我国高速铁路技术创新国际合作模式研究

赵有明， 梁家健， 肖祥淋， 王立乾， 刘磊

（1. 中国铁道科学研究院集团有限公司，北京 100081；2. 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心，北京 100081；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司合作开发部，北京 100081）

0 引言

创新是引领发展的第一动力，科技创新是事关国家全局发展的核心，是打造先发优势的重要手段，是实现经济转型升级的根本支撑［1］。中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）深入贯彻落实国家创新驱动发展战略，按照“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技发展方针，努力加强自主创新能力建设，深入开展关键技术攻关，在各专业技术领域取得了一批重要创新成果，推动我国铁路总体技术水平跨入世界先进行列，部分技术达到世界领先水平［2］。

世界新一轮科技革命和产业变革加速推进，世界铁路技术正向着更安全、更智能、更环保、更高效、更便捷方向发展，为了把握未来发展的主导权，世界主要发达国家积极开展铁路技术创新，全球轨道交通产业格局和国家间的竞争态势日趋激烈［3］。我国铁路科技创新面临着新形势、新任务，需要以更广阔的视野谋划和推动创新，深度融入国际创新体系，有效运用全球科技创新资源，在更高层次上构建开放创新机制，不断巩固我国铁路的技术领先优势。

1 我国高速铁路技术创新需求

以实现高速铁路科技发展为目标，应用创新突破为重点，分析梳理出我国高速铁路技术创新需求，支撑以需求为导向的技术创新国际合作，持续提升铁路发展的质量和效益。

1.1 高铁装备技术领域

（1）机车车辆技术。积极打造安全可靠、经济先进、绿色环保、互联互通系列动车组产品，研究可灵活编组动车组、下一代高速列车等在内的技术方案和关键技术，推动我国动车组整体技术达到世界领先水平［4］。

（2）通信信号技术。开展下一代列控系统关键技术和总体技术方案研究，提升自主技术的适应性和可靠性，研究铁路通信网络运营维护关键技术，开展铁路站场综合无线通信技术应用，推动铁路通信信号技术数字化、网络化、智能化发展。

（3）牵引供电技术。开展接触网装备优化及统型，研究高速铁路接触网装备服役性能及全生命周期管理技术，深化大数据、智能装备及节能储能等技术在高速铁路牵引供电领域的应用，全面提升牵引供电系统技术水平和运行品质。

1.2 高铁运输经营领域

（1）运输组织技术。开展高速铁路列车开行方案编制与优化技术以及既有线与高速铁路运输组织协调匹配技术研究，加快客货运输产品及运输组织技术研究，深化智能交通技术在列车运输组织方面的应用，提高客货运输产品运输组织效率，提升路网能力与综合利用水平。

（2）运营维护技术。研究高速铁路基础设施检养修技术，包括伤损特性、服役状态分析技术以及养护维修关键技术，同时优化修程修制，实现铁路基础设施快速、有效、低成本运营维护，以应对铁路基础设施逐步进入大规模维护周期的发展需求。

（3）节能环保技术。深化研究列车运行操控、直供电、再生能量利用等列车节能减排技术，同时对站区能源智能管控、绿色照明和新型热源替代等站场节能减排应用技术开展研究，进一步发挥高速铁路节能减排优势［4］。

1.3 技术标准体系领域

（1）标准体系建设。制定和完善高速铁路关键装备技术标准，结合高铁运营实践经验和海量数据，优化部分标准的技术要求和指标参数，提升标准的适用性和经济性，体现我国高速铁路国际先进水平，完善我国高速铁路技术标准体系。

（2）标准国际化。加强与UIC、ISO 等主要国际标准组织合作，通过承办铁路国际标准组织重要活动、推进与重点国家高速铁路标准的交流及互认，提升我国高速铁路的话语权和国际影响力［5］。

1.4 基础与前瞻性研究

（1）基础理论。深化高速轮轨关系、振动噪声、空气动力学、弓网关系、电磁兼容等研究。围绕高速铁路方面的重大、共性科技需求，持续开展基础理论研究。

（2）前瞻技术。深化新能源技术应用研究，重点研太阳能、风能、地热能等新型能源技术，以及储能与再生制动技术在铁路领域的应用；大力开展新材料技术研究，积极研究超导材料、高强高导材料以及纳米、碳纤维复合材料、改性工程塑料、绝缘结构材料等工程化应用技术，需要对包括以上内容的前瞻技术超前部署并开展研究。

1.5 高铁“走出去”领域

（1）技术标准适应性和知识产权布局。研究高速铁路工程建设和主要产品技术标准在国外的适应性问题，开展高速铁路关键技术领域知识产权顶层设计和布局，对专利侵权等风险进行分析研究，同时研究高速铁路知识产权海外布局及技术转让策略。

（2）移动装备技术适应性。深化多制式牵引供电及信号系统适配技术研究，宽轨高寒高速动车组技术、高速宽轨转向架以及不同国家制动系统匹配关系、变结构车辆架构等研究，以适应不同目标国环境条件对铁路技术装备性能和可靠性等要求。

（3）运营维护技术适应性。开展国际铁路工程建设、设备、调度、管理及服务等系统集成方法研究，推进新建国际铁路工程联调联试及国际铁路骨干通道跨境运输关键技术研究，研究国际铁路项目可能存在的风险、应对措施，以及铁路“走出去”实施路径、投融资模式、运营管理模式、商务合作模式等［6-7］。

2 高速铁路国际合作现状分析

近年来，随着我国轨道交通系统逐渐完善，为实现“走出去”的国际化目标，我国也加强了轨道交通的国际接轨力度，我国企业与国外知名轨道交通企业开展国际合作的现象越来越普遍，中德、中英、中俄轨道交通技术联合研究的实现，加快了我国轨道交通系统的建设进程。

2.1 中德轨道交通技术联合研发中心

在中华人民共和国科学技术部积极推动和中国中车股份有限公司（简称中国中车）的大力支持下，中车青岛四方机车车辆股份公司（简称四方公司）积极响应国家“走出去”战略，加快全球布局，在2014年第七届中德经济技术合作论坛上，四方公司与德累斯顿工业大学和斯图加特大学签署了“中德轨道交通技术联合研发中心”建设合作协议，以轨道交通车辆智能化前沿技术、新结构、新材料和轻量化技术为切入点，开展技术合作与研究。

2.1.1 中德轨道交通技术(德累斯顿)联合研发中心

四方公司与德累斯顿工业大学共同成立了中德轨道交通技术（德累斯顿）联合研发中心（简称德累斯顿研发中心），并在德国注册实体公司，组织成员还包括德国—中国研发创新联盟、东德复合材料协会、萨克森轨道交通技术协会。德累斯顿研发中心设股东会，中德双方各派1 名董事共同管理，实施部门经理负责制。德累斯顿研发中心已通过DIN ISO 9001：2015 质量管理体系认证［8］。

德累斯顿研发中心主要开展轨道交通轻量化技术研究，拥有研发部和创新工厂，已经具备产研结合能力，将德累斯顿工业大学原有轻量化技术在轨道交通领域进行转化，着重开发适用于高速列车和地铁方面的新型材料以及创新方案和技术。自2015年成立起，德累斯顿研发中心便一直与德累斯顿地区系统轻量化领域的诸多知名企业及科研机构保持着紧密联系，与其协同开展德国境内和国际间（尤其是与中国）最现代化的轨道交通车辆合作项目，在地铁车辆驾驶舱、转向架、车体轻量化方面取得了阶段性成果（见图1、图2）。

图1 轻量化驾驶舱原型设计

图2 碳纤维复合材料转向架

2.1.2 中德轨道交通技术（斯图加特）研究发展中心

中德轨道交通技术（斯图加特）研究发展中心（简称斯图加特研发中心）由四方公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司工程实验室、德国斯图加特大学、德国斯图加特轨道交通工程有限责任公司共同组建。与德累斯顿研发中心实体公司不同，斯图加特研发中心采用注册协会的合作模式。

由于德国公立大学享受德国政府公共财政支持，合作性质被限定为公益性合作，即合资公司的科研成果只能用于公益事业，且所有科研成果必须向社会公开。而采取注册协会的模式，合作性质不会被限定为公益性合作，其研究成果不必向社会公开。注册协会具备独立承接科研项目的资格，四方公司作为协会主要成员（在注册协会中所占席位超过51%）及合作项目的投资方，对科研成果具备所有权及在中国境内与国际市场上进行推广应用的权利。项目投资方所获得的项目成果将以专利（欧洲专利或/中国专利）形式得到保护。若不采用协会合作模式，在中德合作初期直接采用合资公司的合作模式，合资公司的股东在未来若需要发生变更，会涉及到股本、利益分配等问题，且程序复杂。

斯图加特研发中心在成立初期，以较低的运作成本和灵活的运作方式迅速开展项目合作。当斯图加特研发中心承担的科研项目工作产生具体的研究成果并且该成果具备市场前景时，可以选择由协会单独成立独资公司或与四方公司合资成立公司，以公司的形式对协会的科研成果进行转化和市场推广。自2015年成立至今，先后承担了系列中德联合研发项目，例如，建立了轨道车辆技术数据库，探索德国铁路机车车辆技术现状和发展趋势，重点对德国的铁路机车车辆全生命周期管理技术和剩余寿命评估技术进行研究；高速磁浮项目阶段Ⅰ（最高速度600 km/h），利用蒂森克虏伯高速磁浮技术通过开发基于场景的测试试验台，确定、校正和验证最佳悬浮参数，解决了时速600 km 高速磁浮车辆动力学和稳定性问题（见图3）。

图3 600 km/h高速磁浮列车

2.2 中英轨道交通技术联合研发中心

2015年5 月，四方公司与英国帝国理工学院、伯明翰大学、南安普敦大学分别签署了“中英轨道交通技术联合研发中心”框架合作协议［9］，主要通过签署合作协议以及合作备忘录的形式在3所英国高校组建中英轨道交通技术联合研发中心开展科研合作。同时依托科研合作项目，采取短期派驻以及邀请英国高校教授、博士来访交流等形式，培养四方公司国际化工程技术人才和英国高校博士生。

2.3 中俄轨道交通技术联合研发中心

2017年，中车长春轨道客车股份有限公司与莫斯科国立大学（以及全俄铁道运输科学研究院、铁路交通信息自动化和通讯科学研发设计院股份有限公司、动车组研发和设计院股份有限公司、联邦国家企业联邦人权和消费者权益保护监督机构的铁路卫生全俄科学研究院等）在莫斯科共同成立了中俄高铁技术联合研发中心（简称研发中心），研发中心为非法人机构，从事高速列车及相关基础设施的研发、制造和运行等领域合作。主要业务为：

（1）在高速动车组的研发、制造、运用等领域，组织和实施研发工作、工程项目，整合技术标准和要求，同时根据中俄双方先进的经验，培养高水平工程技术人员。

（2）在高速动车组的研发、制造、运用等领域进行经验交流。

（3）组织技术交流和产品本地化。研发中心通过成立集体性机构（管理委员会和执行委员会）提出和实施相关项目并创建试验基地，提出俄罗斯高铁干线建设有利的法律法规，制定工作计划、实施路线，明确优先发展任务并对方案进行审查。双方在工作中获得的知识产权，通过签订独立的协议明确归属权；在执行协议过程中的保密信息，仅限于完成该协议规定的目标，在经信息提供方的同意后，方可转告第三方。

2.4 国际合作现状分析

中英轨道交通技术联合研发中心依托科研合作项目，主要采取短期互派交流的形式，为非法人机构；中俄轨道交通技术联合研发中心与中英轨道交通技术联合研发中心类似，也为非法人机构；中德轨道交通技术研发中心中，德累斯顿研发中心为在德注册实体公司，斯图加特研发中心采用注册协会的合作模式［10］。相较于中英、中俄轨道交通联合研发中心，中德轨道交通技术联合研发中心取得了显著的科技创新成果，包括轻量化驾驶舱原型设计、轻量化转向架、轻量化车体等系列创新成果；研发了应用于轨道交通车辆的无接触式供电技术，600 km/h的高速磁浮车辆动力学和稳定性分析模型为我国高速磁浮的研发提供了有力的技术支撑。

通过对我国轨道交通企业国际合作进行深入调研分析，梳理总结出造成部分国际合作未取得显著科技创新成果的原因：需求侧不明确、合作方寻找困难和合作机制不顺畅。

（1）需求侧不明确。以主机厂为代表的铁路企业专业覆盖面窄，产品较为单一，确定技术创新点，尤其是确定基础性技术的创新需求有难度。

（2）合作方寻找困难。经过我国高速铁路技术的快速发展，现阶段我国高铁技术已经进入并跑和引领阶段，寻找具有绝对优势匹配技术合作方难度加大。

（3）合作机制不顺畅。中外双方由于企业组织模式、法律环境和文化等方面不同对建立顺畅的合作机制造成障碍。

需要针对以上问题进行深入研究，找到适应于我国铁路技术创新国际合作需求的合作主体、合作方式、合作模式，支撑可持续的技术国际合作。

3 技术创新国际合作方式分析比选

3.1 合作主体及方式

3.1.1 合作主体

（1）轨道车辆主机厂。轨道车辆主机厂已形成较为完整的研发、制造和服务体系，建成较完备的技术研发平台、标准规范体系、专业技术人才队伍，研发能力显著。

中国中车拥有高速列车系统集成国家工程实验室、动车组和机车牵引与控制国家重点实验室、国家重载快捷铁路货车工程技术研究中心、国家轨道客车系统集成工程技术研究中心等11 个国家级研发机构和19 家国家级企业技术中心为主体的产品与技术研发体系，9家海外研发中心、50个省部级研发机构、一批专项技术研发中心。中国中车产品技术研发体系涵盖了从嵌入式底层软件技术到应用级控制软件技术，从基础技术、行业共性技术到产品关键技术，从系统集成技术到产品工程化实现技术的全技术链，形成了能够满足我国轨道交通装备制造行业技术产品发展需要的，包括设计分析、计算仿真、试验验证、检验测试、信息情报、创新管理等技术创新保障能力；但其高端产品不足、关键零配件研发能力不足。虽然在车辆生产平台方面优势明显，但专业覆盖面窄，产品较单一，在其他方面优势不明显，不利于引领轨道交通行业全面科技创新。

（2）铁路勘察设计公司。我国已有部分优质的大型勘察设计公司正在逐步向国际性工程公司转变，拥有甲级设计资质，从业务范围单一的铁路勘察设计逐步转变为集勘察设计、工程总包、海外工程、工程监理、工程咨询等全过程业务为一体的综合型企业，设有线路、轨道、地质、路基、桥梁等多个专业，企业规模大，设计综合实力强。但是在现阶段我国铁路勘察设计公司尚未积累足够的具有原创性和自主性的知识产权，也还没有建立起成熟有效的创新研发机制［11］，与国际领先企业合作中，铁路勘察设计公司的科研成果转化能力以及产业化规模相对较弱，在全产业链技术的吸收引进方面无法达到预期效果。

（3）我国高校。高校拥有良好的科研环境，具有获取前沿知识的便利条件；在人才培养方面，企业可以遴选具有培养前途的博士、硕士继续到高校深造；高校对于特定领域的研究较为专业，拥有大量从事科研探索的智力资源、试验场所、时间和精力，能够专心从事研究工作，具有较强的研发团队和研发能力以及较高的、前沿的理论研究水平。但是以高校作为国际合作主体也存在一些问题。高校与企业之间的技术创新合作模式较为单一，目前主要是通过企业委托高校进行产品研发、校企联合开发的方式，更加深入的长期合作机制尚未完全建立；合作深度不够，校企合作缺乏对关键技术的长期持续支持和产品长远规划；资源共享不充分，高校与行业之间的沟通机制障碍，导致技术创新合作很难从产业实际需求和问题出发［12］。

（4）国铁集团直属科研机构。除了轨道车辆主机厂、铁路勘察设计公司以及高校之外，国铁集团直属的科研机构也可以作为合作主体，参与到铁路技术创新国际合作之中，并且具有综合实力强，专业覆盖齐全，在科研、设计、咨询和产业化等方面可实现优势互补，能够参与高速铁路科技攻关和部分设计工作，科研和成果转化能力强等优点。

国铁集团直属科研机构共拥有国家环行铁道试验中心、高速铁路系统试验国家工程实验室、高速铁路轨道技术国家重点实验室、动车组和机车牵引与控制国家重点实验室、轨道交通系统测试国家工程实验室等国家级科技创新平台，拥有在铁路行业内占据重要地位的机车车辆、工务工程、通信信号、客运服务、防灾安全等关键零部件的科技成果转化基地和中国铁路主数据中心。统筹利用我国科技优势资源，与中国科学院、中国工程院、中国地震局、中国气象局等单位签订了战略合作协议。同时积极开展国际科技创新合作，加强国内外跨行业、跨领域科技交流与共享，通过参加国际铁路合作组织（OSJD）、UIC、ISO 等国际性组织，积极参与国际标准制定，并与美国交通技术中心（TTCI）、日本铁道技术综合研究所（RTRI）等20多个国家和地区的铁路科研机构建立了长期联系。

3.1.2 合作方式

（1）双方合作。双方合作通过建立良好沟通协调机制确定创新中心组织机构的发展规模与机构组成，双方合作领域及合作项目等重大事项，易形成更加融洽、务实的合作关系，能够不断完善合作模式，纵深方向创新发展。存在的问题主要是合作双方企业政策、国家文化、法律环境存在一定差异造成的合作障碍。

（2）多方合作。2家以上企业或企业与科研机构之间以技术创新发展为目的达成合作，在风险和成本分担既定基础上，发挥各自优势，共同创新发展。但技术创新过程中的风险较难回避，成本分担、收益分享较难均衡，很容易演变为多方合作内各方之间的商业博弈，进而影响甚至破坏合作目的的达成。

3.2 合作方式比选及建议

根据合作主体和合作方式的不同选择形成以下合作方式的备选方案，将各方案的优势、劣势进行横向比较，同时考虑技术创新不同阶段的需求，以期得到最优的合作方式（见表1）。

表1 高速铁路技术创新国际合作方式比较

技术创新国际合作的开展应该从需求出发，分阶段进行，且在不同阶段采取相适应的合作方式。在现阶段采用双方合作方式，双方合作方式管理简单高效，且铁路行业在前期有采用双方合作方式的国际合作经验基础。同时考虑到国铁集团直属科研机构在科技创新方面的优势，推荐现阶段合作方案为国铁集团直属科研机构与国外企业采用双方合作方式开展技术创新国际合作；在下阶段可寻求采用多方合作方式，在建立起稳固和持续的双方合作之后，可以从技术创新需求出发，增加具有技术创新优势的路内外企业或大学等科研机构共同参与技术创新多方合作（见图4）。

4 技术创新国际合作模式分析比选

4.1 合作模式

（1）项目合作。我国与世界其他国家的交往日益密切，国家之间的合作也逐渐加强，科研院校和企业之间的国际项目合作也逐步成为一种常态，充分体现了国际交流不断加深的趋势。

图4 高速铁路技术创新国际合作方式建议

项目合作是政府、高等院校、科研机构或企业等之间常见的一种合作方式，一般通过开展项目合作进行课题调研、技术咨询与服务、技术攻关以及产品研发等。项目合作模式过程简单、运行机制灵活，是今后开展技术创新和加深合作交流的重要保障。

（2）创新中心。中外合办创新中心的主要内容是中外双方在科学技术、产品研发以及创新孵化等方面开展密切合作与交流，通过资源技术的共享，最终实现创新孵化。

创新中心合作模式的主要优势是充分整合运用双方的战略资源，有利于多方位地进行创新研发。同时创新中心的合作模式十分灵活，运作的可行性好，工作效率高。国际企业、科研机构以及高等院校在国际合作的时候很大程度上会考虑共同成立创新中心，各个国家和地区的高尖端技术通过合办创新中心得到了交流合作，不断取得重大突破，中外合办创新中心在国际创新合作中发挥着越来越重要的作用。

（3）合资公司。合资公司一般定义为由2家公司共同投入资本成立，分别拥有部分股权，并共同分享利润、支出、风险及对该公司的控制权。因此这种合作模式为相互参股合作模式。

合资公司的合作模式主要概述为以下部分：注册资本由双方各自投入一部分资金，然后确定其占公司的股权数。董事会由股东大会选举产生的公司董事组成，合资公司双方各自推荐若干名董事候选。公司若设监事会，监事会由监事组成，合资公司双方各自推荐若干名监事。公司设立经营管理机构，负责公司的日常经营管理工作。综上，合资公司的合作模式主要是合资双方共同决策，但是做出重大决策时需要通过董事会以及监理会，公司的决策机制存在一定的不足。另外，在某些领域，合资公司还存在核心技术知识产权问题［13］。

虽然中外合资公司存在某些不足，但并不能阻碍中外合资公司的发展历程。西方发达国家在某些领域的确领先于我国，因此我国某些产业如汽车、能源、电子通信等都还缺少技术支持，因此合资公司能够弥补这些领域技术不足的缺点。

4.2 合作模式比选及建议

（1）综合比选。高速铁路技术创新的难度很大，仅仅依靠开展项目合作，很难统筹规划布局，无法调动合作参与方的全部优势资源以集中力量进行技术攻关，无法满足高铁技术创新的要求。

创新中心的灵活性高，限制条件少，给高速铁路技术创新发展提供了很大发挥空间。而且近些年来，我国轨道交通企业和国外知名轨道交通企业一起成立了各种创新中心，这些创新中心的运作模式可以为高速铁路技术创新国际合作提供很好的借鉴。现阶段中外共建创新中心无疑是一个最佳选择。

合资公司的内部结构十分复杂，决策过程十分烦琐，不利于各种决策的快速定夺。另外成立合资公司存在股权纠纷、责任划分、债务追缴等诸多问题，不利于技术创新合作的深入发展。在技术创新合作取得稳定产品成果时，可考虑进一步采用合资公司模式，推动新产品量产推广市场。

（2）合作模式建议。综合考虑3种合作模式的特点和适应性，以及技术创新国际合作应该从需求出发、分阶段进行的特点，提出高速铁路技术创新国际合作模式建议。在第一阶段可以采用项目合作模式，进行课题调研、技术咨询等相关工作，在确定符合双方共同利益的新技术、新产品研发项目之后，可成立创新中心，进行技术攻关、产品研发、创新孵化，在产品定型能够实现量产之后，可以考虑成立合资公司进行产品量产和市场拓展；如果在项目合作阶段，合作参与方便发现了可以直接转产的既有成熟技术，则可以考虑直接成立合资公司深入开展合作（见图5）。

图5 高速铁路技术创新国际合作模式建议

5 结束语

随着科技创新速度的日益加快，中国高速铁路领域的核心科技企业有必要进一步深化与国际先进公司的技术创新合作，同时为了充分发挥国际合作在促进我国高速铁路技术进步、增强市场开拓能力等方面的能动作用，选择与我国高速铁路技术创新需求相适应的国际合作模式十分重要。现阶段我国铁路行业技术创新国际合作存在“需求侧不明确”“合作方寻找困难”“合作机制不顺畅”等问题，需要梳理总结我国高速铁路技术创新需求，从技术创新需求出发，根据铁路技术创新不同阶段特点采用不同的合作方式和合作主体，现阶段建议国铁集团直属科研机构与国外知名轨道交通企业展开双方合作，同时建议在不同创新合作阶段采用项目合作、创新中心、合资公司3种不同国际合作模式，以便提升我国高速铁路技术创新国际合作水平。