但也可以是政府机构。即使在商业领域,系统集成企业与供应商之间的关系也存在协调,并非纯粹的市场关系。因此,大型复杂技术系统在一个特定的范围内塑造了政府、企业和市场的边界,使市场关系受到“看得见的手”或“看得见的脑”的协调。

  把高铁看作大型技术系统,就会立刻排除掉经济学教科书中的“政府—市场”二分法。高铁系统作为基础设施的公共性、投资与回报之间的超长期关系以及社会评价带来的政治压力等因素并不允许政府超脱于市场竞争;系统内部各种技术的高度互相依赖使相关企业在与用户和彼此之间的市场关系上受到系统集成者的协调。正如几乎所有的文献都承认的那样,在中国高铁的发展中,国家扮演了一个重要角色。但这些文献承认不够的地方在于,“国家”并不只限于铁道部,而且包括中央决策层;国家的作用也并不只限于制订政策和“引导”,而且是高铁发展的直接行动者。把国家当作高铁技术创新的主体之一当然有悖于主流经济学的信条,但这种看法却一直在学术界存在(Lazonick,2011;Mazzucato,2013)。回到实际发生的历史过程,中国高铁发展的决策是在国家层次上做出的,这个大型技术系统的系统集成者是铁道部。如果脱离中国高铁作为一个大型复杂技术系统的语境,仅仅借助于一些局部的变量如合作网络、基础研究的投入、科研人员的经济激励等,既避免不了事后解释的尴尬,也无助于理解中国高铁成功的关键原因。

  第二,中国高铁的发展是激进创新。虽然大多数文献都围绕中国高铁的发展是如何成功的这个主题,但在评价高铁的成就时仍然存在许多模糊不清,诸如“中国已经是高铁大国,但还不是高铁强国”之类的说法。因为缺乏评判标准,这种模糊的语言无法说明:当中国的高铁运营里程已经占到全世界的2/3以上时,如果中国不是高铁强国,那么还有哪个国家是高铁强国?当今天中国高铁的技术创新已经被公认为成功时,我们需要明确这个结果的性质,然后才能确定需要解释的问题。根据对创新的分类,本文把中国高铁的发展定义为世界轨道交通领域的一次激进创新,标志就是中国以高铁全面替代传统铁路,而不是对现有铁路的补充或改进,也因此引领了世界轨道交通的革命。

  在国际创新文献中,对激进(radical)创新与渐进(incremental)创新的划分由来已久。前者指的是重大的产品/系统创新;后者指的是在前者发生之后那些后续无数的微小改进,尽管这些改进最终实现创新的大部分经济收益和性能提高(Abernathy and Utterback,1978)。这种早期的粗略划分在后续的研究中得到进一步的澄清。Dosi(1982)在库恩关于科学革命理论(Kuhn,1962)的基础上,以技术范式和技术轨道的关系来分析同时具有连续性和非连续性特征的技术进步过程。“技术轨道”是指在技术范式所规定的范围内解决问题的“常规”活动模式,代表了在由技术范式所规定的外部边界之内的一组可能的技术方向,沿着这些方向的技术活动是连续性的。“技术范式”是在选择出来的科学原则和选择出来的技术基础上,解决选定技术问题的“模型”或“模式”,可以形容为一种“世界观”,它具有很强的排除效应,使工程师及其所在组织的技术努力和想象集中在相当确定的方向上,而无视技术发展的其他可能性。虽然Dosi的本意是指出,在科学—技术—生产的链条上,经济力量与制度和社会因素在任何层次上都共同发挥“选择机制”的作用,但新范式的出现标志着技术发生非连续性(激进)的变化。Henderson和Clark(1990)则把产品的知识划分为“架构知识”和“元件知识”。在这个划分的基础上,他们通过一个2×2的矩阵把产品创新分为4类:渐进创新(架构和元件都不变),模块创新(架构不变,但元件变化),架构创新(架构变化,但元件不变),而激进创新则是架构和元件同时发生变化。W. Brian Arthur(2007)在讨论激进的新技术是如何被开发出来时,把这种发明过程看作是遵循一个结构化的逻辑。发明起始于解决某种问题或满足某种需要的动机,然后基于对某种自然现象的利用(科学),产生出关于技术的某种中心思想或概念,他将其称为“技术的基础概念或基础原则”;以基础原则为起点,技术开发就是通过往复解决问题的过程,最后以已经存在的技术来实现这个基础原则。因此,产生一项激进技术变化的标志(区别于其他技术的标志)是基础原则的变化。

棋类游戏大全  虽然上述3个理论的分析层次都是在产品上,但它们划分创新性质的原则仍然可以应用于大型复杂技术系统。从系统层次上看,中国是世界上第一个把高速铁路作为解决铁路运输问题主要手段的国家,即以高铁替代传统铁路,而高铁在日本和欧洲是被当作现有铁路干线的补充性线路。因此,以高速铁路替代传统铁路代表着轨道交通方式的“范式变化”,也是铁路系统的“基础原则”的变化。以高铁替代传统铁路,对于整个铁路网的大系统及其子系统的列车、供电、路轨、信号等来说,其“架构”和“元件”全都必须同时发生变化。因此,中国高铁的发展是世界铁路史上的一次激进创新,其意义比肩第一次建设铁路网。

  第三,对中国高铁的发展要采取过程解释。中国高铁的发展是一个重要的事件,它不仅是中国在工业技术进步、基础设施建设等方面的重大成就,也是世界铁路史上的重大事件。同时,高铁发展涉及决策层、政府部门、众多企业以及庞大消费者人群等多方面的利害关系,因而政府决策、高铁的技术和运营绩效、公众舆论及其这些因素之间的反馈都影响了事件的发展。面对这样一个重大的事件,要避免事后解释并识别出决定结果的关键变量,就需要采取过程解释,尤其是对决策过程和技术进步过程的解释。

棋类游戏大全  对于组织决策的过程解释在社会科学有着强大的基础,即由Herbert A. Simon(西蒙)、Robert M. Cyert和James G. March(马奇)所奠定的行为理论传统,其影响遍及社会科学的各个领域,尤其是直接影响了当代的组织学习理论和演化经济学的发展。不满于主流经济学的理性选择模式——“经济人”可以在一定约束下自动做出最优选择,行为理论的要旨是通过研究过程来研究决策,把组织的决策看成是一个行为顺序的结果,并要求理论建立在对真实组织的决策结果和过程结构的经验观察上,而且必须经得起实际组织行为的验证,其关键概念包括有限理性、搜寻、满意度原则等(Argote and Greve,2007)。国际创新文献的主流同样把技术创新看作是一个过程,因为技术变化——从知识基础的演进到利用新知识的产品开发再到市场应用以及它们之间的互动——需要时间,其中每个阶段都存在不确定性;创新能力需要通过复杂的学习才能积累起来,影响创新活动的社会条件也随时间而变化(Bruland and Mowery,2005)。因此,过程解释的传统在创新研究领域一直保持着主导地位——从熊彼特把经济体系内部的“创造性毁灭”看作是经济发展的动力,到技术进步被概括为演化过程,再到把创新的各个方面概括为学习的过程(Rosenberg,1982)。总之,对于那些在其起点上无法预测其结果的事件,过程解释的实质是通过分析行动者与客观世界和社会条件的互动来识别那些决定了事件结果的关键变量。

  过程解释之所以对识别中国高铁发展的关键原因非常重要,尤其是这个发展过程的实际轨迹是若干重大变化所塑造出来的。例如,中国从大规模技术引进开始建设高铁,但还在尚未完成对引进技术的消化、吸收阶段时就转向自主开发,而且迅速开发出当时世界上运营速度最快的高速列车(CRH380系列)。那么,被大多数文献所回避的技术引进与自主开发之间的关系到底是什么?此外,国务院批准的2004年《中长期铁路网规划》被公认为是中国开始高铁建设的标志,但无论是在国家批复还是规划的文本中,通篇都没有出现“高铁”的字眼。事实上,高铁建设是到2009年才迎来第一个高潮,又在2011~2013年经历了一个低潮期,然后才逐渐进入至今尚未结束的又一次建设高潮。可见政府对于高铁的发展方针不仅数次发生重要变化,而且“一贯正确”的含义是不成立的。面对如此之大的起伏和甚至带有“自相矛盾”色彩的变化,如果不去追溯这些变化及其变化顺序的原因,就无从识别中国高铁成功的关键变量。如果脱离了中国高铁发展过程的语境,回避关键时刻和关键事件,任何解释都会是不可证伪的。

  本文的目的是为理解中国高铁发展的成功迈出可经受经验证据验证的一步。虽然本文把在过程中发生的转向自主技术开发和形成以高铁替代传统铁路的“方针”定义为决定中国高铁成功的两个直接变量,但仍然为讨论什么是影响这两个转变的因素留下余地。此外,本文集中在高速列车的技术领域。高速列车是高速铁路大系统中的一个子系统,但却是最具技术含量的核心系统,也是从国外成套引进技术的领域,而且是发生事故时被关注的焦点(因为载人)。因此,分析中国高速列车技术发展的原因,可以帮助理解中国高铁发展的主要问题。

  文章余下部分安排如下:第二节讨论中国高铁技术的来源以及从引进转向自主开发的原因;第三节追溯中国铁路装备工业在长期自主开发中积累的技术能力基础及其与引进技术的关系;第四节分析中国走上铁路激进创新的过程和原因;第五节指出,从部门管理转变为系统集成是解开体制矛盾的关键;第六节是结论部分,同时讨论中国高铁发展经验对于理论研究的挑战。

  

二、中国高铁技术政策的演变

 

  中国的高铁建设是从大规模技术引进开始的。从2007年4月的全国铁路第六次大提速首次使用时速200公里及以上的动车组,到京津客运专线、郑西高铁、武广高铁等新建线路于2008~2010年的相继开通,中国在第一批建成的客运专线上投入运营的动车组全部是统一被命名为“和谐号”的引进车型及其改进车型。因此,中国高铁技术的源头很容易被认为是来自引进。但在上述第一批新建的客运专线尚未开通之时,中国高铁的技术路线已经转向自主创新。2008年2月,中国自主开发的CRH380系列立项。该系列的两个车型CRH380A和CRH380B在2011年6月建成的京沪高铁上投入运营,而且立刻成为世界上运营速度最快的动车组。那么,为什么中国高铁技术的发展突然从引进路线转向自主创新?为什么尚未完成对外国技术消化吸收的中国工业能够自主开发新型动车组?分析这些“突变”和“断裂”的前因后果是理解中国高铁技术之源的一个关键。

  (一)高速列车的技术引进

  实际上,把中国高铁技术的迅速进步归因于“引进、消化、吸收、再创新”的说法来自官方自己的解释。2011年6月,全长1318公里、设计时速350公里的京沪高铁(总投资超过2200亿元)开通,它是当时世界上最长、最快的高铁线路,而且投入运营的列车是中国自主开发的CRH380系列。根据当时铁道部的说法,在京沪线上使用的100列动车组“全部由我国自主开发制造,整车国产化率达到85%以上”。但这个成就也引来“羡慕嫉妒恨”。2011年7月初,日本媒体质疑中国高铁技术是“盗版新干线”,并对中国可能在海外申请专利表示关切。

  中国铁道部旋即予以反驳,称中国高铁技术已经远远优于日本新干线。铁道部新闻发言人向媒体介绍说,中国高铁研发坚持政府主导,构建了“产学研”相结合的再创新平台,在不到6年的时间内,跨越了3个台阶:“第一个台阶,通过引进、消化、吸收、再创新,掌握了时速200~250公里高速列车制造技术,标志着中国高速列车技术跻身世界先进行列。第二个台阶,在掌握时速200~250公里高速列车技术的基础上,自主研制生产了时速350公里高速列车,标志着中国高速列车技术达到世界领先水平。第三个台阶,中国铁路以时速350公里高速列车技术平台为基础,成功研制生产出新一代高速列车CRH380型高速动车组,标志着世界高速列车技术发展到新水平。”

棋类游戏大全  从这个由《人民日报》报道的解释看,中国高铁技术发展的“三个台阶”是从技术引进开始,然后每一个台阶都是下一个台阶的基础。既然铁道部都这样说,难怪许多公众会把技术引进当作中国高铁技术发展的源头。具有讽刺意味的是,正是因为把引进说成是唯一来源,所以后来才加重了公众对高铁技术的怀疑:中国怎么可能从引进自己本来没有的技术开始,只用6年时间就“跨越”到世界先进水平?

棋类游戏大全  严格从理论上分析,这个说法包含了两个因果关系:第一,高铁技术的最初来源是引进;第二,能够“再创新”的能力是通过“消化、吸收”引进的技术而生成的。但是,如果仔细分析中国高速列车的技术变化,那么这两个关系都不成立。

  2004~2006年的大规模引进高速列车技术的主要内容是从4个外国企业购买了4个车型及相应的技术转让,它们被铁道部统一命名为“和谐号”,具体分为4个CRH系列(CRH是China Railway Hispeed即“中国高速铁路”的缩写)。

棋类游戏大全  1型车,即CRH1,是铁道部从加拿大庞巴迪(Bombardier Inc)购买的40列。由于这批列车是由庞巴迪在中国的合资企业生产,所以没有技术转让费。

  2型车,即CRH2,以新干线E2-1000为原型车,时速200公里,由铁道部向日本川崎重工业株式会社(Kawasaki Heavy Industries Ltd.)订购60列,由南车集团所属青岛四方机车车辆股份有限公司(以下简称四方股份或四方)受让并国产化,支付技术转让费约6亿元人民币(不含购车费,下同)。

  5型车,即CRH5,时速250公里,是从法国阿尔斯通旗下的阿尔斯通交通运输(Alstom Transport)引进,转让给北车集团所属长春轨道客车股份有限公司(以下简称长客),技术转让费为9亿元。

棋类游戏大全  3型车,即CRH3,时速300公里,是2006年第二轮招标后,铁道部从德国西门子公司(Siemens AG)购买60列(总价6.69亿欧元),转让给北车集团所属唐山轨道客车有限责任公司(以下简称唐客),技术转让费8000万欧元。

棋类游戏大全  除整车外,还有配套牵引系统、制动等系统及部件的生产转让。5型车的转让给北车集团的四方所,3型车的转让给铁道科学院和北车集团的永济厂,2 型车的转让给株洲电力机车研究所(以下简称株洲所)和北车集团的永济厂等企业。

  所谓“转让技术”的内容是:(1)对中国购买的高速列车进行“联合设计”。这种“联合设计”不是外方与中方一起从头设计一个过去没有的新车型,而是双方对中方购买的外国车型进行设计修改,以使其能够适应中国的线路特点。(2)外方提供中方购买车型的设计图纸。(3)生产引进产品的工艺。这部分属于制造体系的一部分,也是中方受益最大的部分。(4)对中国工程师和技术工人进行培训。

  外方向中方转让的技术是使中方能够把给定产品制造出来的技术,而不是怎样设计和开发产品的技术。在这种情况下,如果引进是技术的唯一来源,那么中国铁路装备工业后来的发展路径就应该是按照外国车型设计来制造,并通过引进新车型来进行升级换代。但中国后来再没有引进过外国车型,而中国的高铁技术却在后来的几年中发展迅速。我们以四方股份负责的“2型车”为例,描述一下这种变化。整个变化过程分为两个阶段,即对引进技术的“消化、吸收、再创新”阶段和自主开发阶段。

  第一个阶段其实走了4步。(1)CRH2A(以下省去CRH)是对川崎重工原型车的“国产化”型号,完成时间是2004~2007年。中日双方对该型号进行了“联合设计”,其内容是针对中国线路特点进行适应性修改。为给此车配套,株洲所受让日本三菱的牵引变流器等电气系统技术。(2)2B/2E(长编组),2007~2008年完成。这两个型号的主要变化是把原型车的8辆车编组变成16辆车编组,为此进行了安全性和适应性改造。2E是在2B的基础上设计的,改进为卧铺车。(3)2C-I,2006~2008年完成。此车是在时速200公里的2A平台上,为京津线开发的时速300公里动车组,主要变化是动力配置——动车数量从原来的4节增加到6节,牵引总功率提升到7280千瓦,其他变化包括对速度提升的安全性评估和舒适度评估,以及内装的适应性改造。(4)2C-II,2008~2010年完成,用于时速350公里的武广、郑西线。动车组改用更大功率的交流牵引电机,从内装、转向架包括牵引系统都做了改进。特别要指出的是,2C(I、II)使用的牵引逆变器、辅助牵引变流器、通风系统及列车网络控制系统已全部由株洲所提供。

  从上述变化的序列看,四方实际上在“消化、吸收”原型车技术的阶段就已经开始“再创新”了(如长编组和京津线动车组)。更令人感到“意外”的是,对2型车的改进还没有结束时,四方就进入了第二个阶段——自主开发阶段。2008年2月,四方根据国家立项开始为京沪高铁自主开发时速350公里的高速动车组CRH380A(以下简称380A)。2010年12月3日,380A高速动车组在京沪高铁枣庄至蚌埠段试验运行的最高时速达到486.1公里。同年12月,由四方、株洲所等单位联合设计的时速500 公里更高速度试验列车下线(滚动台试验达到600多公里时速)。这就是铁道部称“中国高铁技术已经远远优于日本新干线”的底气所在。

  关键的问题是,380A和500公里动车组是不是从对2型车的改进而来?业内公认,区别一列动车组的知识产权归属要看车头造型、转向架的构造、车体强度密封、网络控制系统和牵引系统。我们从这4个关键部分来解析一下380A的技术变化,以确定它与引进技术的关系。

  1.车头的造型

棋类游戏大全  380A的头型是四方自己设计的,与CRH2A的头型完全不同。头型的重要性不只是为了美观,更与列车的空气动力性和安全性高度相关。四方开发该头型的过程历经5个步骤:(1)形成初步概念(形成图纸和模型);(2)筛选出10个进行初步仿真分析、计算、验证;(3)从仿真模型中选出5个做风洞模型试验,并进行精细化计算验证和模型实物验证;(4)再从中选出2个做1∶1实物的工艺验证;(5)最后选定1个投入生产。很明显,按照这个流程开发出来的380A头型,不仅与世界上任何列车的头型都不一样,而且在开发的起点上连四方的工程师也无法预料结果。

  2.转向架的构造

  转向架的设计是决定列车安全的保证,因为其功能包括承载、导向、驱动、制动和牵引。当列车时速从200公里变成350公里时,对构架的承载能力、车辆运行的安全舒适性、悬挂系统的防震减噪、轮轨和制动装置的关系就都必须重新找到解决方案,而且要解决相关装置和系统之间的匹配问题。因此,380A的转向架必须重新设计。设计转向架不仅要求足够的技术积累,而且要求理解技术的科学原理——动力学、结构强度、一系列刚度等,此外还要求使用新的材料。

  3.车体强度密封

  在高速运行条件下保证车厢的安全气密性和舒适性,就要提高“气密承载能力”,其技术关键是车厢壁板的结构(壁板由双层铝合金板通过一定形状的金属结构连接组成,结构连接点的中间是空的)。由于气密强度和速度是幂次方的关系,所以速度越高则压力越大。在高速运行中气流产生的载荷能力对车体产生压力,可能使车体变形,变形的时间长了会导致车体断裂。由于380A的速度远超过CRH2A,所以它的壁板必须由开发者通过试验测出速度数据,再根据这些数据进行全新设计。

  4.网络控制系统和牵引系统

棋类游戏大全  380A的网络控制系统和牵引系统仍采用日系标准和系统架构,由株洲电力机车研究所负责系统设计、升级和集成,并完成新牵引模块、新功能单元的开发,包括部分控制软件的开发和全部软件的集成。网络控制系统的主要作用是,实现各动力车的重联控制;实现全车所有由计算机控制的部件联网通信和资源共享;实现全列车的制动控制、自动门控制、轴温监测和空调控制等功能;实现全列车的自检及故障诊断决策。株洲所和株洲电机公司为380A 提供的牵引系统轴功率已经超过400千瓦,而CRH2A 的功率不到300千瓦。牵引系统主要参数的显著变化意味着主要部件要全部重新设计,包括变压器、牵引变流器、电机等。

  380A的网络和牵引系统采用日系标准反映出总体设计者看重使用2型车的经验。因此,虽然所有的核心部分都必须重新设计,但开发者还是尽量使新车置于使用2型车的经验基础之上,毕竟四方股份在此之前缺乏设计和使用成熟动车组的经验。但是,这样做并非必然,因为株洲所拥有自主开发的网络和传动平台,采用与日系不同的标准,而且被用于时速500 公里更高速度的试验列车,其牵引功率达到600千瓦。

棋类游戏大全  通过上述对四方高速列车技术变化的描述,可以清晰地看出,380A与“2型车”之间存在技术上的“断裂”,即前者不能被后者所充分解释。因此,对于自主开发阶段是以“引进、消化、吸收”阶段为唯一基础的官方说法,在逻辑上存在一个巨大的“黑洞”,因为它没有解释两个关键因素:第一,中国企业能够迅速对引进技术进行“消化、吸收、再创新”的前提条件是它们在引进之前就必须具有强大的技术能力基础。第二,开发380A和新一代高速动车组使用了与引进无关的核心技术,说明中国工业在引进之外还存在另外的技术来源,而且是更重要的来源。那么,为什么铁道部在大规模引进时从未提到这个能力基础?为什么在后来的官方宣传和解释中也对此含糊其辞?我们把目光转向决策层次。

  (二)从引进路线到自主创新路线的“突变”

  正如四方在尚未完成“消化、吸收”的阶段时就开始自主开发380A所反映的那样,中国的高铁技术发展是从引进路线“突然”转向自主开发的。

棋类游戏大全  在中国的体制下,有关高铁的“国家”是一个“中央决策层—铁道部”的结构。铁道部是高铁建设的政府主管部门,但同时也是高铁的唯一运营商和系统集成者。这个“双重”身份当然使中央决策层(以下简称决策层)与铁道部在动机和利害关系等方面并不完全一致,但决策层不仅掌握着对铁道部官员的任免权,而且掌握着高铁发展的最终决策权,包括对用地、投资以及建设规模的决定权。用不完全恰当的比喻,“中央决策层—铁道部”的结构有点像公司总部与事业部之间的关系。决策层在有关高铁的技术、建设和运营可行性方面依赖铁道部提供的信息和解释,但如果决策层在认知或政治考量方面发生变化,则在任何时点上都可以做出不符合铁道部意愿的决策。此外,为高铁发展提供主要设备的企业全部是央企集团,它们虽然是需要被系统集成者(铁道部)协调的企业,但同时也具有与决策层沟通的独立渠道,有可能影响决策层对于高铁发展方针的判断。虽然铁道部处于影响决策的最佳位置,但如何使决策层相信自己的解释则是它一直面临的挑战。因此,这个决策结构为有关高铁建设方针的变化留下空间。

棋类游戏大全  中国政府对发展高铁的规划始自20世纪90年代初,在傅志寰任部长期间(1998~2003年),铁道部布置了一系列高速列车项目的开发。到傅志寰卸任时,中国发展高铁的准备明显依靠自主开发的道路,但何时能够大规模建设高铁的前景并不明朗。当时,争论了十几年的京沪高铁还没有在国家计委(发改委)正式立项。不过,那段“徘徊”并非铁道部能够左右。2003年之后,新的中央决策层决心上马一系列的重大工程(包括核电和大飞机),这是中国高铁起步的背景。2003年3月铁道部提出实现铁路“跨越式发展”的方针,力争在5年内使全国铁路的“提速里程达到20000公里,覆盖全国主要地区”,“京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣‘四纵两横’等干线提速客车最高时速的目标是200公里,达到发达国家铁路既有线客车提速水平”;货车运行时速也要“由目前不足80公里提高到120公里,与客车提速相匹配”。

  在短期内实现大面积提速就需要有马上可用的技术手段,于是大规模引进高速列车技术就成为在短期内实现“跨越式”发展的选择。铁道部提出:实现我国铁路技术装备现代化,是铁路跨越式发展的重点所在。我们的目标应该是采用先进、成熟、经济、适用、可靠的技术。所谓先进,技术不复制落后,不重复落后,技术水平要赶上发达国家;所谓成熟,就是要用定型的技术,而不是在试用阶段的技术;所谓经济,就是不仅购买价格要合理,而且综合成本比较低;所谓适用,就是符合我国铁路的技术要求;所谓可靠,就是技术装备性能稳定,质量良好,能够保证运输安全。我们要加快铁路科技进步,立足高起点、高标准,把技术引进与自主创新结合起来,使我国铁路技术装备早日达到或接近发达国家水平。这一方针应用在机车车辆领域就是,“以客运高速、快速和货运快捷、重载为重点,系统地引进发达国家机车车辆的关键技术,进行消化吸收和系统合成,加快对我们机车车辆制造业的技术改造,创造中国铁路的‘奥迪’、‘别克’和‘桑塔纳’,实现机车车辆的更新换代”。

棋类游戏大全  铁道部以“跨越式发展”的语言表达出技术政策原则,即通过引进外国技术来发展高铁,同时排斥正在自主开发的技术和产品,这样的技术方针只能把中国铁路装备工业变成组装外国产品的工业。

  当然,铁道部并不是要以外国技术替代中国技术,而是要以引进现成技术的便捷方式来实现“跨越式发展”,而“跨越式发展”目标恰恰也是中央决策层希望达到的。2004年4月,国务院主持召开了一次关于铁路机车车辆和装备现代化的会议,专题研究中国铁路的客运、装备如何快速发展,如何实现现代化。会议决定:要在更高的起点上实现中国铁路的创新,提出了引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌以发展中国高速列车和高速铁路的思路。至此铁道部拉开了中国高铁建设的大幕——以建设客运专线的名义开始推进高铁的建设,同时以令人惊愕的“果断”,下马了所有铁道部以前安排的研发项目,开始了大规模引进。

棋类游戏大全  2004年4月18日,中国铁路实施了第五次大面积提速,几大干线部分地段的线路达到时速200公里的要求,提速总里程16500多公里。2007年4月18日,全国铁路正式实施第六次大面积提速,时速120公里及以上线路延展里程达到2.2万公里,比第五次大提速增加6000公里,其中时速160公里及以上提速线路延展里程达到1.4万公里,时速200公里线路延展里程达到6003公里,京哈、京广、京沪、胶济线部分区段时速达到250公里。这次提速最大的亮点是时速200公里及以上的“和谐号”动车组投入使用,到2008年底,全国铁路有480列时速200公里及以上的动车组上线运用,覆盖全国17个省和直辖市。两次提速的效果实际上超额完成了预定目标。

  铁道部在决策层尚未下决心发展高铁之际,提出以建设客运专线实现客货运分开的思路,并以建设和运营高速客运专线的业绩使决策层逐渐形成以高铁解决中国铁路运力不足问题的方针,那么中国铁路装备工业就会向组装外国产品并只能依靠引进来升级换代的模式演进,不可能出现后来那样的自主创新。如果中国工业真的变成组装模式,那么中国高铁技术的发展也不可能获得后来实际上获得的成就——380A一出世就超过日本技术水平的事实就是明证。因此,如果严格按照铁道部原定的引进路线,中国高铁技术可能达到的水平只能比后来实际达到的水平更低。

棋类游戏大全  2005~2006年,中央领导人不断表达了自主创新的想法。尤其是在2006年1月召开的全国科技大会上,由总书记亲口提出要建设“创新型国家”。这个方针是在最高政治层次上作出的,它一举改变了衡量官员政绩的标准或参照系。从此,铁道部再不提“跨越式发展”,也再不提“桑塔纳路线”。相反,铁道部不得不向自主创新路线靠拢,把高铁技术的发展描绘成为“引进、消化、吸收、再创新”的模式就是出于这个原因。

棋类游戏大全  2007年4月中国铁路第六次大提速之后,铁道部发动了一轮宣传攻势。这些由铁道部提供原始信息来源的一系列报道有几个重点:(1)引进技术的策略。包括铁道部在2004年动车组招标文件中提出“三个必须”:外方关键技术必须转让,价格必须优惠,必须使用中国的品牌。报道特别强调了在第一轮招标中,西门子因坚持高价被淘汰出局,后来在第二轮不得不降价的故事,以示铁道部的成就。(2)引进带来了技术和管理。引进动车组带来的不仅是产品和技术,更重要的是大幅提升了国内技术人员的研发和操作水平,为今后进一步创新打下了基础。(3)通过联合设计对引进的车型进行了修改,实现了再创新。例如长客对引进的阿尔斯通原型车做了大量修改,几乎等于设计了一款新车(如原型车宽度只有2.9米,难以满足国内大运量的要求,中方把宽度增加到了3.3米,整整多出来一排座位)。当时已在京哈线上投入运营的5型车,整车专利属于中国。最突出的例子是四方股份在引进日本时速200公里动车组后,成功实现再创新,自主设计制造时速300公里级别动车组(即京津线动车组)。

  从这些报道看,铁道部当时能够讲清楚的仍然只是“引进”,包括为什么要引进、引进的内容以及引进的效果。虽然也提到了对引进技术进行了“消化、吸收、再创新”,但从来没有解释为什么能够“再创新”以及是怎样“再创新”的。实际上,如果铁道部当时能够讲清楚“再创新”的问题,就可以获得更大的宣传优势,问题在于当时铁道部的决策者头脑中本来就没有关于技术能力的概念和逻辑,也就说不出什么。这就更加证明,自主创新是在铁道部决策者的思维框架和政策意图之外发生的事件。但铁道部为洗刷自己的名声,确实越来越强调自主创新,不仅逐渐放松了对自主开发的限制,而且极力推进时速350公里的高铁,以证明自己的成就。

棋类游戏大全  2007年夏天,一位国务院领导在视察高铁建设时指示科技部领导要关心高铁技术的发展和自主创新。此后经过一段时间的准备,科技部和铁道部于2008年2月签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》(以下简称“两部联合行动计划”)。为了支撑京沪高铁的建设运营,该计划“旨在尽快建立和完善具有自主知识产权、时速350公里及以上、国际竞争力强的中国高速列车技术体系的支持措施”。为此提出了该行动计划的6个原则,第一个就是“坚持自主创新”,规定“在巩固发展既有引进消化吸收再创新成果的基础上,进一步加大自主创新力度,形成适合中国国情、路情的具有自主知识产权的时速350公里及以上高速列车技术体系……”。其他5个原则包括:“坚持支撑国家重大战略需求”,“坚持产学研用相结合”,“坚持动员和集成全国优势科研及产业资源”,“坚持培育与形成自主知识产权体系”。从这些表述看,以自主创新原则建设京沪高铁已成为决策层的既定方针。

  回顾历史,两部联合行动计划实际上代表了中央决策层对原来由铁道部主导的高铁技术发展的重大“干预”。该计划支持下的CRH380系列开发是中国高铁技术发展的一个转折点和里程碑,扭转了中国高铁技术发展的方向。它堵死了继续依靠引进来升级换代高速列车技术的大门,否则时速350公里的京沪高铁就需要继续从外国企业购买升级版的车型。这个变化使中国铁路装备工业的技术能力基础再次发挥主要作用。

  

三、中国工业的技术能力基础及其与技术引进的关系

 

  中国高铁发展令人“意外”的一个主要原因是其技术进步的速度超乎预料。例如,在引进初期,川崎重工认为四方对引进技术的消化吸收需要16年,即8年消化、8年吸收,然后才能达到可以创新的阶段。但预期的第一个8年尚未结束,四方自主开发的380A不仅已经在当时运营里程最长的京沪高铁上投入运营,而且被公认是当时世界上最先进的车型。由于中国高铁技术来自“引进消化吸收再创新”的说法完全不能解释这种“突然加速”的力量来源,所以我们必须分析中国铁路装备工业的技术能力基础及其与引进技术之间的互动。

  (一)分析技术能力基础与技术引进关系的理论视角

棋类游戏大全  从理论上讲,仅仅依靠技术引进是不足以实现技术进步的。例如,中国引进的高速列车“技术”具体表现为,以购买一定数量的列车为前提,从外国企业获得所购列车的产品设计和工艺设计,以及能够按照这些设计生产所购车型的技术许可。严格地讲,中国并没有因为这种引进而得到技术:第一,所有引进技术的知识产权仍然属于出售方,中国在许可的范围内可以使用这些技术进行生产,但必须按照生产产品的数量付费。第二,中方得到的产品设计只是信息,不是知识,因为定型的产品设计并不反映设计背后的因果关系。因此,如果中国企业完全或纯粹依靠技术引进,那么中国企业就只能按照引进的技术进行生产,并陷入技术依赖状态。

  如果中国企业能够从引进技术获益,就必须能够理解引进的技术信息所反映的因果关系,并在这个基础上产生新的知识;而如果能够做到如此,中国企业在引进之前就必须具有技术研发活动及其经验基础——这就涉及技术能力。国际创新学界对于技术能力有一个经典定义,即“技术能力是产生和把握技术变化的能力”(Bell and Pavit,1993)。根据这个分析,技术能力的两个构成要素是产品开发能力和技术积累。产品开发能力指的是使用技术设计出产品的能力;技术积累指的是对技术的理解程度(知识的深度和广度)和使用技术解决问题的技能熟练程度。很显然,技术能力的获得离不开研究和使用技术来开发产品的经验,对技术的理解和使用技术的熟练程度也只能在研发和使用技术的过程中加深或提高。正是由于这种经验性质,技术能力只能是组织内生的,即随着工业组织的研发活动积累起来,但无法从市场上买到。

  技术能力还包括吸收外部知识的能力。在国际创新文献中,吸收能力是指工业组织辨认新的外部信息、将其吸收并应用于商业目的的能力(落后者吸收先进技术的能力也落在其范畴之内)。因此,一个工业组织的吸收能力对于它的创新活动具有关键意义。在其来源上,Cohen和Levinthal (1990)的研究证明,吸收能力是企业技术研发的副产品,因为企业已有的相关知识水平决定其能够有效吸收和利用外部技术信息的能力。Dedrick和Kraemer(2015)在分析不同国家从同一项科学突破上获取商业利益的绩效差异时,大大扩展了吸收能力概念的外延。他们证明,一个国家利用新的科学知识(无论其发明是在哪里)的能力来自多个层次:在企业层次上,对研发的长期投入才能积累吸收能力;在工业层次上,随着知识越来越复杂并加快变化,企业需要依靠产业链上的供应商才能利用新知识;在国家层次上,吸收能力有赖于包括骨干企业、供应商、用户和互补技术提供者在内的工业集群。总之,任何工业组织吸收和利用外部或外来知识的能力取决于它在此之前的知识和经验积累。

棋类游戏大全  上述简要的理论分析已经说明,如果技术接受方没有足够的能力基础或为能力发展付出足够的努力,技术引进就不会对引进方的技术进步起到正面作用。中国铁路装备工业之所以没有因为大规模引进而重蹈汽车工业和民用航空工业的覆辙,恰恰在于它具有强大的技术能力基础,而且自主创新方针对引进路线的扭转使这个能力基础很快就重新发挥主导作用。为理解这个能力基础,我们需要追溯这个工业的技术研发历史。

  (二)中国铁路装备工业的技术能力来源

  理解中国铁路装备工业的技术能力基础可以从这样一个事实出发,从1949年中华人民共和国成立直到2004年的大规模技术引进,这个工业从来没有中断过产品开发。换句话说,这个工业的技术能力是在长达50多年的自主产品开发过程中积累起来的。全面分析这个能力基础是篇幅不允许的,所以本文集中于与高速列车直接相关的电力牵引技术。按照国际惯例并结合本国技术进步的情况,中国电力机车的发展可以划分为四代。

  第一代:调压开关、交—直电力牵引。

  中国在1956年制订的“向科学进军”十二年科学技术发展规划提出,铁路牵引动力要从蒸汽机车转向电力机车和内燃机车。当时电力牵引的主流技术是机车从电网取交流电,经引燃管(电真空器件)整流变成直流电驱动牵引电机,并通过有级的调压开关来调压调速。

棋类游戏大全  1958年,在铁道部的组织下,株洲机车车辆修理工厂(以下简称株机厂)和湘潭电机厂以苏联刚刚定型的H60型电力机车为原型车,开始试制型号为6Y1的电力机车。1959年,铁道部又依托株机厂成立株洲电力机车研究所(简称株洲所)。1960年苏联专家撤走后,中国依靠自己的力量在困难中坚持研制。

  1961年12月通车的宝凤线是中国第一条电气化铁路(它是1975年全线贯通的宝成铁路从宝鸡至凤县的一段)。当时国产电力机车尚在研制中,于是中国从当时与之关系最好的西方国家法国第一次购买若干台6Y2电力机车。宝凤线通车时,剪彩用的是6Y1,但实际运营的是6Y2。

  1961年,株洲所的领导在去欧洲考察时了解到已经出现半导体(硅)整流器,回国后力主发展硅整流器。当时半导体技术被西方封锁,中国不可能进口,从此株洲所走上自主研发功率半导体器件的道路。1966年,株洲所与株机厂和北京变压器厂合作,在6Y1型的4号车上成功地用硅整流器替代了引燃管整流器。这是中国电力机车第一次采用半导体器件,也是中国在掌握核心技术上迈出的一大步。

棋类游戏大全  中国第一个电力机车的研制经历了漫长的岁月,但反映出从无到有地掌握技术所必需的能力积累。从1958年到1967年,中国一共生产了7台6Y1,都在宝凤线上试运行。直到1968年研制成功的第8号车被命名为韶山1,中国终于有了开始批量生产的第一个电力机车型号。1969年,厂所合作又在引进的法国6G1的基础上研制了韶山2,但只生产了1台。

  第二代:级间平滑调压、交—直电力牵引。

棋类游戏大全  改革开放迎来了中国电气化铁路的更大发展。1978年,铁道部决定株机厂的主营业务从蒸汽机车修理转为电力机车制造。那时,世界先进国家的电力机车走到相控阶段,即不仅使用晶闸管(可控硅)整流,而且代替调压开关来进行无级调压。但当时株洲所研制的晶闸管功率不够大,又无法引进。株机厂的工程师从外国期刊上发现关于有级和无级调压结合的原理,便采用有级和无级结合的方式解决调压问题,于1979年成功开发出韶山3。这种调压方式被称为“级间平滑调压”,从结构上看是有级的,从牵引特性上看是无级的,同时为应用自己的晶闸管提供了经验。韶山3成为中国很独特的一代电力机车,在国际上没有与此相对应的一代。它于1982年年底通过部级鉴定,1989年为替代韶山1而投入大批量生产。

  第三代:相控调压、交—直电力牵引。

  第三代电力机车的技术标志是相控无级调压。20世纪80年代,电力牵引的地位越来越高,中国在功率半导体技术上也进步很大。株洲所在1970年研制出第一个晶闸管后,紧跟世界发展潮流,从80年代初开始研发不对称晶闸管,从90年代初研发可关断晶闸管。

棋类游戏大全  第三代电力机车从1985年研制成功的韶山4开始,经过韶山5、6、7,一直发展到准高速的韶山8和9(时速160~170公里)。这些车型及其衍生型号的总趋势是功率和速度不断提高。株机厂和株洲所仍然是研制和生产电力机车的主力,不过也有更多的企业(如大同厂、资阳厂、大连厂)加入这个行列(特别在生产上)。

  20世纪80年代,中国分别从欧洲、日本、苏联购买了世界上技术最先进的直流相控电力机车,特别是通过购买150台法国8K机车从法方得到技术转让。但中国没有仿制8K车,而是把从“联合设计”中学到的关键技术运用到韶山4上。

棋类游戏大全  在吸收8K车技术的基础上,株洲所从1987年开始研发电力机车微机控制系统,其间又与大学合作开发了微机诊断、事故记忆和显示功能。1991年,株洲所把韶山4型0038号机车改造成微机控制车,完成30万公里运用考核。这台机车于1992年初在宝成铁路投入运行后,虽然微机系统的用户界面、抗干扰能力仍有不足之处,但控制性能已达到设计要求。1997年,微机控制系统被批量应用于韶山8。

  中国的前三代电力机车的主力机型(韶山1、韶山3、韶山4、韶山8等)都实现了大批量的生产,每一代的功率级别都比上一代有明显提高。韶山4以后的中国第三代电力机车在功率级上实现了系列化、型谱化。

  第四代:交流传动、高速机车和试验动车组。

  中国电力机车的高速化从1995年开始提上日程。由于直流传动限制了机车的功率,所以实现高速化就必须采用交流传动技术。

  1.从直流传动向交流传动的转化:铁道部的“十年转换工程”

  交流传动技术(交—直—交)从20世纪70年代初在西欧开始研发。该技术把从电网的交流电经整流变成直流电,再通过变流器(亦称逆变器)把直流电转换为三相交流电(过滤掉电网的波动电流),然后驱动三相异步牵引电动机。由于变换后的电能可使电机的额定电压随电网电压提升,所以交流传动可以大大提高电力机车的效率。随着大功率半导体器件从晶闸管到GTO(可关断晶闸管)再到IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的发展,交流传动成为划时代的电力牵引技术。

棋类游戏大全  在外国的技术封锁下,株洲所自20世纪70年代就开始进行交流传动的理论研究和实验,在1989年完成当时国内最大功率(300千瓦)交流传动系统试验研究(包括整流器、变流器、异步电机和晶闸管等全部自主开发)。在铁道部组织的技术攻关中,株洲所于1995年开发出1000千瓦交流传动系统。1996年,该系统被装在株机厂和株洲所共同研制的AC4000交流传动原型车(4根轴,每轴1000千瓦)。此车是试验车,但它对中国掌握交流传动技术具有里程碑意义。受这个成功的鼓舞,1998年铁道部决定加快交流传动技术的研发,争取到2008年实现转型,被称为“十年转换工程”。

  就在这个关键阶段,西门子利用中国政府鼓励引进外资的政治导向,企图通过与株机厂建立合资企业的方式“封杀”中国交流传动技术的发展,即中方不得在合资企业之外再研发和生产交流传动的机车,而且还要限制株洲所。对于不同意这个条款但又必须按照政治需要与西门子建立合资企业的中方来说,使对方让步的关键就是尽快开发出自己的交流传动机车,打破对方以为可以垄断中国技术发展的想法(赵小刚,2014)。

棋类游戏大全  1998年5月,广铁集团宣布建成中国第一条高速铁路广深线(时速200公里),因外国车太贵,便主动邀请株机厂研制动车组。为了给中国尚在开发的交流传动系统提供高速列车的基础,铁道部和株机厂经过国际招标从总部设在柏林的安达公司(AdtranZ)购买10套交流传动系统,其中2套用于时速200公里的机车“九方号”,8套用于开发时速200公里的动力集中式动车组“蓝箭号”。

  由于那时中国铁路还没有过时速200公里的运行经验,使用了铁道部组织改造的一台韶山8的传动比和气动布局,由长客、四方和浦镇各提供一辆拖车,于1998年6月21日在京广线许昌至小商桥段进行高速试验,试验时速达到240公里。这是中国人第一次体验到时速200公里的国产车。这次试验采集了上亿个实验数据,增强了高速列车开发者和用户的信心,“九方号”和“蓝箭号”均于2000年研制成功,在广深线投入商业运行。

棋类游戏大全  到1999年,株洲所完成1000千瓦级交流传动系统及GTO变流器、IGBT变流器等部件的研究。在此基础上,株机厂于2001年研制出“奥星号”高速机车,实现了交流传动、牵引电机和微机网络控制系统的自主化。此后,株洲所的系统又装在株机厂向哈萨克斯坦出口的电力机车上。“奥星号”生产了3台,在2005年完成100万公里考核后被废弃。

  2.高速动车组的研制

棋类游戏大全  中国研制动车组的时间比一般人想象的要早得多。中国第一个电力动车组KDZ1是由长客厂、株洲所和铁科院于1988年研制成功的,试验时速143公里。但当时铁道部认为,动车组运输方式不适合国情,决定不鉴定、不推广,动车组最终被送返长客封存(后来成为研制“春城号”和“长白山号”的经验基础)。

  “九五”期间,铁道部立项研制不同的高速概念车。株机厂于1999年牵头制成一列直流传动的动力集中式动车组“大白鲨”(与商业化的“蓝箭号”几乎同步),株洲所在该车首次实现中国动车组的微机网络重联控制。浦镇车辆厂牵头研制动力分散式动车组“先锋号”,使用了日本三菱电机的交流传动系统。该车于2001年出厂后在广深铁路进行试验性商业运营,曾在秦沈客运专线上创出当时国内最高时速292.8公里的记录。

棋类游戏大全  1998年铁道部实施市场化改革,获得更大采购权的地方铁路局也出现订购动车组的热潮。除了“蓝箭号”,1999年4月交付的“春城号”动车组是由长客联合株洲所为云南省承办的昆明世界园艺博览会专门开发的,采用直流传动。1999年10月,郑州铁路局定制的“中原之星”动力分散式动车组正式立项,由株机厂、四方厂和株洲所联合开发,采用了株洲所的交流传动系统。该车于2001年9月与前述“奥星号”同时在株机厂下线,后在郑州—武昌线投入运营,时速160公里。

棋类游戏大全  1999年8月,铁道部开工建设全长404公里的秦沈客运专线(2003年10月建成),同时提出为该线研制时速270公里的动力集中式动车组。该项目由国家计委立项,命名为“中华之星”,2001年开始研发。该车由株机厂负责总成,有一前一后的两个动力车,拖车由四方和长客制造,交流传动系统和控制系统由株洲所提供。2003年1月~2004年12月,“中华之星”在秦沈客运专线累计运行53万多公里,冲刺试验达到321公里的时速。

  2000年,铁路装备工业脱离铁道部并重组为直属国资委的南、北车两个集团后,上述国家立项的动车组都落入南车集团,于是北车集团自投资金,由长客开发时速200公里的“长白山”号动车组,它的制动、牵引和控制网络等3个系统从国外购入。该车于2004年9月在秦沈客运专线跑出254.5公里/小时的试验速度,2007年2月正式在沈大线运营。

棋类游戏大全  以上内容由图1概括。2003年铁道部决定大规模引进技术之后,上述所有的高速机车和动车组项目都被迫退出历史舞台。

  (三)大规模引进与中国工业技术能力之间的互动

  为分析中国铁路装备工业的能力基础与引进技术之间的互动机制,我们引入产品开发平台的概念框架(路风,2018)。这个框架的中心思想是,由于技术能力的成长离不开产品开发活动,所以分析产品开发平台的构造可以帮助理解技术能力的发展机制。产品开发平台包括三大要素:(1)产品序列。(2)专业研发团队。(3)技术支持系统,它又分为:有形的技术支持系统,包括工作设施、工具和工程试验设备等;无形的技术支持系统,即积累起来的经验知识以及使之能够发挥作用的组织程序;外部技术支持系统,如外部供应商网络以及与研究机构的合作关系。因此,产品开发平台是一个包含了其工作对象(产品序列)、工作主体(专业研发人员)和工作支持系统(设备和经验知识)的有组织的活动系统。

  中国工业在大规模引进之前已经具有较强的技术能力基础,体现在能够在几十年里向铁路提供产品的开发平台上。这说明中国工业已经具有正向设计产品的能力,并非像一些学者认为的那样,这种能力是在引进之后才生成的(吕铁、江鸿,2017)。铁道部的大规模引进曾经使外国产品一度把自主开发的产品替代掉,但在引进路线很快被扭转的条件下,自主开发的新产品又使外国产品退居次要地位。这个短暂的变化如图2所示,技术引进只发生在产品开发平台的“产品序列”部分,没有或没来得及改变这个技术活动系统的其他部分。随着重新开始自主开发,“产品序列”又恢复了自主的性质,于是产品开发平台保持完整并继续发挥作用。在这种条件下,引进的“技术”只能通过与中国技术能力基础的互动才能发生作用,这是其负面作用被抑制而正面作用被发挥的关键条件。

棋类游戏大全  给定上述条件,在中国大规模建设高铁的前夜,技术引进起到两个自主开发尚未起到的作用:第一,使中国工业获得了完整的产品(高速列车)经验;第二,促使中国工业建立起现代化的制造体系。

  关于第一个作用。虽然购买的外来产品设计只是信息,但如果能够理解其背后的因果关系,中国企业就可以节省为自主设计出一个完整产品而必须探索所有未知因素的时间。“完整”是指由所有的技术方案组成的产品设计是基本成熟的、可靠的,而此前还在开发中的自主产品尚未成为完整的工作对象。产品开发平台被保持下来的关键作用是,中国技术团队已经具有对高速列车设计中因果关系的认知,所以当他们仅仅在复制的意义上掌握引进的产品设计之后,也必然以自己的理解产生新的知识和技能。中国企业本来就具有开发高速列车的知识和技能,只是还缺乏将其做到可以投入运营的完整开发经验。一旦重新自主开发新产品,从理解成熟产品获得的新知识和技能就被补充到它们已有的知识和经验积累之中,并以新的目标开发出不同于引进方案的新产品设计(拥有知识产权是其标志)。因此,花钱引进的实际作用是使外国企业把成熟产品的设计和制造信息向中方披露,使中方有机会去理解其中体现的完整经验。因此,中国高铁技术的飞速进步并非是技术引进所直接导致的,而是中国工业的产品开发平台迅速吸收了外国设计所体现的经验并将由此产生的新知识补充到自己原有的能力积累之中,再通过自主开发实现的。四方股份从“消化、吸收”2型车技术到开发出世界领先的380A的过程,完全印证了这个因果关系——引进的车型与新车型之间的确存在联系,但不是在技术上(因为380A的所有技术都必须自己做出来),而是在经验上。

  上述分析可以解释为什么技术能力是不可能“引进”的,因为在特定开发经验中不断探索的研发团队及其成员之间的默契是组织特定的,不可能买来;以经验知识和组织特定的流程所构成的无形技术支持系统是不可引进的;没有组织特定的团队和无形技术支持系统,本来可以构成有形技术支持系统的硬件设备也不过是一堆废铜烂铁,不能成为“系统”。这也印证了国际创新文献的主流看法:只有当技术引进是自主开发的补充而不是替代物的条件下,引进技术才能起到正面作用。

  关于第二个作用。技术引进对于中国高速列车制造的提升作用是业内公认的。中国企业在引进前的制造过程普遍粗放,而生产引进车型的要求促使它们对制造体系——生产流程、质量保障、物料供应、操作规程——进行了大规模重组。不过,正如长客总工所讲,并不是中国人自己想不出应该怎样建立高效的制造体系,而是传统的观念和组织习惯阻碍了技术人员的努力。因此,这场重组并不是技术本身促成的,而是伴随着引进计划而来的大规模投资和自上而下的严格要求一扫这些障碍,迫使企业从领导到工人都接受改造。

  制造能力和水平的提升对设计和产品开发没有直接作用,但当中国企业重新开始自主开发后,高质量的制造体系也就成为自主产品可靠性的保证。四方的负责人曾经解释说,在引进之前,企业长期进行自力更生式的产品开发,具有较强的解决问题能力,但研发的严谨性、制造和质量管控体系与外国企业有较大差距。在引进过程中,为制造引进产品而进行的体系建设,唤醒了企业整体的体系意识,促使企业重塑包括研发在内的各个体系。在新的经验和体系的基础上,新一轮的产品自主研发使企业的能力得到空前提高。

  中国高铁技术转向自主开发之后的一个巨大变化是在“外部技术支持系统”方面。在计划体制下,每个工业部门都有自己的研发体系,原来铁路装备的研发合作都是在铁路行业的科研体系之内。这种格局在实施两部联合计划时被打破,国家科技计划(863计划、973计划、支撑计划等)以几大主机厂及其数百家配套企业的产品开发为落脚点,对高铁技术的关键领域布局项目,承担这些研究项目的机构包括大学、科研院所和国家级实验室和工程研究中心。长客开发的380B就是由中科院力学所对其设计进行了风洞试验,这是长客当年在开发长白山号时没有做过也没有认识到其意义的事。

  总之,大规模技术引进的确起到了正面作用,但能够如此的原因却是全盘引进路线又被中央决策层扭回到自主开发路线上。因此,无论从历史经验还是从理论逻辑上讲,把“引进、消化、吸收、再创新”说成是中国高铁技术迅速进步的唯一来源是不成立的。

  (四)自主技术的重生

  技术能力基础不仅在吸收引进技术上发挥了作用,而且也使自主研发的技术在度过“灾变”后再次迅速进步——株机厂和株洲所的经历充分证明了这一点。这两个中国铁路装备工业的重要企业在铁道部大规模引进时受到系统性的打压,被排斥在2003~2006年所有有关引进的会议之外,只是因为它们在那个关头不识时务地没有拥护铁道部确定的引进路线。在大规模引进中,国产电力机车韶山系列被停产,株机厂被指定消化、吸收引进的机车,与动车组无缘;而株洲所被指定消化、吸收2型车的牵引和网络控制系统,与机车无缘。于是,两个企业的市场被大幅压缩。

  2004年年底,铁道部从德国西门子、法国阿尔斯通和日本东芝分别引进电力机车(同时也引进内燃机车,本文不涉及),并相应命名为“和谐号”D1、D2和D3。(1)D1是对西门子EuroSprinter原型车的重新命名,它是8轴双机重联交流传动电力机车。虽然指定株机厂负责对其“消化吸收”,但铁道部一次就进口了180台原装车,并没有给株机厂留下什么市场空间。(2)D2是由大同电力机车厂“消化吸收”法国阿尔斯通的8轴交流传动电力机车。(3)D3是由大连机车厂“消化吸收”日本东芝的电力机车。2007年,铁道部再次购买了500台西门子的6轴电力机车,被命名为D1B,由株机厂按铁道部“以我为主”的要求进行总体设计。此外,由大连机车厂“消化吸收”庞巴迪的货运机车,命名为D3B型。至此,已经谱系化的韶山系列电力机车(还有东风系列内燃机车)全部停产。

  铁道部分两次购买的西门子机车全部使用原装的交流传统系统。如前所述,株洲所自主开发的交流传动系统和网络控制系统是随着在AC4000、“奥星”、“中原之星”、“中华之星”和出口哈萨克斯坦电力机车等产品上的应用而开始产业化的。当铁道部废弃这些产品后,株洲所的核心技术立刻丧失了应用机会,面临绝境(赵小刚,2014)。可见,如果铁道部原定的引进路线持续下去,中国的电力牵引核心技术将重演运10被抛弃的命运。

棋类游戏大全  2008年年末,铁道部同意南车集团和株机厂提出开发6轴7200千瓦交流传动货运电力机车的建议,并允诺400台的订单(赵小刚,2014)。在项目启动会上,株机厂提出的第一技术方案是与株洲所合作并采用中国的交流传动系统。这就是D1C,它与购买西门子的D1、D1B毫无关系,实际上是韶山“血统”。但是,因为当时铁道部坚持任何产品开发必须与“引进消化吸收”国外先进技术联系在一起,所以为D1C提供了交流传动系统和网络控制系统的株洲所不得不“造假”,把三菱电机的专家拉过来做方案评审,让他们签字以认定该方案属于联合设计,结果弄得日本人还很不乐意:“不是自己设计的东西怎么去认可呢?”这是中国铁路装备工业在大规模引进之后最大的一次“技术造假”,只不过是把自己的原创技术说成源自引进。

  D1C的开发创造了业内奇迹,仅用6个月就完成从设计、试验到装车的流程,于2009年6月份下线交付使用。这个机车为株机厂赢得了巨额订单,到2012年年底已经出厂约1500台,远超过所有其他型号的机车。相比之下,从西门子引进的D1和D1B,没生产多少就因卖不出去而停产(价格贵得多,事故率更高)。韶山“血统”D1C的出色市场业绩,可以说是中国50年电力机车自主开发的能力积累对“引进是唯一技术来源”迷信的一次“示威”。尤为重要的是,D1C使株洲所自主开发的交流传动系统和网络控制系统第一次实现了大批量产业化。

  2012年,株机厂又开发了D1D型准高速交流传动客运电力机车;同年为神华集团研制的大秦线2万吨重载机车开始交付。此后,株机厂又开发了“深度国产化”的8轴双机重联交流传动电力机车,这款被命名为D11的重载机车目前已经成为株洲厂的主力产品。这一系列的事实证明,没有全盘技术引进,株机厂在电力机车领域也照样可以达到世界先进水平,有能力“按照客户的要求开发产品,不管是4个轮子、6个轮子还是8个轮子,也不管对车体宽度有什么要求”。

  株洲所因为主要为列车提供核心系统,所以比整车制造企业更少为人所知,但它的倔强也不亚于株机厂。即使在铁道部废弃所有的中国车型和核心系统后,株洲所仍然坚持自主创新,于2006年完成1200千瓦 IGBT牵引传动系统的开发,后来又有了1600千瓦的系统。这些技术在国家转向自主创新方针后,迅速支持了高速列车的自主开发。2008年,株洲所抓住全球金融危机带来的机会,收购了英国电力半导体公司丹尼克斯的75%股权。2014年6月20日,株洲所投资16亿元在株洲建成中国第一条8英寸IGBT芯片生产线,使它的电力牵引技术达到芯片级。今天,株洲所生产和销售的电力牵引变流器超过世界上任何企业。

  株洲所对列车网络控制的研究早于中国对动车组的研发,从1987年就开始研发列车微机控制系统,1992年用英特尔的486CPU搭建了列车网络平台,1997年开始研究具备网络通信、车载控制以及诊断等功能的网络技术,而且一直跟踪欧洲标准。株洲所长期自主研发的网络控制系统比从日本引进的2 型车网络平台更具有优势,网络化结构更先进。日本的网络化结构是按照20世纪70年代美国军方开发的ARCNET标准开发的,到引进时就已显落后。在为2型车开发“备胎”时,株洲所以自主技术研制了完整的替代系统。株洲所在电力机车和时速500 公里超高速试验动车组上采用的是具有完全自主知识产权并符合欧洲标准的TCN技术,与日本技术无关,同时引入了更有发展潜力的工业以太网技术,进一步加大了领先优势。今天,株洲所的网络化控制平台更加开放,其硬件和软件(包括底层驱动、中间件软件和应用软件等)全部是自主开发,可以开放给第三方应用,整车企业可以在这个平台上编写自己的应用软件。株洲所的网络控制系统已经具有世界先进水平,广泛应用到机车、城轨车辆、高速动车组和城际动车组上。中国是最新的10G 以太网协议的发起国之一(发起国包括欧洲一些国家和日本),而株洲所是中国唯一参与单位。株洲所已经成为世界交流传动和列车网络控制领域中少数几个拥有自主技术的企业。

  

四、中国铁路激进创新的动力

 

  中国是世界上第一个也是迄今唯一展示出以高铁替代传统铁路趋势的国家,而且替代的规模和速度无与伦比。但是,以高铁替代传统铁路的“方针”并非最初的政策设计(甚至到今天都没有形成有意识的概念),而是在中国高铁的发展过程中事实上形成的。因此,解释中国如何走上激进创新的道路就成为解释中国高铁发展成就的另一个挑战。回答这个问题还可以帮助澄清另一个重大问题:国家才是这个“激进创新”的发动者。

  (一)通向激进创新的道路

  以动车组客运量占全国铁路客运量的百分比来衡量,图3展示了10年来中国高铁替代传统铁路的明显趋势。因此,中国成为以高铁替代传统铁路的先行者,正在引领世界轨道交通领域的一次革命。

  但是,直到2016年公布第三次《中长期铁路网规划》之前,从政府的政策中还看不出有任何以高铁替代传统铁路的想法。2004年1月国务院批准铁道部提出的《中长期铁路网规划》,其主要目标是“到2020年,全国铁路营业里程达到10万公里,主要繁忙干线实现客货分线,复线率和电化率均达到50%,运输能力满足国民经济和社会发展需要,主要技术装备达到或接近国际先进水平”。规划的文本中没有“高铁”的字眼,有关的表达是到2020年“建设客运专线1.2万公里以上,客车速度目标值达到每小时200公里及以上”。很显然,那时无论是铁道部还是决策层,都没有产生以高铁替代传统铁路的想法。

  从事后看,以建设高铁来迅速打破铁路运输瓶颈的想法起源于铁道部(背景是中央决策层决心加大对基础设施的投资)。这个想法的逻辑顺序是首先把客运和货运分开,为此需要建设客运专线,后在客运专线实现高速运输,最终实现包括货运在内的铁路全面提速。可以肯定的是,当时铁道部不可能向决策层直接提出大规模建设高铁的建议,因为它既非决策层关心的问题焦点,也涉及高强度的投资,恐怕还会引起争议。由于建设客运专线是这个逻辑链条的关键环节,所以铁道部是从解决铁路运输瓶颈的客货分开概念把高铁概念间接地引入决策过程。因此,即使当时铁道部认为必须发展高铁,也不可能产生以高铁替代传统铁路的想法,何况这个概念在全世界都不存在。

棋类游戏大全  2005年7月开工建设的京津客运专线被正式认为是中国第一条完全新建的高速铁路。建设这条高铁显然存在政治因素,因为它被当作北京奥运会标志性工程。2007年4月18日,中国铁路实施第六次大提速,100多列被统称为“和谐号”的动车组投入运营,使繁忙的干线区段时速达到200公里至250公里——这是世界铁路既有线的提速最高值。当京津线于2008年8月1日投入运营时,郑西高铁(徐州—兰州高速铁路的郑西段)、武广高铁(京广高铁的武汉—广州段)和京沪高铁也已经开工建设。尤其是2008年4月开工的京沪高铁确立了高铁技术的自主创新方针,展示出新的前景。中国工业能够建设、装备和运营高铁的早期技术绩效证明了高铁的可行性,也显然鼓舞了决策层。于是,国家于2008年10月批准的《中长期铁路网规划(2008年调整)》调高了建设指标,“确定到2020年全国铁路营业里程达到12万公里以上,其中客运专线达到1.6万公里以上,复线率和电化率分别达到50%和60%以上”。不过,即使这个规划调高了高铁建设的指标,也无法看出中国已经出现以高铁替代传统铁路的想法。这个规划规定的到2020年达到1.6万公里以上的高铁营业里程,实际上是在2014年达到的(参见图5),而那年动车组客运量占全国铁路客运量的39%(见图3)。因此,如果这个指标果真是按照规划在2020年才实现,那么我们到今天都不能确定中国高铁是否已经走上激进创新之路。

棋类游戏大全  就在那个关头,一场突如其来的“风暴”——全球金融海啸——冲击了决策层,促使决策层实施了一个空前的经济刺激计划(简称“四万亿”)。2014年3月,美国《外交政策》网站发表了一篇以“高速帝国”为题报道中国高铁的文章,其中写道:

棋类游戏大全  “2008年11月9日——世界铁路历史上的一个转折点——中国政府宣布了一项宏大的经济刺激计划,如第二年所展示出来的,计划资金中的最大一块被用于改善公共基础设施。在短短1年间,对铁路项目的投资从490亿美元猛增到880亿美元,其计划是在接下来的3年里开通42条高铁线路。自从沙皇亚历山大三世建设跨西伯利亚铁路之后,还没有一个中央政府实施过如此雄心勃勃的铁路项目。”

棋类游戏大全  “四万亿”是与2008年的铁路网规划毫无关联的事件,但它却为中国高铁的加速建设提供了决策层的决心和超高强度的投资。因此,如果有人把中国高铁的成就归功于政府的长期规划(World Bank,2019),那么历史的真相是,中国高铁的第一个也是迄今最大的投资和建设高潮竟然与政府的规划没有关系。如图4所示,从2002年到2018年对铁路投资的轨迹来看,最大的年度增长幅度出现在2009年(比上年增长68.3%),而投资额的峰值出现在2010年(8427亿元)。以高铁替代传统铁路的做法需要高强度投资,因为它需要大规模建设独立于既有线路的全新线路并采用全新的装备。因此,“四万亿”计划就是中国以高铁替代传统铁路做法的起点。

  这个事件充分说明,第一,以高铁代替传统铁路的实际做法是中央决策层决定的,因为如此规模的投资不是铁道部能够筹措的,更何况突然扩大建设规模还要涉及征地、环保和地方政府的合作等等问题。因此,使中国铁路走上激进创新道路的直接行动者是国家。第二,这个决策的动机在高铁之外,即决策层决定扩大高铁建设规模的目的不是针对高铁本身,而是针对更高层次的问题,如拉动经济增长等。只有建设高铁可以服务于解决更高层次问题的目的时,决策层才会对其投入。这个可以得到验证的因果关系排除掉铁道部对于发动激进创新的关键作用,尽管这样做符合铁道部的意愿。

  实际上,更加说明高铁决策具有政治性质的事件是中国高铁在2011~2013年期间经历的低潮期。2011年2月,铁道部原部长刘志军和原副总工程师张曙光因涉嫌严重违纪被免去职务,造成了铁路系统内部的大地震,同时也触动了社会的神经:高铁建设是否存在豆腐渣工程?高铁的快速发展是不是个谎言?一瞬间高铁的成就因为刘志军的下台而被蒙上了灰尘。“祸不单行”的是在同年7月23日,甬温线发生动车组撞车事故,一时舆论哗然。在来自高层和社会舆论的巨大压力下,铁道部决定高铁全面减速(如时速250和350公里的线路分别降速为200和300公里),以缓解社会对高铁安全性等问题的疑虑。这些事件对决策层和铁道部都产生了冲击,致使当年的全国铁路固定资产投资仅完成5906亿元,同比下降35%,成为铁路投资唯一没有完成计划的年份。

棋类游戏大全  对高铁负面舆论高涨的时期正值领导层换届。2013年3月,新一届中央政府决定撤销铁道部,代之以“政企分开”的国家铁路局和中国铁路总公司(以下简称中铁总)。此后,媒体开始报道多条在建高铁项目因“钱荒”而搁置。由于铁道部/中铁总在高负债条件下的贷款完全依靠政府的背书,所以“钱荒”恰恰说明建设高铁的投资来源取决于决策层的态度。一个有意思的现象是,在铁道部被撤而中铁总保持低调的时候,只有科技部“力挺”高铁。一时间,科技部成为高铁的“旗手”。

  决策层对高铁的消极态度到2013年下半年开始发生变化。当年8月,中铁总开始向高速列车制造企业下订单——这是2011年“7·23”事故之后的第一次;从2013年10月开始,政府领导人甚至开始主动向外国政府推销中国高铁。2014年成为高铁建设恢复势头的一年——中铁总公司在年初的全路工作会议上,安排的当年固定资产投资为6300亿元,但此后的实际投资额被数次调高,到年底再次突破8000亿元。

  为什么高铁发展会在2014年恢复势头?答案又是在高铁之外。第一,高铁再次成为以基建投资实现宏观经济政策目标的主要载体。从2012年开始,中国的经济增长速度连续3年下降,特别是在2014年迎来每个季度都持续下降的情况。这种形势促使国务院提出“微刺激”、“稳增长”的方针,随之增加曾经被削减的基建投资。2014年7月初,国务院总理李克强相继考察了沪昆高铁长沙南站施工现场和株洲电力机车公司,公开赞扬了高铁建设和高铁技术的进步。高铁再次成为承载政策的主要手段之一。

棋类游戏大全  第二,建设高铁的经济和社会效果不断得到证明,使决策层恢复了对高铁的信心。事实上,即使在高铁建设的低潮期,先期投入所产生的结果仍然展示出中国高铁的震撼前景。2012年12月1日,哈尔滨至大连的高速铁路(哈大高铁)建成运营,这是世界上第一条穿越高寒季节性冻土地区的高铁线路,全长921公里,设计时速350公里;同月26日,全长2240公里的京广高铁全线开通,成为世界上运营里程最长的高速铁路。此外,高铁是形成“一带一路”概念的主要依据之一,说明决策层对建设高铁形成了新的战略意识。2015年7月17日,习近平总书记在视察长客时称赞说,高铁已成为中国装备制造一张亮丽的名片,标志着决策层再次把高铁发展看作是中国的成就。

  第三,社会舆论发生重大变化。随着越来越多的人乘坐高铁,来自民间正面评价的声浪越来越大。虽然高铁票的价格远高于普通客车,但由旅行时间的缩短和舒适度的提高足以使大多数旅客接受更高的代价。国际舆论对中国高铁的赞誉越来越多,国内媒体对高铁的报道越来越多地转为正面,最终压倒了负面舆论和主流经济学家的攻击。民间口碑和舆论的政治作用显然对决策层产生了正面激励。

  2016年6月,国务院批准由国家发改委主持修编的《中长期铁路网规划》,把到2020年的高铁运营里程指标大幅度提高到3万公里,同时第一次在中国铁路规划中明确提出建设“高速铁路网”的概念,使高铁线路从原规划方案的“四纵四横”变成了“八纵八横”,增加了建设“面向‘一带一路’国际通道”的内容。虽然没有明确的表达,但以高铁替代传统铁路的思路已经明显可见。

棋类游戏大全  该规划在评价铁路发展现状时称:“2004年《中长期铁路网规划》实施以来,我国铁路发展成效显著,对促进经济社会发展、保障和改善民生、支撑国家重大战略实施、增强我国综合实力和国际影响力等发挥了重要作用,受到社会的广泛赞誉和普遍欢迎,成为现代化建设成就的重要展示”。这段文字表述,已经把实际业绩和舆论对于决策的影响表达得淋漓致尽。

  地方政府也开始影响高铁的建设过程。本来地方政府在铁路建设过程中的发言权很小,但随着高铁建设显示出来的经济效果,出现了地方自筹资金参与高铁建设以及向中央政府争建高铁的现象,也出现了地方代表在“两会”上以提案方式影响高铁规划的现象。于是,高铁建设变成一个政治过程:来自民间的实际需求和口碑、国内外舆论的赞誉以及地方政府力争建设高铁的呼声,汇成一股巨大的力量,促使决策层在高铁建设上保持着积极态度,从而使铁路投资在2014~2018年期间保持在每年8000亿元的高水平上。尽管没有形成概念,但以高铁替代传统铁路已在事实上成为中国铁路建设的稳定战略方针。

棋类游戏大全  中国高铁建设经历突起的高潮、受挫后的低潮和再入高潮的曲折,恰恰说明激进方针形成于决策层的政治考量(虽然必须以经济合理性为依据),最大的证据就是高铁规划与实际建设业绩之间的偏差。如图5所示,实际建设业绩与规划指标的偏离程度之大,足以证明导致“激进”的力量产生在规划之外。规划一般由主管部门(原来是铁道部,它被撤销后变为发改委)提出,报经国务院批准。真相在于,如果是主管部门主导了高铁的实际发展,那么它或它们的执行情况是不可能明显偏离规划指标的,因为得到批准的规划决定了它们可用资源(如投资额)的限度。那么,是谁能够不断地突破事先规划的使用资源限度,从而使高铁的实际建设不断地突破规划的指标?当然只有中央决策层。

  回顾有关高铁建设的决策轨迹,可以清楚地看出,以高铁替代传统铁路的“方针”起始于应对2008年全球金融危机的“四万亿”经济刺激计划,中间经历了2011~2013年的高铁低潮和决策层在政府换届初期的信心不足,但在经过2014年的“复苏”后成为事实上的明确、稳定的方针。就在本文写作的2019年,铁路投资有望突破历史峰值再创新高。虽然部分线路由于地理和气候条件永远不会达到高速,但中国铁路网在整体上从传统模式过渡到高速模式的前景已无悬念。需要指出的是,激进“方针”的形成有赖于决策层对于高铁建设的正面态度和信心,而来自社会舆论和国际舆论的正面反馈是影响决策层判断的重大因素,因为这种决策是政治性质的。不容忽略的是,国内舆论的自豪感和国际赞誉不可能建立在依靠引进和组装外国车型的基础之上。因此,高铁技术的发展走上自主创新道路与激进方针的形成是互为条件的。

  对决策层作用的讨论还引向中国体制更深层次的结构性特征。决策层之所以能够直接决定高铁的建设规模是因为在中国的体制下,国家始终在资源配置上发挥着重要作用,不仅能够通过财政、货币、税收和收入分配等方面的政策间接影响经济资源的走向,而且能够直接介入实体经济而影响经济活动,其中一个主要手段就是发动基础工业项目(包括能源、交通、基本材料等领域)的建设。这种制度能力(institutional capacity)与公有制有关(如土地和某些工业资产的国有),与国家能够控制投资来源有关,与对经济发展的方向和目标实施计划的传统有关,甚至与政治体制有关。没有这样的体制,决策层就无法直接影响高铁建设。由于这个制度框架,所以铁道部/中铁总对高铁建设规模的作用只能是次要的。因此,把决策层对于发展高铁的作用置于中国能够以基建项目执行宏观经济政策的制度框架之中,本文的第二个基本命题——国家是中国铁路激进创新的直接行动者——就完全可以得到证明。

  (二)大规模建设高铁对于高铁技术进步的影响

  如前所述,中国工业能够建设、装备和运营高铁的早期技术绩效是决策层能够下决心大规模建设高铁的一个前提条件。反过来讲,大规模建设高铁又促进了技术的迅速进步,因为它为中国高铁技术的发展提供了世界上独一无二的应用机会。这个机会的重要性有三:第一,应用是技术研发和创新获得经济回报的唯一途径,所以大规模建设带来的确定需求为中国企业的产品开发和新技术采用提供了动力和财力,使它们在建设技术、装备技术和服务技术上产生了不断创新的势头。第二,应用为技术改进和后续创新提供了“问题”的来源和解决“问题”的压力,加快了解决“问题”的速度。第三,在中国的自然环境和经济社会条件下大规模建设高铁,使中国的高铁技术迅速走出了与日本、欧洲不同的技术轨道,而高铁在铁路网中的比重扩大则会改变铁路网的目标和功能。这两个因素为铁路网在系统层次上发生重大变化(即范式变化或基础原则的变化)提供了条件,使中国走上以高铁替代传统铁路的道路,而系统层次的重大变化又反过来影响所有的技术。我们下面按照大致的历史顺序简要分析一下大规模建设对于中国高铁技术进步的影响。

棋类游戏大全  第一阶段(引进技术阶段)。由于自然环境决定的线路条件,没有任何一个外国产品拿过来就可以在中国使用,所以任何引进的外国车型都必须接受中国企业的适应性改造。适应性改造(重新设计)必须以实验为依据,如在跑线路之前要对牵引系统做模拟、组合试验,还要模拟运行中各种可能出现的恶劣状况,要做各种试验,包括疲劳可靠性等以及所有可能想到的试验。此外,改造不可能一次性成功,需要不断地进行试验,通过地面试验的先期验证后还要上车跟踪,以实际运行数据分析整车的安全性并掌握列车全生命周期内服役性能的变化,然后相应做出重新设计。

  因此,即使最初的目标是“复制”,也仍然需要“研发”。事实上,中国企业对引进车型进行的适应性改造都接近于从头开发新产品所要求的技术过程。中国企业能够完成这个过程恰恰说明它们具有因长期自主开发而积累起来的强大能力基础(完整的产品开发平台)。这种强大的吸收能力也使中国企业通过适应性改造过程,获得了外方并没有转让的成熟整车的试验数据,成为中国企业后来进行整车自主开发的经验基础。因此,由于铁道部也必须依靠中国工业现有的产品开发平台来改进外国车型,所以中国的技术能力基础没有被引进所立刻替代,也使对引进技术的“消化、吸收、再创新”成为自然而然发生的活动。

  第二阶段(转向自主开发)。建设京沪线既是大规模建设高铁的开端,也是技术政策从引进变为自主创新的转折点,二者的结合成为中国高铁技术超越引进技术的契机。建设长度空前的高铁线路就会产生对高速列车技术创新的压力和动力。国外的高铁线路短,再加上需求有限,所以列车的运行时间短,如日本的高速列车每天只跑2小时。相比之下,380系列按350公里的时速在京沪高铁线上跑一趟就要4个小时。在京沪高铁(1318公里)之后建成的哈大高铁(921公里)、京广高铁(2298公里)、沪昆高铁(2252公里)以及在建的呼南高铁(约2300公里)中的每一条线路,其长度都超过世界上其他国家的任何高铁线路。长时间连续运行和短时间运行对列车的技术要求是不一样的,长时间跑就要求列车具有长时间工作的可靠性,就会对列车各个关键环节(尤其是转向架和牵引系统)提出更苛刻的技术要求,对材料和结构提出不同要求。事实上,根据中国高铁线路特点的改进就是新技术的来源(尤其当这些特点是中国独有的时候),何况中国工业本来就拥有自己的核心技术。例如,哈大高铁是欧洲和日本都没有的高寒线路,中国企业在以前的普通列车上就有对付高寒条件的长期技术积累,自然把原来高寒车的许多技术用于高速列车。因此,一旦转向自主开发,就会产生“迫使”中国技术超过外国技术的动力。

棋类游戏大全  第三阶段(形成以高铁替代传统铁路的做法)。持续的大规模高铁建设引发对于铁路网的“世界观”发生变化,其标志就是2016年修编的《中长期铁路网规划》。按照这个规划,中国未来的铁路网将以“高速铁路网”为中心,而“普通铁路网”是补充性的。这个“基础原则”的变化意味着整个铁路网的基本技术性能是按照高铁的性能标准进行规划、建设和运营。

  例如,在中铁总于2018年12月公布的中国标准动车组谱系中,已经出现了在普通线路上替代传统“绿皮车”的动车组,即“复兴号”CR200J,它因车身是绿色而被称为“绿巨人”,被用于在既有线替代最后的绿皮车(2019年1月在杭州至北京的线路上率先投入运营)。“绿巨人”是动力集中式的,动力车位于车组的前后两头,以解决在既有线动车组不能换向的问题,而且可以根据客流量在8~18辆之间任意编组。引入“绿巨人”可以解决两个问题:第一,在不改造原有普通线路的条件下提高运营速度。既有线最快的列车是每小时120公里,提速的主要障碍是机车的动力不足,其次是各节车之间靠传统车钩连接。换成动车组则动力增加,而且采用高铁的密集钩使各车厢连在一起。目前已投入运营的“绿巨人”在既有线上的时速是160公里,但在线路允许的条件下可以跑到200~300公里。第二,大幅度提高既有线车辆的舒适度,让乘客享受和高铁差不多的体验。“绿巨人”的客车车厢内饰与“复兴号”的其他车型没有差异,全车WiFi覆盖,而票价则与普客基本一样。此外,由于客车下面没有电机,所以车厢内比动力分散式的列车更安静,而且每节车厢的载客量多20%。“绿巨人”的出世充分证明中国铁路发展的方向正是“以高铁替代传统铁路”——即使在普通线路上,也是以高铁时代的标准来替代传统装备。因此,中国铁路以动车组全面替代普通客车的前景是可以预期的。

棋类游戏大全  更重要的是,与以高铁补充或改进原有铁路系统的模式相比,以高速铁路为中心的铁路网在目的和功能上会发生性质改变,在运输本身之外增加了“高速互联”等新的目标和功能。系统层次的变化必然导致子系统的变化,因为其技术性能是由高铁系统的总体性能要求所决定的。激进方针已经使中国铁路在线路建设(包括道床、隧道、桥梁等)、高速列车、高速重载机车和运营服务方面的技术发生全面变化,而铁路网就旅行速度而言就已经发生了性质上的变化。

  上述分析有助于澄清一个事实,即中国高铁从来没有实施过“以市场换技术”。曾经流传过的这个说法其实也是源自铁道部,目的是为了凸显铁道部在引进技术时采取的策略对于中国高铁技术发展的关键作用。但是,这个说法不符合事实。“以市场换技术”的政策思维是20世纪90年代的产物,其背后的逻辑是认为对外资开放虽然会牺牲一部分国内市场,但外资会带来先进的技术和管理。在实践中,这个政策至少包括两个要素:允许外国企业在华设厂(无论是合资还是独资),允许外国企业在华直接销售外国品牌的产品。采取这种政策的一个典型是汽车工业——到20世纪90年代末,所有的中国轿车企业都与外国企业建立了合资关系,导致当时中国轿车市场90%以上的产品都是合资组装的外国品牌,但说好的“换技术”目标却没有实现。

棋类游戏大全  相比之下,中国引进高铁技术时并没有采取与外国企业合资的方式,而且铁路市场也不允许外国企业直接销售外国品牌的产品——所有引进的车型全部成为“和谐号”。因此,中国铁路市场从来没有对外资开放过,即使是2004~2006年的全盘引进也不属于“以市场换技术”模式,而是纯粹地“以金钱换技术”。也许外国企业最初有过自己的盘算,认为一旦进入中国市场,中国就会对其技术和产品产生长期依赖,所以也许在中国购买技术时为争夺立足点做出了比通常情况下更大的让步。如果它们确实有过这样的期待,那么中国高铁后来的发展就使它们失算了——中国再没有引进过升级换代的车型,而是走上了自主创新的道路。

  在中国铁路市场不对外资开放、中国工业具有强大能力基础并转向自主创新方针的条件下,一次性买进的外国产品就纯粹成为中国工业的工作(改造)对象,对其进行适应性改造也就成为中国企业的技术学习过程。特别是在开始大规模建设高铁之后,由市场规模扩大和不断产生新要求带来的“学习红利”(解决问题的机会和回报)被中国企业所收获。这就是为什么在实行“以市场换技术”的工业中(如汽车工业),跨国公司能够长期压制中国企业的原因——本来能力就更胜一筹的跨国公司可以通过学习中国市场特点而长期保持自己的技术优势。但在中国铁路工业,外国企业没有这种机会,中国企业技术学习的过程及其收益掌握在自己手里。因此,中国的大规模高铁建设就成为中国高铁技术进步的又一个来源。

棋类游戏大全  大规模建设高铁对铁路装备及其生产能力产生巨大需求。例如,中国动车组的保有量从2007年的105列增长到2017年的2935列(见历年《铁道统计公报》),在长达10年的时间里以平均每年39.5%的速度增长。在这种条件下,中国生产高速列车的企业都进行了大规模的固定资产投资,建设了在世界发达国家也罕见的巨大厂房和生产线。当西门子交通集团总裁访问长客时,站在新建总装车间的瞭望台上,俯瞰着由几十列组装中的高速列车所排成的壮观景象,不禁喟然长叹:“这就是我们欧洲的大工业之梦啊!”在2015年合并为中车集团之前,南车和北车的经济规模就分别超过了同领域的任何外国企业。2016年,中车集团的营业收入超过了德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪和日本川崎重工的收入总和(图6第二行),而这4家外国企业恰恰是中国当年从国外引进高铁技术的对象。

  今天中国高铁营业里程已经超过世界高铁总里程的2/3,成为世界上高铁里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家;中国高铁的动车组已成为中国铁路客运的主渠道,而且其安全可靠性和运输效率世界领先。在技术和工业方面,中国完全具备了自主的技术能力,中国设计制造的高速列车经历了最恶劣条件——高低温、长大线、持续高速等等——的考验;中国高铁装备工业的规模世界第一,大规模应用高铁技术的经验世界第一,经过实际研发锻炼的人才队伍比其他国家的总和还多。这些条件为中国保持高铁技术领先世界之势提供了可能。

  

五、以系统层次的创新引领未来

 

  在跻身世界前沿之后,中国高铁能不能继续保持创新的势头?决定这个问题答案的关键因素不在于技术,而在于战略、政策和体制。从大型技术系统的角度看,中国高铁的未来发展和创新取决于对大系统演进的把握。但是,本应专注系统集成的主体一直没有摆脱“部门”管理者的角色,总在为争夺“势力范围”而扭曲系统集成者与技术开发者之间的创新边界。因此,中国高铁未来的发展需要强化系统层次的创新,并由此形成稳定的创新边界,从而为高铁的技术发展增加竞争的驱动力。

  (一)开发标准动车组背后的动机

  中国高铁技术发展的最新重大事件是中国标准动车组的开发。不过,在产品和技术换代的背后,也包含着中铁总重夺高铁技术主导权的动机。

  标准动车组项目由铁道部从2012年开始组织有关制造企业、高校和科研院所讨论概念,南车、北车都是发起方。作为背景,当中国高速列车技术经历了最初阶段的发展之后,确实面临着统一标准的需要。例如,分别从4个外国企业引进的车型不仅各有标准,而且也存在对中国应用场景的适应性问题;自主开发的380A和380B也不能重联,车上的很多技术配置(如座位的摆放)和主要的产品配套规格也不一样,带来很多运营管理上的不便。于是,在统一标准的前提下开发新一代动车组逐渐被提上日程。但在今天中国标准动车组的成就受到广泛宣传时,需要指出一个被掩盖的问题:中国的动车组之所以曾经是不标准的,原因就在于大规模引进。

  标准动车组的开发显然是一个在目标、做法和利害关系等方面发生过变化的演进过程。在2013~2014年相继完成总体技术条件制定和方案设计后,时速350公里的标准动车组于2015年6月30日正式下线。2017年6月25日,中国标准动车组被正式命名为“复兴号”,两款时速350公里的车型CR400AF和CR400BF(分别从380A和380B的技术平台演进而来)于第二天在京沪线正式双向首发。2017年10月,中铁总宣布正式启动时速250公里“复兴号”的研制工作。2018年12月,中铁总公布了“复兴号”的车型谱系,包括3个速度等级:时速350公里的CR400,时速250公里的CR300,和时速160公里的CR200。目前,“复兴号”已经全面上线,逐渐替代掉以前的各种动车组,380系列也已经停产。在整体技术指标上,“复兴号”动车组保持着世界先进水平。

棋类游戏大全  不过,开发标准动车组也成为中铁总重夺高铁技术主导权的过程。在项目早期阶段,由于南车、北车两个集团的车型存在差异,所以在确定技术方案时存在着争论。这些争论只有铁道部/中铁总能够“裁断”,因为它是唯一的用户,也只有它能够主持新车型的运行考核。尽管统一标准本身并不意味着系统集成者一定要主导列车技术的开发,但随着项目的进展,中铁总逐渐成为组织者和技术决策者,采取的方式是由中车集团下属的企业向中铁总报送关键的技术规格和参数,然后再由中铁总通过铁科院的评审来决定是否采纳。因此,中铁总的作用并不限于制订接口标准以及从运营服务角度提出指标要求,而是通过“统一标准”来决定高速列车的所有技术方案。

  主导高速列车技术可以收获很大的政治效果,因为列车不仅是高铁系统最重要的技术领域之一,而且是公众形象最明显的技术领域。回顾历史,即使铁路装备工业早已从铁道部分离出来,铁道部还是通过2004~2006年的大规模引进完全主导了铁路机车车辆的技术发展路线,其动机很大程度上是为了政绩。在那个过程中,铁道部直接安排制造企业的引进、制造和销售,在决策上把南北车两个集团挤到边缘地位。当中央决策层以2008年开工的京沪高铁为契机,把高铁技术发展的方针定为自主创新后,铁道部的主导权被限制。特别在2011年刘志军案和“7·23”事故后,铁道部的谨小慎微反倒凸显了科技部在推动高铁技术进步上的作用和地位。当中铁总从高铁低潮期的打击中逐渐恢复过来后,开发标准动车组就成为重夺主导权的机会。

  科技部对于开发标准动车组持不同立场,认为380系列已经在自主创新上达到相当的高度,本来应该在这个基础上继续进步,而回过头来做标准动车组实际上又回调了一些性能指标。这个立场同样包含着对政绩的考虑:把“复兴号”当作新一代动车组,那会不会否定科技部支持“和谐号”380系列的政绩?当然,历史是无法否定的,尤其是技术演进的历史。科技部支持开发的380系列是中国高铁技术发展的转折点和里程碑,它扭转了组装外国车型的引进路线,使中国企业完成了开发高速列车的全流程并诞生了跻身世界先进行列的380动车组,也使中国工业的产品开发平台得到巩固和提高。没有这些进步,标准动车组是开发不出来的。但是,在中国的体制下,部门之间的“摩擦”和“政绩竞争”仍然是现实,标准动车组的开发确实又把科技部挤到边缘位置。

  在对中国标准动车组的广泛宣传报道中,官方媒体显然根据中铁总的消息来源将其解释为“由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的”车型,开发的目的是“打造适合中国国情、路情的高速动车组的设计、制造平台,实现高速动车组技术全面的自主化”。于是,“复兴号”就成为中铁总以“总设计师”身份领导的新一轮自主创新,它既可以把全盘引进和科技部支持自主开发的历史“翻页”,又可以让中铁总重新主导高速列车的开发。这个主导权还有助于中铁总推行一个“总体战略”。2018年11月,一家中国媒体在报道株机厂开发出口动车组(详细介绍见下)时援引一位“中铁总人士”的话说,中国标准动车组的研制目的就是要提升中国企业在国际市场的竞争力,以高速动车组出口为突破口,带动工务工程、牵引供电、通信信号、运营管理等成套技术走出去,为中国高铁海外战略目标提供技术支撑。该人士说:“在高铁走出去项目上,我们不仅仅是车辆某一个项目的走出去,要做到全产业链走出去,因此必须遵循中国标准,不宜自立门户。”

  于是,就技术创新而言,有关高铁体制的一个关键问题是:高铁的系统集成者与高速列车的开发者之间应该是什么关系?

  (二)高速列车开发企业的独立作用

棋类游戏大全  为回答上述问题,我们沿着本文第三部分第四小节的内容,再次回顾株机厂的创新历程所提供的经验证据。在那个非常困难的阶段,因为仅靠消化吸收西门子机车无法生存,株机厂开始在铁道部的“势力范围”之外寻找市场,主要有两个方向:国内城市地铁市场和国际市场。正是在国际市场上,株机厂创造了两个可以回答我们问题的重要业绩:南非机车和出口动车组。

  2012年10月,株机厂击败8家竞争对手,获得南非国家交通运输集团(Transnet)的95台21E型电力机车订单,价值近4亿美元。这是南非首次从中国采购机车,也是中国电力机车首次登陆非洲,同时也是当时国内企业获得的最大的电力机车海外订单。这款机车非常难做:(1)南非铁路是“窄轨”(轨距1065毫米),对机车的平衡性、稳定性要求更高;(2)由于南非铁路的电网是25千伏交流电压和3千伏直流电压交错,所以要求机车采用“双流制”,在电压交错路段进行电流切换并保持运行;(3)电力机车不仅能实现8台机车重联,还要与内燃机车重联(在某些上坡的路段需要内燃机车的助推),为此需要由电力机车向内燃机车发送无线指令(以配合增减速)。毫无悬念,这么复杂的“双流制”电力牵引系统是由株洲所提供的——没有做过从直流到交流的全部传动系统的企业连门都摸不着。南非原来使用欧洲的蒸汽机车和内燃机车,用上中国的好车后就再也受不了旧车了。2014年3月,Transnet宣布株机厂中标南非“史上最大”的机车采购招标,合同金额21亿美元,包括新购349台22E型机车以及增购100台21E型机车(22E比21E的马力更大)。到2018年年末,南非铁路上跑的机车已全部是株洲电力机车,采购总量达到544台。此后又得到一个维修保养的大单,加上此前的机车销售,株机厂在南非的销售规模已达人民币200多亿元。

  株机厂最令人意外的业绩是创造了中国动车组的出口第一单。2011年7月,株机厂获得近40亿元人民币的38列马来西亚城际动车组(动力分散式)大单,用于吉隆坡最繁忙的南北城际线运营。这些动车组的时速是160公里,但却是在“米轨”上运行的,相当于标准轨(轨距1435毫米,中国采用)的时速300公里动车组。2012年10月,株机厂又与马来西亚捷运公司签订安邦线20列120辆轻轨车辆销售合同。2015年7月,株机厂的东盟制造中心在马来西亚建成投产,它是中国铁路装备的首个海外制造基地。2017年4月,株机厂又从马来西亚交通部获得13列混合动力电动车组和9列现代超级动车组两个项目22列动车组订单,订单金额折合人民币13.2亿元。同年8月2日,由株机厂牵头组成的联合体与马来西亚国家基建公司签署了吉隆坡轻轨三号线42辆列车的供应合同。株机厂已成为马来西亚轨道交通装备发展最大的推动者,提供了市场份额80%以上的产品。

棋类游戏大全  2015年11月,株机厂向马其顿交付首列符合欧洲铁路互联互通技术规范(TSI)的动车组。该项目的6列时速160公里动车组由马其顿国家铁路公司于2014年6月与株机厂签约订购,将在贯穿马其顿南北并途经首都斯科普里的既有线上运营。该线路全长约215公里,承担马其顿国内80%的铁路运力。目前,株洲厂正在完成多个欧洲订单(包括俄罗斯、奥地利、塞尔维亚、马其顿),为此还开发了双层动车组。

棋类游戏大全  株机厂的出口动车组与铁道部引进的动车技术没有任何关系——株机厂既没有接受过动车组的技术引进,同时也被排除在中国的高铁市场之外。那么,它凭什么本事会成为第一个出口动车组的中国企业?

棋类游戏大全  株机厂开发高速动车组的技术能力来自被铁道部废弃的自主开发动车组的经验——它的出口动车组(动力分散式)是基于“中原之星”的技术平台开发出来的;“复兴号”谱系中的“绿巨人”动车组(动力集中式)也是由株机厂基于“中华之星”的技术平台开发出来的。实际上,在铁道部决定大规模引进时,“中原之星”已经投入运营,而“中华之星”的技术已经趋近于成熟,只是为了全盘引进而将其强行废止。尽管产品被废弃,但通过自主开发积累起来的知识、经验和技能未灭,通过开发两个车型建立的技术平台还在,于是“老兵不死”——原来“中原之星”和“中华之星”都没有“死”,而是在新一代产品上获得重生。

棋类游戏大全  只要有能力,创新就没有止境。近年来,株机厂首创多款新产品。2012年8月,株机厂开发出世界首台超级电容储能式电力牵引轻轨列车。这款车利用城市轻轨规律性站停的旅客上下车时间,在站台只需要充电30秒就可以支持列车行进到下一站(超级电容的特性是能够瞬间充电,而储存时间很短)。由于线路上不需要架设电网,所以这种轻轨交通节约道路用地,可实现与公路交通的平交,并大幅度降低造价(此车已经成为西门子的模仿对象)。2016年5月,株机厂在全球首创的中低速磁悬浮列车(与国防科技大学等高校联合研发)在中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线长沙磁浮快线上开始试运营。

棋类游戏大全  株洲所也加入开发新型车的竞争,它研制的全球首列智轨列车于2017年10月在株洲正式上路运行。智轨列车融合了有轨电车和公共汽车的优势,采用株洲所自主研发的“虚拟轨道跟随控制”技术,能够精准控制列车行驶在既定“虚拟轨道”上。因为不依赖钢轨行驶,所以线路的建设周期短、投资小,而且也具有轻轨、地铁等轨道列车的零排放、无污染的特性,并支持多种供电方式。

  中国高铁发展的激烈动荡过程留下一个历史“悬念”:如果不引进,中国能不能发展高铁?当然,谁都不可能以确切的证据来回答这个问题,因为历史已经不可逆地走过了那个阶段。但是,如果了解两个“倔强”的株洲企业的经历,至少谁都不敢对答案“一口咬定”。

  (三)大系统的创新和系统集成者的作用

棋类游戏大全  上述企业的经验可以帮助思考系统集成与子系统技术开发之间的关系。高速列车是高铁系统的一个子系统,也可以被看作是其中的一个“模块”。由于列车用于高铁系统时需要与路轨、电网、信号、车站等其他子系统相配合,所以接口标准由系统集成者来制订和主导是天经地义的,否则整个系统无法工作。但接下来的问题是,子系统或“模块”之内的技术决策应该由谁主导?株机厂的经历很好地说明了这个关系:它出口的每一个产品都必须符合当地铁路系统的接口标准,所以出口南非的电力机车必须采用“双流制”,而出口马来西亚的动车组必须采用“米轨”轨距,等等;但在给定接口标准之后,能不能开发符合用户要求的车则是株机厂和株洲所的技术能力和研发努力所决定的。此外,它们还能够开发铁路和交通当局原来想象不到的车。因此,列车开发企业在大系统中以其特定能力发挥独立作用。

  系统集成是发展大型技术系统最重要的战略职能,但这并不代表系统集成者有能力开发组成系统的各种技术,因为这些技术横跨不同的工业。例如,尽管高铁系统要把各个子系统集成起来完成一个共同的目标,但建筑工程、供电、通信信号、高速列车都是不同的工业,而运营调度和客运服务则是差异更大的服务业。用理论的语言讲(Richardson,1972),在为高铁系统提供工程、装备和服务时,这些工业的活动都是互补的,即互补于提供高速客运的服务活动;但它们彼此之间的活动却是非相似的,即各自具有不同的特定知识、技能和经验,需要在专业化方向上的长期积累。

棋类游戏大全  此外,如果中国高铁装备的出口必须由中铁总“牵头”就会面对一个根本性的矛盾:潜在购买国如果不是请中铁总新建铁路或扒掉原来的铁路再新建,那么中国的铁路装备就无法出口——马来西亚就不会向中国购买“米轨”动车组,南非也不会向中国购买“双流制”的电力机车。但问题在于,任何国家改变铁路网不仅要看财力,而且涉及国家主权的考虑。如果以改变潜在购买国的铁路网作为它们从中国进口装备的前提条件,那么中国的出口反而会受到严重的限制。因此,出口是“要做到全产业链走出去”还是工程、装备等分散进行,应该是灵活的,不宜由某个机构垄断。

  因此,高铁系统的子系统或“模块”应该保持技术研发和市场营销的独立性。如果系统集成者在决定接口标准之后还要直接决定子系统或模块内的技术开发,反而会阻碍高铁系统的技术进步。大系统的集成表现在集成者不断把各个相关领域的新技术集成于自己负责的系统上,甚至可以以自己对系统的定义去引导技术发展的方向,但不表现在直接控制这些领域中的技术进步,更不表现在把所有互相具有供应关系的工业都纳入自己的直接控制之下。

棋类游戏大全  如果中铁总坚持主导高速列车技术,反而最终会陷入难以摆脱的“窘境”。“复兴号”不可能是中国高铁技术进步的终点,因为技术变化是不会停歇的。根据媒体在2019年的报道,长客设计的时速400公里(实验速度将达到时速440公里)高速动车组将于年底下线,它是科技部2016年立项的“时速400公里及以上高速客运装备关键技术”的研究成果。该项目的目标是研制三款时速400公里的列车,除了长客,四方和唐车也参与研制。也许考虑到这些新车型短时内不可能在国内使用,这三款车型据称都将面对国际市场。据另一个报道,中车集团正在研发时速400公里可变轨高速列车,“从中国到俄罗斯、到欧洲,无论是标准轨、宽轨还是窄轨,该列车都可以胜任”。因此,高速列车的技术进步会不断挑战中铁总:技术更先进的新车是用还是不用?如果用,就又变成“别人”开发的车;如果不用,中铁总就会成为技术进步的阻碍者,情况严重了还可能遭到决策层的干预。

  事实上,对于中铁总来说,存在着远比争夺“势力范围”更大的作用空间,这就是在系统层次上的创新。出于历史的原因,中国在大型技术系统上长期习惯于跟随和模仿。很多人没有意识到,这是影响技术自信心的一个主要障碍,因为对技术的功能和性能要求是由系统定义的。由于中国高铁的发展最初也没有跳出在系统层次上跟随的框子,所以大规模技术引进才会被认为是必然的。今天,中国已经在许多应用领域走到世界前沿,也越来越多地出现塑造新系统的可能,如特高压输电系统、5G通信系统、新一代互联网、新能源汽车以及被笼统地称为智能制造的各种系统,等等。因此,中国的技术突破和产业升级将越来越取决于在系统层次上的自主创新。但是,能不能在系统层次上转向自主创新,不是技术问题,而是战略、政策和体制的问题。

棋类游戏大全  高铁发展的经验证明,中国可以成为大型技术系统的创新者和引领者。也正是因为中国高铁走上激进创新的道路,所以中国才被认为是世界轨道交通革命的引领者,而在既有线上使用时速160公里的动车组就会被认为是创新,而不再是技不如人。在中国铁路走上激进创新道路的过程中,铁道部/中铁总不是阻碍者,但也不是引领者,最多是个“此举正中下怀”的执行者。原因在于铁道部/中铁总的行为始终囿于“部门”思维的利害关系,没有形成从“系统”上看待铁路建设的战略思维。仅把高速列车看作自主创新的主要标志其实是一种狭隘的眼光,因为大系统的创新才是驱动包括高速列车在内的所有领域技术进步和自主创新的主动力。

棋类游戏大全  大系统的创新需要系统集成者把经济、政治和社会的需求与技术变化的可能性相结合,形成关于系统的新概念,也需要为实现新概念去定义或重新定义大系统的架构。例如,即使以高铁替代传统铁路,在对铁路系统性质的定义上仍然存在弹性空间:把它看作仅是人员和货物运输的手段或还是“互联互通”的基础设施,会对高铁在经济发展和产业升级中的作用产生不同的评价。实际上,诸如国际地缘政治、发展不平衡地区之间的产业和技术扩散等因素都可以影响对高铁作用的看法。从技术方面讲,新的技术突破可能会导致对系统的重新定义,而对系统的定义也会影响高铁系统对技术的选择,例如不同的定义会决定未来5G通信技术在高铁系统中的地位和使用方式。总之,以符合中国需求和面向未来的概念不断定义和重新定义铁路系统,是使中国高铁保持领先的根本保证。

  面对中国未来的发展,中铁总在掌握着中国铁路运营资产的同时,完全可以成为塑造中国铁路性质的“架构师”,并以此引领中国高铁技术的发展。由于系统的架构是把握技术与应用之间关联的关键,所以没有谁能够替代系统集成者的地位和作用。如果系统集成者集中于系统层次的创新,就可以一方面以新的系统概念引领相关技术的发展方向,另一方面以相关技术的发展来重新定义系统。在这样的“框架”下,各个技术领域的开放竞争就是理所当然的,而创新的边界就可以稳定——这是在铁路系统引入市场竞争机制的前提。于是,铁路可以成为一个大系统级别的开放平台,既可以吸收和集成来自铁路各个子系统领域的技术成果,还可以吸收和集成来自其他领域的技术(如5G)。当中铁总已经更名为国家铁路公司之后,这样做比起“鼠肚鸡肠”地与其他工业争利,创造“政绩”的可能性大得多,利害关系也大得多。

棋类游戏大全  中国高铁已有的成就是在不完美的体制下取得的,但要想使这个成就继续下去,就需要让这个体制更完美。如果当事主体不能靠自己的力量改进,就有理由以国家的力量迫使它们改进。

  

六、讨论和结论

 

棋类游戏大全  本文的目的是通过分析性地追溯中国高铁的实际发展过程,为从理论上讨论这项伟大成就的原因提供一个可验证的经验性研究基础。本文的分析起点是界定中国高铁能够被公认为成功的两个关键因素——以自主创新为主的技术进步和以高铁替代传统铁路的激进创新道路。但是,这两个因素在开始建设高铁的起点上并不存在,而是在此后的过程中才发生的。因此,它们也就被本文定义为过程性变量。正是对这两个“转变”的描述和分析,本文揭示出在解释中国高铁的成功时被广泛忽略的因素——中国铁路装备工业的技术能力基础和国家对于发动铁路激进创新的关键作用。这些分析否定了“引进、消化、吸收、再创新”是中国高铁技术进步之源的流行性说法。

棋类游戏大全  本文认为,采用事后解释无助于理解中国高铁发展的成功。所谓“事后”,指的是对事件的成功或失败已经形成基本社会共识之后。相应地,“事后解释”指的是研究者并不深入观察和分析事件的发展过程,而是从事后的结果出发,为其原因“找出”一般性的解释。事后解释有两种表现。

  第一种表现是以事后表现出来的做法作为事件成功或失败的解释变量。例如,从中国高铁发展的“事后”看,国家或政府发挥了重大作用,既引进了技术又实施了自主开发,等等,于是就有文献对这些成功因素进行罗列。但这种解释无法说明这些做法之间的关系,更不可能说明行动主体为什么会采取这些做法。例如,把中国高铁的技术进步归因于“引进、消化、吸收、再创新”的说法就是对技术引进和自主开发两种做法的罗列,它既无法解释为什么中国高铁发展会在特定时刻从技术引进转向自主开发,也无法解释两者之间的关系对于技术进步的作用是什么。

  第二种是以“普世真理”的框架来解释事件的结果。例如,在主流经济学的框架下,既然经济激励和有利于市场交换的制度重要,那么从这个框架出发,中国高铁的成功就一定是做对了这些事。这种解释似乎没有错,但也没什么用(严格地讲是无法证伪),因为它无视在特定语境下影响了事件结果的特定变量。例如,与中国汽车工业相比,以央企为主的中国铁路装备工业在市场化和经济激励的程度上都更低,但中国社会对后者的成功形成共识,却对前者充满争议。事实上,铁路装备工业与其他任何中国工业一样,都处于基本相同的制度框架或条件之下,因而很难以制度来直接解释特定工业在特定阶段发展绩效的差异。如果限定时间和空间,那么脱离工业发展特定过程的制度解释不过是常量解释变量。

棋类游戏大全  称之为“事后解释”是因为这些解释只能在事后做出,否则没有意义。例如,在中国社会对于高铁充满争议的阶段,仅仅罗列高铁建设的实际做法并不能证明这些做法是对还是错,而“普世真理”对于一个充满不确定性的演进过程更是无关痛痒。换句话说,事后解释因为脱离对于特定行动的理论判断而缺乏预测能力,也就无法回答中国高铁发展在某个关头面临的特定问题——技术发展是应该走引进路线还是自主开发路线?政府是应该加大投入还是谨慎为之?为什么高铁的未来作用在很大程度上取决于系统层次上的创新,而在系统集成者和技术开发者之间形成稳定的创新边界是改进体制的关键等等。因此,事后解释没有能力参与政策辩论,只能等待结果形成之后才能采取立场。此外,事后解释因为忽视在实践中产生的特定问题,所以无助于找到通向理论创新的“桥梁”。更重要的是,因为事后解释脱离了特定事件的特定过程,所以最终不能识别决定事件结果的关键变量。

棋类游戏大全  中国高铁在短短十几年里取得的伟大成功是行动所造就,尤其是被那些符合正确原则的行动所造就。中国高铁的建设发生于中国经济高增长的年代,铁路运输的瓶颈和国家投资能力的增强为发动高铁建设提供了条件。这个过程虽然是从大规模引进技术开始,但在国家层次上发生的一次回归“政治正确”的变化又把高铁的技术进步重新置于中国工业的能力基础之上,使技术引进成为自主开发的补充而不是替代,而国家对铁路(系统)市场的集中控制保证了中国工业的技术学习过程;一旦高铁的发展绩效得到证明,中国就在特定的条件下和特定事件的触发下走上以高铁替代传统铁路的激进道路,随之而来的大规模建设为中国工业提供了持续技术创新的应用机会,而且是世界上独一无二的机会。回顾这个过程,令人惊奇的不是其发展速度之快,而是这些行动竟然“碰巧”地组合起来(速度是这个组合的结果)。本来其中的单独每一个充其量只是个必要条件,但在特定的条件下,这些因素“鬼斧神工”般地组合在一起,它们的共同作用构成一个强大的充分条件,使中国高铁的发展产生出领先世界的势头。理解产生这个组合的原因才是解释中国高铁成就的关键,也是把“教训”结合进有意识的政策中的关键。

棋类游戏大全  行动当然涉及行动者的动机。在高铁发展的过程中,铁道部有动机,中央决策层有动机,企业有动机,所有参与的个人也有动机。但是,如果把这些性质不同(政治、部门和企业)、层次不同(组织和个人)和作用不同(思考宏观经济政策和个人多挣点奖金)的动机都归于以个人效用函数来衡量的经济激励,那么这个由行动者在一系列政治、经济和组织因素的影响下选择战略的过程就变得不可理解,顶多是事后画的一幅漫画。事实上,囿于静态均衡框架,主流经济学在过去和现在都没有能够成功地解释过技术进步,尤其是像中国高铁那样的重大技术成就,而且如果它坚持这个框架,将来也不会。毕竟,如肯尼思·阿罗本人所言,“但当然,由知识和程序的连续转变所包含的动态性并没有进入阿罗—德布鲁的世界”(Arrow,2006)。对于理解充满不确定性的创新过程,个人经济激励的解释完全无法替代从战略、组织和技术创新等领域去理解行动及其后果的理论。

  本文从中国高速列车的开发绩效与“技术来源于引进”说法之间的矛盾切入,然后通过追溯铁路装备工业的历史和高速列车的技术变化过程,证明引进不是中国高铁技术进步的唯一来源,而且只是因为政治变化重新确立自主创新的方针,才使引进产生了正面作用。这个分析建立在国际创新学界的主流理论基础之上,同时也以“产品开发平台”的概念框架进一步揭示了引进与自主开发之间的作用机制,更加充分地证明中国高铁的技术成就源于自主开发的努力。但是,本文对于中国形成铁路激进创新的原因只有描述性的概括,并没有做出进一步的理论贡献,其原因之一是这个现象的新颖性——只是最近几年的有关经验证据变得明显时,作者才可能“发现”这个问题。这也说明,对于中国高铁为什么成功的研究还有很大的空间。在未来这个方向的理论探讨中,最具挑战性的议题是国家作为创新者的命题。就中国高铁发展所揭示出来的国家作用来看,除了本文涉及但没有深入探讨的制度条件外,还有3个因素对于理解中国走上铁路激进创新的原因是值得进一步深究的。

  一是意识形态对于决策的影响。在本文追溯的过程中,一个重大事件是中央决策层在2006年提出自主创新方针,它改变了高铁的技术路线。虽然本文无法专门讨论这个政治变化,但可以指出一个现象:在中国的政治体制和社会中,存在一个根源深厚的“政治正确”——如果中国高铁技术不是以自主开发为主,那么中国社会就不会认为它是一项伟大成就。对于一个发展中国家来说,存在这样的民意基础并不寻常。事实上,21世纪初中国从大规模引进技术开始发展高铁并非“意外”,因为它反映了决策层当时的政策倾向,例如同期中国发展核电的计划也是从大规模引进开始。给定那时中国已经在依靠引进技术的道路上走了20多年的背景,应该令人“意外”的反倒是为什么会发生这个政治变化。由于变化本身不能解释变化,所以在技术政策从自力更生摆向依靠引进再摆回自主创新的变化背后,一定是存在更深层次的因素。本文姑且把这个因素称为由开国一代领导人奠定的大国基础结构,它既包括政治和经济的制度框架,也包括相应的意识形态根源。因为中国共产党夺取政权的道路是依靠独立自主,中华人民共和国的奠基是依靠独立自主,中国工业体系的建立是依靠独立自主,所以“独立自主”就成为这个“政治正确”的意识形态根源。这个基础结构与政治权力的合法性如此密切相联,致使有关改革的最“激进”政策主张也始终不能突破由其所决定的框架。因此,每当中国被迫回答根本性的问题时,这种意识形态根源就会使政策摆回独立自主的方向。没有这个条件,也就没有国家成为创新者的决策基础。

  二是国家作为行动者的意义。国家行动的必要性在于发动根本性的技术变化(如以新能源替代传统能源),因为市场机制难以提供发动这种变化的动力。美国建设高铁的困难其实来自错综复杂的利益关系对发动大型基础设施建设的制约,这个障碍回应了美国经济学家奥尔森关于分利集团阻碍经济发展的经典主题(Olson,1982)。由于这个主题暗示分利集团也是市场经济的产物,所以如果国家不能行动,则一个经济体的技术进步终将受阻。在中国,虽然曾经出现过铁路“市场化”的议论,但只是当国家承担建设的高速铁路形成网络效应之后,地方政府和社会资本(大致相当于市场力量)才可能进入这个领域。目前时不时被议论一下的铁路部门高负债,只不过反映了高铁投资的回报期超长。当高铁建设的结果是优良资产,当这些资产属于国家,那么,由拥有货币发行主权的国家来发动这种建设不是最合理的吗?事实上,中国能够以激进方式大规模建设高铁的重要原因是国家成为具有战略远见的决策者、长期风险的承担者和技术创新网络的创造者。政府—市场的二分法无助于理解这个问题,因为它无关真实世界。因为“市场不可能做到一切”与“国家不可能做到一切”同样真实,所以更可能富有成效的研究方向是政府—市场在推进技术创新过程中的互相渗透,而不是互相画地为牢。

棋类游戏大全  三是激进创新的效果。如果国家作为创新者的行动具有经济合理性,那么中国铁路激进创新就至少能够成为一个正面的证据。当然,在高铁的效果尚未充分显现的条件下,本文只能以预言但符合逻辑的方式来陈述。由于铁路是现代经济体必不可少的一个大型技术系统,它对国民经济的影响是全局性的。在世界上第一个铁路网(美国)建成大约150年之后,中国以高铁替代传统铁路的意义不会低于第一次建成铁路网对于那个时代的意义。一些人以美国因航空业发达、人口密度小等“资源禀赋”条件而不需要高铁为由,贬低中国高铁技术进步的意义。但仅仅就技术而言,高铁技术波及重载货运、地铁和城际轻轨(如动车组以及通用的电力牵引、网络控制、电网、道床乃至智能驾驶等技术)。因此,在高铁技术领域的落后将阻碍在轨道交通所有领域的技术进步——这个前景将会变得越来越明显。更重要的是,以高铁替代传统铁路包含着现代意义上的“互联互通”含义,这与通信技术领域的5G在本质上具有相同的含义,所以高铁是通向新工业革命的基础设施之一。国际主流创新文献公认,激进创新带来的大部分经济收益是在漫长的后续改进过程中才得以全部实现的。因此,我们今天对于中国高铁成就的讨论只不过是在见证一个新时代的开始。

  中国高铁的发展对于中国学术界的终极教训就是中国正在创造历史,大量新的实践层出不穷,它们不断突破已有理论所能够解释的范围。因此,我们面对的是一个高度动态的过程——仅仅在几年之前,包括本文作者在内的所有人都不可能意识到中国高铁的发展是一场激进创新,只是因为实践尚未至此。因此,学术研究应该是一个发现的过程,而不应该是自认为不用做足够的经验研究就可以用现有的(实际上是古老的)理论框架解释一切的“智力特权”。

  路风,北京大学政府管理学院教授,博士研究生导师,企业与政府研究所所长。研究方向:企业理论、战略管理、技术创新组织理论和国家理论以及中国工业竞争力、创新和科技政策。摘自《管理世界》2019年第9期,文中图表有删减。原标题《冲破迷雾——揭开中国高铁技术进步之源》

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