天津“一线”领跑“世界高铁”！

　　2023年1月7日讯：高铁跑得稳而快，关键核心装备之一是接触网导线。接触网导线是高铁的唯一动力源，也是世界高铁的三大核心技术之一。这根直径1.4厘米的导线，悬挂在铁路沿线上空，通过列车顶部的弓形装置——受电弓把电流带入车内。

　　中铁六院坐落于天津。该院首席专家王立天带领团队用三年多的时间，自主研发出高强高导铬锆铜导线，不仅结束了接触网导线全靠进口的局面，为全国高铁接触网工程建设节省100多亿元，还助推我国高铁跑出了世界最高运营时速486.1公里。

　　“一根接触网导线”有什么样的技术含量？十年间，中国自主创新的核心技术从无到有，经历了怎样的过程，乃至领跑“世界高铁”呢？

　　一次“屈辱”的谈判

　　与现在中国接触网导线世界领先截然不同，在十几年前，中国高铁上这一核心技术产品全靠进口。

　　2005年，我国第一条高速铁路——京津城际启动建设时，国内还不具备生产接触网导线的能力。时任中铁电化院总工程师王立天说，这就相当于你只会蒸馒头，不会做面粉一样。

　　2006年初，41岁的王立天作为铁道部电气化专业的技术主谈，带领40多位专家和法、日、德三国展开谈判，为京津城际引进牵引供电设备，包括高铁接触网导线。那是一次让王立天终身难忘，感到“屈辱”的谈判。

▲中铁六院首席专家 王立天

　　谈判中，日本方面提到，他们正在研发高强高导铬锆铜导线，它的指标比德国提供的镁铜导线高很多。王立天和谈判团队经过商议认为，既然花大价钱引进，咱们就引进最好的导线。

　　王立天问：“能不能把这个技术转让到中国来？我们在中国成立工厂。”

　　日方回答：“不行。”

　　王立天说：“那这样吧，你直接卖这个导线给我们吧。”

　　日方婉拒：“卖的话，这个价格会很贵！”

　　“贵的话我们也认了！”

　　直接让对方开价！可是日方又说，他们不卖铬锆铜导线，只愿意出售另一种低端的接触网导线。

　　王立天再次退让：“能不能提供一小段这世界上最先进的导线，让我们看一眼？”

　　结果对方直言：“这个导线我们不提供给中国。”

　　回忆起当时的情形，王立天感叹道：“当时真的是有种屈辱感。人家那个态度，那个脸一抹，这个东西我们不卖给中国。我真是切切实实地感受到了，关键技术，核心技术是买不来的，只能自己研发。”

　　谈判持续了两个多月，最终只能退而求其次，购买了德国的镁铜导线用于京津城际。王立天心里堵了一口气。他知道，中国电气化铁路要想在世界上领先，必须把接触网导线做出来，甚至做的要比别的国家还要好。

　　自主研发铬锆铜导线的第一步：实验室

　　研发铬锆铜导线的首要问题是，去哪找铬锆铜合金呢？王立天查阅了许多相关国际文献期刊，高校和科研院所也成了他经常拜访的地方。

　　2007年7月，王立天在浙江大学一间10几平米的小办公室里见到了孟亮教授。当时54岁的孟亮已经研究了30多年铜合金，他告诉王立天，冶炼铬锆铜非常难，因为铬和锆跟空气中的元素几乎都能发生化学反应，还没冶炼就挥发掉了。

▲浙江大学 孟亮教授

　　王立天直言道：“我们想研发出一根1500米长的铬锆铜导线，要不咱们一起干？”

　　孟亮抬头望了望素不相识的王立天，摇摇头拒绝了。日本研究的铬锆铜导线尚在实验室阶段，始终没有对外公开。在没有任何资料可借鉴的前提下，从零开始，把铬锆铜冶炼出来并进行工业化生产，这几乎是不可能完成的科研梦想。

　　王立天却没有放弃，他对孟亮教授说：“孟老师，您的老父亲老母亲都是抗日战争的老革命。和平年代，咱们用我们的技术，用头脑，一起去打破国外对我们国家的封锁和垄断。”

　　孟亮没想到不速之客王立天会提这点，沉默了一阵，他猛地一拍大腿站起来说：“好，我试试！”

　　历时半年，经过几十次实验，孟亮冶炼出一根筷子长的铬锆铜导线。孟亮兴奋地给王立天打电话：指标好得很！王立天听了高兴得一夜没睡。

　　现在回想起来，王立天自嘲地说，当时真的非常幼稚！他们原以为，既然实验室这么快就成功了，那把实验室的流程复制到工厂里生产不就得了？事实上，从实验室到工厂，还有十万八千里。孟亮在实验室做一次实验只有5公斤，但他们在工厂里要生产的一根导线要2吨重。实验室里小而精细的操作是工厂大型设备难以达到的。

　　孟亮说，这就好比炸油条，炸一根油条在锅里边可能质量很好，但如果炸一根10米长的油条，这锅又是个很小的锅。这油条上面不能有裂缝，不能有一个掉渣儿，而且从头到尾的成分处处都要均匀，任何一个地方不一致就要作废，难度非常大。

　　从实验室到产业化，磨练才刚刚开始

　　用什么样的炉子冶炼？不知道。

　　用什么工装设备生产？不知道。

　　查资料、画图纸，从2008年1月到2010年8月，王立天团队先后自主研发14台/套专用大型设备，研究出来一个设备失败，研究出来一个工艺失败。经历了无数煎熬痛苦。

　　2008年4月，王立天团队把现有的上引炉进行改造，偶然引出了一根导线。300多吨铜只生产出了一根两吨重的导线，虽然表面粗粗剌剌，但是还能凑合着用。

　　立刻上报！随后这根铬锆铜导线被挂到甬台温高铁线上，跑出了时速250公里。科研团队振奋不已！

　　然而，从那之后，他们再没有生产出第二根合格的导线。

　　生产到50米，导线断了；200米，断了；300米，导线又断了……一根高铁接触网导线大约1500米长，不允许有任何瑕疵，不能有任何断裂的细纹。每次试验大概要花费600万，三次试验，起码1800万就没了。采访时，王立天捂着胸口说：哎呦，我那个心啊，就肝疼啊！

　　旧炉改造虽然可以生产出铬锆铜导线，但成品率不足1%，失败告终。

▲工厂研发现场照片

　　艰难的探索

　　王立天团队又陆续设计了三条工艺路线。首先是用七八个月的时间改造出一个新的水平炉。加了大量的铬和锆进去，结果引出来的东西，铬和锆的比例根本就不够！大量的铬和锆跟空气还是发生了化学反应。

　　采用第二种工艺，隔绝空气，用真空炉行不行？2009年初，他们研制出当时全国第一个最大的铜合金冶炼真空炉。可问题又来了！真空炉里面是负压力。它虽然里面成分很好，但是拉不出来呀，它只能铸个锭子！

　　能不能把里面的合金锭子拿出来，再用轧机削成细杆儿呢？那需要一个很大的轧机，可能就得十几个亿！我们没钱啊。

　　日本采用的就是真空炉工艺路线。但他们是用炼钢厂里的超大型真空炉和轧机，成本很高，而且当时尚未成功。

　　怎样才能做到物美价廉？经过反复讨论，研发再次回到水平炉，通过重新改造炉体结构来解决问题。光是试验炉体的材料，王立天他们就在全世界寻找了20多种。

　　几个月后，胳膊粗的铬锆铜棒生产出来了！可是强度却不够！怎么办？把铬锆铜合金高温软化，然后放进挤压机，就像揉面团一样，越揉越筋道！可既要承受住高强压力，还要耐得住900度左右的高温，去哪找挤压机模具的高温合金钢呢？

　　再次被技术封锁

　　王立天打听到，奥地利有卖高温合金钢的厂家，大概30多万块钱一吨。核对卖家发来技术指标，完全符合生产需求。王立天立刻签署合同，支付定金。可没过几天，对方却突然反悔了。

　　国外的厂家表示，发达国家成立了一个组织，是对中国高技术进行封锁的。根据这个协定，王立天他们想要采购的高温合金钢，他们国家是不允许对中国出口的。

　　必须要用这个东西，怎么办？王立天每天打几十个电话寻找新卖家，嘴巴急的出了火泡，疼的张不开嘴。

　　国外的东西指不上，看来还得靠自己。经过多方打听，王立天找到北京钢研高纳科技股份有限公司的教授级高级工程师骆合力。骆合力从事高温合金研究几十年，歼20等多个军工产品中，都有他的科研成果。

　　骆合力看了看王立天带来的高温合金钢技术指标，自信地回答：我们是世界一流的科学家，这个指标如果是你编的东西，我不一定能做出来。但如果世界上存在这个合金，你只要把这个指标给我，我肯定能做出来！

　　骆合力自信而坚定的的话深深震撼了王立天。王立天小心翼翼地问：需要多少科研经费？

　　骆合力给了他一个意外的答复：不要钱，这点小东西，要什么钱？这要是大中国都能通上高铁，你说国家得多好，咱们要参与这个事，多骄傲啊！

　　高温合金钢的研发就像做一个杂粮馒头，各种合金元素就像玉米粉、小麦粉，通过调整他们的成分配比，最终达到甜度、松软度、营养等指标完美统一。

　　经过几百次实验后，骆合力终于研发出符合指标的高温合金钢。

　　一步步向前探索，孟亮突发脑溢血

　　每个星期，王立天开车4个小时从天津赶往邢台的工厂；孟亮每周四下课后从浙江大学坐飞机赶来，半夜到厂后就开始试验。

　　工人们三班倒，但50多岁的孟亮却24小时在高温炉子旁边守着。饿了，蹲在炉子旁边吃盒饭；困了，在车间旁边的沙发上躺一会儿。每次试验要几百万，失败一次就意味着几百万扔了出去。虽然王立天开玩笑似的开导孟亮，说失败了也不用你赔是吧？可孟亮却说，不用我赔，我也不能不负责任啊！那段时间，孟亮压力巨大，几乎失眠，每天最多睡三四个小时。他想守在冶金炉旁边，尽量减少失败率，为国家省点钱。

▲报废的第二代真空冶炼炉

　　2009年春节前，孟亮在前往北京汇报项目进度的路上，突然感到一阵头痛。

　　回家后，妻子发现孟亮脸色发青。不顾反对，坚决把他送去当地医院。经诊断，孟亮头部出血，随时有生命危险！

　　孟亮愣了一下，脱口而出：“啊？那我的试验怎么办？”妻子生气的说：“都什么时候了？不要命啦？”走出医院，孟亮第一时间给王立天打电话，叮嘱他安排好后续试验。

　　接到电话的王立天，心底一沉。他当时就急了，开着车直奔工厂。王立天形容，当时的打击是巨大的，就像掉到冰窟窿似的浑身发冷。孟亮倒下了，意味着挑大梁的人只剩下他自己，那就是拼了命也要干出来。

　　孟亮在上海的医院做了开颅手术。苏醒后，孟亮不能动弹，张嘴说的第一句话就是：“护士同志，把手机给我”。他要询问一下这几天的试验情况。

　　孟亮长达一年瘫痪在床，仍然坚持远程电话指导。

　　我们真的能研发成功吗？冶金炉要爆炸！

　　转眼，2010年到了，距离京沪高铁挂线使用只剩两个月，铬锆铜导线试验经费已经花了两个多亿。科研团队几乎被逼到悬崖边上。44岁的王立天迅速长出许多皱纹和白发，眼袋肿了起来，糖尿病也愈发严重。

　　铬锆铜导线的生产并不顺利。越来越多的人开始怀疑，我们真的能搞出铬锆铜导线吗？王立天回忆，当初项目开始时，大家来的时候兴致勃勃，想要大干一场。可最后一看没有希望，好多人就走了。王立天问一个硕士生：你为什么走呢？他说，“王总啊，日本人从92年开始，干到现在还没成，我们中国人能成功吗？”

　　有的人离开了，但更多人选择了坚持。王立天对科研团队说：“这个事情是我号召起来牵头的，如果干不出来的话，我也没有脸在这个行业待了。我说成不了我就跳楼！”

　　坚持，再坚持。2010年7月的一天，半夜12点多，王立天正盯着冶炼炉发呆。一位技术人员急匆匆跑去告诉他，结晶器漏水了！如果水流进炉子，碰到高温，会引起炉子爆炸！

　　王立天赶快跑到炉子面前去看，意想不到的惊喜出现了！没漏水前，引出的铬锆铜杆儿总是很粗糙，有裂纹，可新引出的有那么五六厘米长的，表面非常光滑，没有裂纹，看起来十分完美。

　　“王总，立刻关炉吗？”王立天死死盯着里面的合金杆儿皱了一下眉头问：“能不能再坚持一会儿？”

　　结晶器虽然在漏水，但有一个独立的水路系统。胆大心细的王立天明白，只要不漏进炉子就不会爆炸，可是等待时间越长就意味着风险越大！

　　寂静的夜里，空气仿佛停止了流动。几个人大气不敢出，头上却冒出豆大的汗珠。

　　技术人员拿出手机默默看着时间。一分钟、两分钟、三分钟……王总，十分钟了！“快，关掉水路！”令人惊喜的是，最后引出的这段铬锆铜导线所有指标完美达到预期！

　　峰回路转，捅破窗户纸

　　一个月后，王立天他们终于找到了问题根源！之前设计的结晶器不合理，导致从结晶器里流出的水路分布不对，而漏水恰好使得水路分布合理了。王立天他们把结晶器进行多次改造，“这个发明相当于一层窗户纸，你不捅你永远也看不透。”

　　最后一个技术难关被攻克！

▲多次改造中的结晶器

　　2010年12月，王立天团队研发生产的铬锆铜导线被用于京沪线先导段，推动着中国高铁跑出了运营列车世界最高时速486.1公里。

　　随后，他们又生产出镁铜导线，直接迫使国外商家生产的镁铜导线价格降幅超过30%。

　　2021年11月，王立天受到习近平总书记的亲切接见。由他主持完成的《高速铁路用高强高导接触网导线关键技术及应用》，荣获国家科学技术进步二等奖。

　　王立天说，接下来他们还要在研发高铁智能化接触网运维机器人等方面继续攻关。“过去比别的国家落后比较多，我们去追赶。现在呢，我们就必须自己摸着石头过河了，探索那些未知领域。实际上科研的过程是个试错的过程，而且是个迭代过程，所以这就必须得有一代又一代人去努力。”

　　如今，王立天团队研发的第四代铬锆铜导线、镁铜导线更加节能低碳，已在京沪、武广等30多条高铁线路挂网，可靠运行10年以上。2010年至今减少接触网电损耗4亿度，为国家节约投资100多亿元。