黃俊輝，中國中車股份有限公司副總工程師。2007年提出并主持CRH3型高寒動車組的研制。2009-2020年間提出自主搭建工業(yè)模塊化通用高速動車組平臺實現(xiàn)時速160-500公里和2輛至20編組及單層雙層動車組同平臺生產(chǎn)的方案，提出依中國國情創(chuàng)新設計9項旅客界面的方案并任總設計師；主持設計和研制出CRH3A型，3X樣車、縱向臥鋪動車組等，縱向臥鋪動車組己在京滬線、京廣-滬昆線上運行，旅客評價極高。2018年獲光華龍騰獎中國貢獻獎金質獎章，所主導設計的工業(yè)化平臺動車組獲中國優(yōu)秀工業(yè)設計大獎-金獎。2019年，所設計的縱向臥鋪車獲中國設計紅星獎——金獎。2019年，獲TIA十佳杰出設計師獎。多次獲中國鐵道學會科學技術獎——特等獎。
黃俊輝總設計師表示，在相當長的一段時間內(nèi)，軌道交通還是絕對主力。中國高鐵運輸?shù)内厔荩酵笤揭獜娬{(diào)它的可靠性、安全性、經(jīng)濟性。沒有可靠性、安全性，就沒有生命力；沒有經(jīng)濟性就無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)濟性的前提是安全性和可靠性，缺一不可。而解決目前高鐵問題的關鍵是觀念的更新，以及體制和機制的改革。體制機制的改革能夠產(chǎn)生真正的市場機制，在市場機制下能不斷提高高鐵效益。“我們作為設計人員，從設計的角度，有機會，也有責任去推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國鐵改革已經(jīng)提出很多年，但機制和體制的創(chuàng)新與改革涉及太多層次和復雜的問題，困難大，需要循序漸進深入探索。”黃俊輝說。
《設計》：中國鐵路面臨著怎樣的轉型升級壓力？
黃俊輝：在全球范圍內(nèi)，高鐵是一個非常小眾的行業(yè)，是軌道交通行業(yè)的一個分支。全世界有21個國家有高鐵，按一列車8輛編組折算的話，全球共5000多列。哪怕是我們鄰國日本，從1964年開行高鐵至今已有56年，現(xiàn)有動車組數(shù)量也僅有700余列，規(guī)模無法航空相比。由于中國幅員遼闊、人口眾多，高鐵引入到中國來以后就發(fā)展成為一個大的行業(yè)。
高鐵的快速發(fā)展，給國家經(jīng)濟注入了活力，也極大地方便了人們的出行。目前，中國高鐵線路的建設及發(fā)展存在巨大的地區(qū)差異，例如京廣線作為一條南北的大貫通干線，以它為界，京廣線以東地區(qū)是天津、山東、浙江、江蘇、福建等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，以西地區(qū)面積廣大，但是經(jīng)濟則相對落后；線路建設里程方面，東部地區(qū)大概占35%，西部地區(qū)占65%；線路使用率方面，東部地區(qū)使用率非常高，達到90%-95%，接近百分之百，有的地區(qū)都已經(jīng)超過了原來設計的能力；反觀西部地區(qū)，最初設計的時候預計三年之后達到50對，但如今5年過去了，才運行30多對。所以說，西部地區(qū)線路長，利用率低。此外，由于建設高鐵連續(xù)多年的巨額投入，使鐵路負債較高并且不斷攀升，每年還本付息負擔很重，依靠鐵路客票收入的利潤償還非常困難。高鐵的可持續(xù)發(fā)展面臨著大幅提高效率和效益、降低成本、合理開行車次、提高西部路網(wǎng)利用率、滿足東部運能需求等諸多要求。
應對這些要求的關鍵在于體制和機制的改革，在于動車組技術創(chuàng)新和運營管理的改革，也在于設計理念的融入，在于人們觀念的更新。所以我們腳踏實地，從供給側改革出發(fā)，提出并實踐驗證了高鐵設計的“中國方案”。
工業(yè)化平臺動車組樣車-3X動車組
《設計》：您曾提到，“中國高鐵是通過引進實現(xiàn)了自主和創(chuàng)新，目前運行的3000多列動車組是在引進動車組原型基礎上做了適應性改進，而不是創(chuàng)新性改進。”何為“適應性改進”？
黃俊輝：中國在最初引進高鐵的時候，采取的是原型引進策略，這樣做的好處是可以減少很多驗證環(huán)節(jié)。因為高鐵載客量龐大，一款新型號高鐵問世，驗證時間非常長，如果沒有絕對把握的話，很難在短期之內(nèi)轉化為運輸能力。在這樣的背景下，基本保持原有的技術和車型不變就是一個最好的選擇。但是高鐵不同于客車和家用轎車，引入到中國以后，也需要在很多方面做適應性的改進。由于標準不同、信號系統(tǒng)不同、應用環(huán)境差異大，我們無法把德國、日本等他國產(chǎn)品直接拿過來用，都需要做適應性改進。在最初引進的時候，由于我方并不掌握核心技術，主要設計都由外國專家執(zhí)行。經(jīng)過幾年運營之后，暴露出了旅客界面、牽引控制系統(tǒng)等多方面的問題。
一是中外高鐵運行頻次不同導致背后支持系統(tǒng)需求存在巨大差異。德國和日本的高鐵列車，平均每列動車組每年運行里程為30萬公里左右，而中國的動車組每年運行里程高達80萬公里，引進的動車組原有的牽引控制、信息存儲、信息處理系統(tǒng)等無法適應我國需要出現(xiàn)了很多問題，例如，動車組運營初期車輛頻繁出現(xiàn)制動故障，中外雙方針對這個新問題開展了一系列摸索和研究，最終找到故障原因，原來是車輛運行超過30萬公里之后，制動系統(tǒng)的存儲器出現(xiàn)命令溢出的問題。
定員133人的雙層二等座車
二是中國還面臨著特殊氣候條件的問題。中國不同于歐洲和日本，有高寒地區(qū)、大風沙塵地區(qū)、高潮濕地區(qū)、南北溫差大等特殊氣象下所形成的特殊地理環(huán)境，針對這些特殊的氣候條件也做了一些改進。例如，日本的高鐵空調(diào)新風口在車底，如果設計不做改進，在我們的路上跑起來，新風口處就容易粘滿灰塵，影響車內(nèi)空氣質量，日本因其是海洋性氣候，空氣濕潤，高鐵軌道非常干凈，運行多年也不會出現(xiàn)中國面臨的問題。為了實現(xiàn)高鐵的適應性引進，我們針對每一個批次展開了研究和適應性改進。
三是在旅客界面方面也需要考慮中國國情。中國人口眾多，人口密度大。與我們?nèi)丝谔卣飨喾碌娜毡镜母哞F旅客界面，二等座車是2+3的設計，即一排座坐五個人，過道兩側分別是兩個人和三個人坐在一起。而德國不同，他的二等座車旅客界面為2+2的設計，即一排座坐四個人，過道兩側分別設置2個座椅。如果我們的車廂也是2+2設計的話，定員就會減少很多，必然導致運營成本居高不下，所以我們采用了跟日本相同的2+3的設計。也就是說，從德國引進的高鐵需要在旅客界面方面進行較大程度的適應性改進。
可用于高鐵環(huán)游萬公里的坐臥轉換車廂
《設計》：在2019年的一次論壇上，您曾這樣描述中車的設計，“我們的設計不僅是創(chuàng)新，更是為了保障安全、可靠、實用、經(jīng)濟的運行；不僅是創(chuàng)造，更是為了追求先進的、人性化的、合情合理的設計；不僅是發(fā)明，更是為了人們充分享受有風景、有尊嚴、舒適的旅行；不僅是發(fā)現(xiàn)，更是為了探索美好的技術境界的，自主自強的，為更好而努力！”足見高鐵與通常的工業(yè)設計產(chǎn)品的不同，在如此高的科學技術含量面前，設計是如何與之相結合并體現(xiàn)其價值的？
黃俊輝：由于客流、運行里程以及自然環(huán)境等方面的差異，既有動車組采用的是適應性改進策略。但是，我們通過多年的運用經(jīng)驗總結，所考慮的還有更深層的東西。
一是高鐵運行成本高。從動車保有量上來看，現(xiàn)在全世界動車組共計約5000多列，其中中國保有3000多列，占全世界動車組總數(shù)的60%以上；從運營里程來看，全世界高鐵的運營里程大概4萬多公里，而中國為3萬多公里。從這兩個因素來看，中國絕對是高鐵大國。在這樣的背景下，我們需要充分考慮高鐵運行成本等經(jīng)濟性問題。
二是高鐵票價較低，短期內(nèi)難以提升，難以覆蓋運營成本。目前沒有人會說中國的高鐵票價便宜，與國民收入相比，甚至可以說貴。如果我們的票價繼續(xù)提升到德國和日本的水平，就會喪失高鐵的經(jīng)濟性。例如，目前北京到上海的高鐵二等座票價是553，一等座票價933，如果按照里程提升到德國和日本的票價水平，大概需要2000塊錢，而這個價位經(jīng)常可以買到北京到上海的飛機頭等艙，高鐵和動車就無法體現(xiàn)出其經(jīng)濟性。中國高鐵一定要是大眾化的，如果不能實現(xiàn)大眾化，就沒有存在的價值。從這個角度來說，現(xiàn)在票價應該說還算合理。但在目前這個票價的基礎上想持續(xù)運營、攤薄成本是有困難的。
三是財政面臨較大壓力。中國國家鐵路集團有限公司目前的負債超5.4萬億，剔除其他影響因素的前提下，每年需要償還四千億到六千億的本息。例如，2018年我國高鐵的客票收入是2200億，利潤更是微乎其微，所以未來中國高鐵的持續(xù)改進和增長，是無法完全通過客票收入維持的，這意味著我們的國家財政和地方財政會面臨較大的負擔。反觀國外，日本高鐵最初也是國家運營，從1964年一直運營到1987年，但是由于債務負擔過大，一度達到GDP的10%，運營非常困難，日本最終通過國鐵民營的改革路徑來緩解問題。目前日本鐵路的主要收入來源是房地產(chǎn)以及第三產(chǎn)業(yè)，如果純靠高鐵客票收入也是支撐不了日本高鐵的運營成本的。所以，我們可以通過工業(yè)設計，增加高鐵的運營收入，幫助國家財政和地方財政減輕一部分負擔和壓力，這是我國高鐵長期發(fā)展的一個源動力。那么，如何通過設計的改進確保高鐵的持續(xù)向好運營呢？
上層為餐廳和廚房、下層為貨艙的餐貨合造車
目前我國引進的高鐵車有兩種配置方式，分別是8輛編組和16輛編組。在動車組運行時，每一節(jié)車廂都承擔著整體中的一部分功能，仿佛人的五臟六腑一樣被分配到各節(jié)車廂中，哪部分壞掉都會造成很大的困擾。哪怕是一塊玻璃裂了，列車都無法運營：一個側窗玻璃的維修需要2天，一個風擋玻璃維修需要15天。但是如果動力、制動或者信息控制等高技術性的系統(tǒng)出現(xiàn)問題，維修時間往往需要幾個月甚至半年時間。設想一下，如果是16輛編組的高鐵出現(xiàn)這樣的技術性問題怎么辦？所以，為了維持列車的持續(xù)高效運營，在非節(jié)假日期間，動車組檢修維護的工作量非常大：我國動車組的保有量在3000多列，在線路上運營的僅有2000多列，剩余接近30%的動車組是作為維修中轉備用的，占比非常大。因此，我們的列車存在前期投入高、利用率低、運營成本大等問題。那么為什么國外要如此設計高鐵和動車呢？因為國外的保有量小，設計一種模式就可以保持不變。但我們的列車保有規(guī)模大，并形成了一個產(chǎn)業(yè)。按照規(guī)劃，未來我國動車組會增加至5000列。5000多列列車的維護、維修和零部件更新等將塑造一個上千億規(guī)模的產(chǎn)業(yè)市場。為確保這個大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要盡早、盡快實現(xiàn)標準化、集成化、規(guī)模化、工業(yè)平臺化，才能夠產(chǎn)生最大的效益。如果采用工業(yè)平臺的概念，就不需要保留30%的運力做中轉備用了；過去需要買3000列車，現(xiàn)在買2400就可以了，可以節(jié)省很多的固定資產(chǎn)投入。固定資產(chǎn)投入減少了，動車組的檢修費用率可大幅下降40%左右，經(jīng)濟效益非常可觀。
從設計的角度來講，我們提出的可變編組的概念，第一是通過搭建動車組工業(yè)化平臺實現(xiàn)更多的標準化，即實現(xiàn)接口的標準化，實現(xiàn)主要系統(tǒng)和主要零部件的單元化、集成化。通過標準化、模塊化、單元化，可以實現(xiàn)列車的自由組合、生產(chǎn)和制造，也可以實現(xiàn)維修過程的快捷化。壞掉的零部件可以馬上換掉，比如說頭車壞了，或者是牽引、信號系統(tǒng)壞了，可以通過更換實現(xiàn)快速維修。此外，由于列車的速度等級不同、編組數(shù)量不同，通過工業(yè)平臺也可以實現(xiàn)可變編組。比如說8輛編組的既有動車，是由4個動力車和4個無動力拖車組成的，拖車要替動力車背設備，所以編組的數(shù)量和動力配置是相對較固定的。但是在工業(yè)平臺上，可以讓動力車自身具備牽引和驅動功能，速度需求高的話可以多配動力車：要跑350公里/小時可以4動4拖，要跑250公里/小時可以2動6拖，要跑160公里/小時，就可以1動5拖。在可變編組的概念下，可以確保工廠的車輛定制化組合和高效生產(chǎn)，只要更新修正軟件就可以了。由于動車零部件是集成化設計，未來有新技術誕生和應用就可以更換和升級集成部分。舉個例子，為什么計算機行業(yè)發(fā)展這么快？因為計算機行業(yè)從一開始就實現(xiàn)了標準化。每個人都可以根據(jù)自身需求去攢機，要內(nèi)存大一點或者速度快一點等都可以實現(xiàn)。如果沒有標準化，大家五花八門，計算機行業(yè)發(fā)展就非常困難。現(xiàn)在它實現(xiàn)了標準化和高度集成之后，就可以確保實現(xiàn)市場最大化。這個概念就是動車組工業(yè)化平臺的概念。
這樣的設計解決方法非常適用于中國。東部地區(qū)客流大，需要把16編組的車加一輛變成17輛車，其實這樣做是需要犧牲很多技術指標的。如果是可變編組的話，加到20輛都可以，只需要更新修正軟件。動車組可變編組有巨大的市場需求，在經(jīng)濟發(fā)達、人口密度大的地區(qū)需要大編組的，尤其是長大干線，受制于列車時間間隔，同樣是運行三趟車，大編組的動車組將降低線路使用費用，減少線路占用等問題，最終極大地降低運營成本，增加利潤，減輕國家和地方的財政負擔。
第二，這也是一個創(chuàng)新的概念。高鐵每一個批次研究的周期非常長，一般來講，在國外更新要10年的時間。我國從2006年開始動車組引進，到復興號也花費了將近10年的時間進行實踐，尤其是中間驗證的時間非常長。如果用可變編組和工業(yè)平臺的辦法，很多已經(jīng)驗證過并且得到成熟應用的技術和模塊無需驗證，只需要去驗證新的東西，升級潛力更大，應用范圍更廣，減少每一次升級的阻礙。批量生產(chǎn)之后很容易實現(xiàn)規(guī)模化、穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟性。這就是創(chuàng)新，而非優(yōu)化。也就是說，我們不僅僅是為了創(chuàng)新，實際是要解決問題，也是為更好而努力。
第三，可變編組的設計是提升中國高鐵盈利能力的一條具有重大經(jīng)濟價值的路徑。在可變編組的概念下實現(xiàn)動車的高度集成之后，就可以解放拖車，拖車可以用來安置大量旅客，就可以考慮把拖車改成雙層的以提高運能。現(xiàn)在的16輛編組，定員1100人，在可變編組概念下設計成雙層車模式，定員最低可以提升至1500人到1600人，最大可以提高至2100人。同樣的16輛編組，因為解放了拖車并設計成雙層，動車組運能可以提升50%。這50%的運能并沒有線路使用費、能耗，以及額外的服務投入，純粹就是利潤。這樣的設計使運能提升了百分之四五十，也就是說，運行兩列車可以實現(xiàn)運行三列車的載客量。在運行繁忙的線路上，與原先運行三列車相比，運行兩列車獲得的利潤是原來三列車的幾倍：我們假定客票收入的90%是成本支出，利潤是10%；在原有利潤基礎上多了50%，相當于利潤增加400%-500%。因此可以說，工業(yè)平臺的設計對解決中國高鐵持續(xù)的虧損，促進行業(yè)進步，有著巨大的價值。
定每人都擁有獨立空間的縱向臥鋪車，定員60人，定員增加50%
《設計》：中國高鐵車廂的設計有怎樣的國情特色？
黃俊輝：我們根據(jù)中國的國情和民情，設想了很多種方案來滿足人民出行的需求。
一是要解決客流量大的干線的運力問題。中國單層列車旅客界面是2+3的模式，全世界基本上都是這樣。而雙層車在國外尤其在德國、法國城際間非常常見，法國TGV系列的時速高達360公里，運行效率極高。它這么高的速度，這么大的牽引力，如果每次乘客太少就會造成浪費，如果能多拉一些乘客，效益就會好很多。在線路繁忙地區(qū)面臨運行能力不夠、線路飽和的問題，無法加車，即使依然有旅客；如果再修一條軌道，將面臨巨大的成本維護費用。所以，挖掘、提高高鐵效率最好的辦法就是改變設計，設計本身對高鐵將產(chǎn)生直接價值。在一些車輛載客飽和、運營能力提升有限的干線和一些城際客流大、旅客通行量大的地方，應該采用雙層車，既可以解決旅客運載能力不足的問題，又可以提升收入。
二是可以通過高鐵旅游車的設計，深度助力西部經(jīng)濟開發(fā)。西部地區(qū)有400多個國家級景點，擁有壯麗的山川河流，但是由于交通不便，飛機、高鐵和汽車較少，如果能夠開通高鐵旅游車連接這些國家級景點，將對西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生帶動作用。這樣的高鐵旅游車在設計的時候，不應該是高檔的，而應該是通用型、大眾化的，一個車定員500人左右。
根據(jù)住建部的數(shù)據(jù)，截至2016年底，我國城區(qū)人口100萬以上的城市共有88個，超過幾百萬、上千萬的城市也有很多，這些城市加起來不少于100個。我們假設這100多個城市一天發(fā)出去一列車，就有100列。環(huán)游一圈，8個景點，共計1萬公里，需要一個星期。價格親民的情況下，自然可以吸引很多人，更何況全世界人民都希望能乘著高鐵欣賞中國的壯麗河山。為此我們開發(fā)了坐臥轉換車，上鋪下坐，能住能游，白天是座，晚上是鋪，主要就是用來開發(fā)西部的旅游資源，我們設想稱它為“中國萬公里高鐵游”。當它用于臥鋪或者是旅游車的時候，是40個定員；如果把它變成座位的話，就變成80個定員，已經(jīng)非常接近標準二等座。但是這車比二等座要舒服，因為是卡座，空間很寬敞，定員還是80。這車可以晚上臥鋪去，白天坐著回來，車的利用率翻了一倍。過去是晚上臥鋪去，停一天，第二天晚上回；現(xiàn)在是晚上臥鋪去，白天坐回來，或者白天在當?shù)貛装俟锓秶掏具\輸，可以很大程度上提高運營效率。
定員45人的VIP座椅，定員提升87%
中國有接近3億的退休職工，他們有著強烈的旅游需求，新馬泰等是他們的熱門旅游目的地。如果我們開通這樣的高鐵旅游線路，能夠吸引2億到3億的退休人員及外國游客到中國乘坐高鐵旅游。如果一年能夠有幾千萬人前去旅游，就是對西部經(jīng)濟發(fā)展最大的支持。我們知道西部地區(qū)生態(tài)脆弱，對西部最大的支持就是利用地緣資源，也就是山川大河等國家級景點，這是全球絕無僅有的自然資源。“中國萬公里高鐵游”是對西部長遠發(fā)展的深遠支持，設想一個100萬人口的城市加上所輻射的縣鄉(xiāng)村，會達到幾百萬人口。我們按300萬人口來算，一天有幾百人出去旅游，萬分之一的可能性，是完全有可能的。而且我們計劃走一圈轉8個景點，西部地區(qū)可能有幾百個景點，一次是看不完的。所以我覺得這個設計是有潛力的。
上次我們把這個想法分享給幾個有名的經(jīng)濟學家，他們非常認可，認為非常有價值，而且我們已經(jīng)把這款車設計出來了。我們設計一節(jié)車廂40個定員，在車上大家可躺、可坐、可觀風景，每一個空間都是獨立的，價格親民，可家庭出行。
三是可以通過高鐵運能資源的設計和開發(fā)，加速快遞、集裝箱管理等第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年，中國的快遞業(yè)收入達到7000億規(guī)模，通過鐵路實現(xiàn)的僅有3億左右，占比大概不到萬分之五。如果開發(fā)高鐵快遞運輸形式，將會對整個國家社會形態(tài)的改變產(chǎn)生巨大作用，提高中國經(jīng)濟社會的效率。就像剛才所說的，通過動車組工業(yè)化平臺的設計可以把拖車解放出來，拖車也可以設計成雙層，可以拉客，也可以拉貨。我們可以把某一列車上的某一節(jié)、某兩節(jié)的下層設計成快遞貨倉，不占用任何資源，沒有能耗。我們可以改良餐車設計，餐車的上層，所有功能保留，而且比原來加強，適合長途運輸，可以炒菜，可以給旅客提供更多的服務。底倉60立方米可以存放8噸貨。如果能夠有相配套的集裝箱，如果能夠對所有的集裝箱進行監(jiān)控，能夠實現(xiàn)各種冷熱鏈的功能，哪怕是集裝箱本身都可以成為一個產(chǎn)業(yè)。試想，我們3000列動車組，一列車設計一節(jié)帶貨運底倉的車廂，就有3000節(jié)，一節(jié)車廂同時運送10個集裝箱，那么我們總共需要3萬個集裝箱。我們至少需要20倍的周轉量，也就是要有60萬個小集裝箱在中國大地上智能地周轉著。我們將采用5G技術，隨時獲取運輸貨品的信息：什么物品，溫度是多少，實時位置等，我們可以運輸醫(yī)療的、科研的、工業(yè)的東西，熱的冷的都可以運輸。如果我們發(fā)車間隔是5分鐘一趟，那么從上海訂了貨以后4小時就可以到北京。這一塊沒有能耗、沒有占用任何鐵路資源、沒有線路使用費。我們的效率、速度甚至比航空要高很多，按航空的價錢去測算，一年收入可以達到2000億。現(xiàn)在3000多列動車，每年客票收入也就2000多億。我們只增加一個設計，就可以額外增加2000億收入。如果再增加一部分短途運輸?shù)模赡苡至硗庠黾硬恢?000億，這就是第三產(chǎn)業(yè)，就是這60萬集裝箱的管理，60萬集裝箱的運輸，馬上就盤活至少有3000億到4000億的第三產(chǎn)業(yè)市場。
可以實現(xiàn)2組6人會議模式的頭車商務區(qū)
《設計》：在保障運力和效益的前提下，如何提高乘坐的舒適度？
黃俊輝：臥鋪車和VIP座的設計也可以讓老百姓舒服，讓國家有收入，服務于中國的經(jīng)濟社會發(fā)展。
一個是中國的幅員遼闊造就了中國人的鐵路臥鋪情節(jié)。過去一提到要出差，就會問是否是臥鋪。因為過去火車慢，一走就需要20多個小時。今天高鐵速度快，不需要這么長時間。但是中國高鐵八縱八橫，依然有很多地區(qū)間行程要超過5個小時。而且因為東部比較發(fā)達，西部、北部地區(qū)的人都希望往東部走，但是從很多西部、北部的地級市到東邊的航班非常少，有些人能不去就會選擇不去。但是火車的開通，將對飛機航運產(chǎn)生支撐作用，兩者之間并非競爭關系。例如，從西部的某一個地級市到東部沿海，兩天或者一天一架航班，大家能不去就不去了，因為不一定能買到回來的票，但是如果每天再有兩趟火車，人們出行的概率就會增加。可以說，高鐵的開行，可以極大地促進東西部的交流。
再比如說北京到上海。2006年，北京到上海的航班一天有31班，因為屬于國內(nèi)的短途，基本上都是波音737或者空客320級別的，只有100多個座位。高鐵開通之后的第1年，民航系統(tǒng)非常緊張，怕客流流失，因為高鐵票便宜且往返車次非常多。而實際上，從2011年開通高鐵到現(xiàn)在已經(jīng)9年時間，現(xiàn)在北京和上海之間直達的高鐵從過去一天不到10對車次到現(xiàn)在的50對車次，飛機航班則從31個增加到67個，而且基本上都是787以及330系列的飛機。究其原因，是由于高鐵的開通促進了北京和上海之間交流的緊密度，也促進了兩地之間的通勤狀態(tài)。所以我認為，高鐵和飛機之間是相互支撐的關系，而且北京和上海之間的航線也是黃金線，高鐵的黃金線也是京滬鐵路，雖然只有1000多公里，但去年收入達到260億，也就是說，京滬鐵路里程占全國高鐵線路總里程的1/25，但收入?yún)s占高鐵總收入的1/8。
社會在進步，人們對臥鋪的需求不同于以前。再比如，北京到廣州距離2300公里，高鐵直達要9到11個小時，一直坐著會讓人非常疲勞，所以白天購買從北京到廣州直達客票的旅客不到5%，基本上都是中途上下，但是北京到廣州每天晚上有5趟臥鋪，基本上會滿員。西部地區(qū)有上百個城市，大家都希望到北京、上海，如果一個百萬人口的城市每天晚上能開通一個臥鋪車的話，就更加方便。因為北京到廣州坐飛機前后大概需要6個小時，坐高鐵9個小時。但是高鐵如果是晚上運行，旅客白天辦完事，晚上就可以坐高鐵臥鋪返回，但是坐飛機無論如何都要在廣州休息一晚，成本會提高，交流效率會降低。如果高鐵臥鋪可以確保每個人都有獨立空間，而不是說這4個人一個包房，將會非常有意義。我們現(xiàn)在已經(jīng)有3輛具有獨立空間的高鐵臥鋪車在線路上運營，它是有發(fā)展前景的，而且我們做了很多調(diào)研，大家的認可度都非常高。
從經(jīng)濟效益來看，原來臥鋪車是40個定員，現(xiàn)在60個定員，定員總列數(shù)增加了53%。這一輛車在42天的時間里邊比別的列車多增加收入850萬。所以說設計可以提升人們的生活品質、旅游的品質：過去三層鋪40個定員，現(xiàn)在兩層鋪60個定員，每個人都是獨立的，一方面讓每一個人可以有一個自主的空間，另一方面定員增加50%，這意味著票價可以降30%，就可以增加高鐵在長大線路上運行的可能。
二是可以通過優(yōu)化VIP座和頭車商務區(qū)的設計，提升運力、經(jīng)濟收入和旅客舒適度。我們在考慮提升旅客舒適度的同時，也一定要考慮票價是否在老百姓可承受區(qū)間。現(xiàn)在的VIP座定員是24人，一等座是50個定員，二等座是80個定員，VIP座的價格幾乎接近二等座的3-4倍，而且資源占用非常大。我們要尊重市場需求，也要考慮到人民的需要，所以我們新設計的VIP座的座椅可以確保兩人間距達到460毫米，達到公共場所兩個人的社交距離要求的同時，定員增加到45人，接近一等座，但可以保持橫躺的空間設計。這個設計的好處，一是可以降低票價，在淡季降價50%，可以吸引很多老百姓；二是定員增加87%，可以充分挖掘運能；三是旅客體驗較原來舒服很多；四是可以確保在旺季票價恢復之后增加87%的收入，這個收入100%是利潤。如果全國3000列動車組，每一列動車組都能挖掘出頭等艙來，將會增加幾百億的收入，這幾百億也是純利潤。就這一項，比現(xiàn)在高鐵2200億收入的利潤還要高。這個完全是可以做到的。
我們也在京滬線進行過調(diào)研，75%的乘客是商務目的，現(xiàn)在招標項目也多，投資項目又多，如果有4-8個人同行，有商務空間的話，路程上的5個小時就可以討論問題、研究問題。現(xiàn)在高鐵車上頭等艙觀光區(qū)有5個座，大家分著坐，也沒有什么功能性，如果改成有VIP性質的商務空間，就會有人把他們包下來進行商務會談。我們通過工業(yè)設計，將商務區(qū)的座椅進行多功能化，如果當VIP座，就可以是4個定員，每個人兩把椅子，可正坐、可反坐、可躺著。運力緊張情況下可以做一等座用，就是8個定員。如果把椅子都連上，就是12個人的會議室。
三是對于乘客來說，方便比快更重要。在我國邊遠地區(qū)或者經(jīng)濟落后地區(qū)，高鐵動車的客流量較小。例如蘭新鐵路，運行的是8輛編組的車，是高鐵的最小編組。目前是每天蘭州到烏魯木齊有4趟車，上午2趟，下午2趟，乘客會感覺不方便，在需要等待三小時才能坐上高鐵的情況下，自然更愿意選擇乘坐飛機。但如果按短編組運行，采用4輛編組的列車，上午4趟，下午4趟，確保白天一個小時一趟車，乘客覺得方便就會選擇火車。為什么北京到上海的線路那么繁忙？因為十幾分鐘一趟車，帶給乘客非常方便的體驗，大家隨時都可以走；反之如果采用大編組的，一次能夠拉2萬人，一等等半天時間，沒有乘客會愿意去坐。其實兩地之間車次越少乘客越少，在線路設計上增加運行次數(shù)、縮短運行間隔，也會吸引很多乘客。
而且，對于乘客來說，客車線路的認知培養(yǎng)需要很長時間，鐵路市場客流的培養(yǎng)也需要很多年甚至幾十年。你會發(fā)現(xiàn)，常坐的火車車次幾十年都沒改過，而且運行時間點都差不多，因為旅客習慣了這個車次，突然改了以后，人們就找不著它了，找不著就不坐了，不坐了下次就換其他交通方式了，慢慢的這列車就沒有乘客了。所以，培養(yǎng)一個客流需要好多年。這一點國內(nèi)外是一致的，某一個時間點的某一個車次的列車運營是不改的，連車次號都不改。
廣受旅客好評的D311/D312次縱向臥鋪列車
《設計》：在參與高鐵設計的過程中，您遇到過最大的挑戰(zhàn)是什么，最終的解決方案是怎樣的？
黃俊輝：解決目前高鐵問題的關鍵是觀念的更新，是體制和機制的改革。體制機制的改革能夠產(chǎn)生真正的市場機制，在市場機制下能不斷提高高鐵效益。我們作為設計人員，從設計的角度，有機會，也有責任去推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國鐵改革已經(jīng)提出很多年，但機制和體制的創(chuàng)新與改革涉及太多層次和復雜的問題，困難大，需要循序漸進深入探索。
其實我們的設計既可以提高鐵路利潤，減少固定資產(chǎn)投入，又能提升老百姓的乘坐體驗，是好東西。這里邊最需要什么呢？最需要觀念的改變、思維的改變。現(xiàn)在有很多公認的好設計想推廣也很難，因為一來不是主流設計，二來很多人的觀念很難改變。大部分人很喜歡這個車的設計，我自己坐了12次，覺得是質的變化。整個旅途中，自己一個獨立的窗戶，把鋪簾一拉，6面都是封閉的，自己可以看電視，聽音樂，看風景，還可以睡覺，可以調(diào)空調(diào)，非常舒服。
《設計》：中國高鐵設計的技術和設計在國際上處于怎樣的水平？這張對外經(jīng)濟技術合作的“金名片”中，設計的含金量有幾成？
黃俊輝：我們把上述的幾種設想的每一個設想都造了一節(jié)，攢成一列，由中車唐山公司制造，定名叫3X。X既意味著神秘和高端，又意味著不確定。這里頭擁有太多的創(chuàng)新技術，獲得的專利有80項，發(fā)明類的專利有二三十個。這些設計和技術在國際上都是頂級的。
舉一個例子。我們知道這個設計不是技術性設計，但這個設計的改變，會對中國高鐵產(chǎn)生深遠影響，一是可以增強對高鐵動車組產(chǎn)業(yè)的支撐作用，二是可以增加收入，減輕國家財政和地方財政的負擔；三是可以提升邊遠地區(qū)到東部的運輸能力，促進西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。旅游車是適合中國國情的一種設計；臥鋪是改變思維的一種設計；雙層車也是全新設計，就是要開動腦筋探尋更合理的空間利用。雙層車造完以后，2017年左右，美國東南賓夕法尼亞交通局過來看了之后第一時間跟我們簽訂了采購意向，后來在招標中以技術優(yōu)勢勝出，這是中國高鐵第1次出口北美。要知道，實際上雙層車不是我們的強項，歐美才更擅長設計雙層車，在這種情況下，費城跟我們簽訂的雙層車基礎訂單達到45列，1.4億美元。
另外就是可變編組的動車組工業(yè)化平臺的概念。西門子和德鐵看過之后，認為工業(yè)平臺的概念是可行的，于是德鐵向西門子訂購300列，要求按中國方案來。但是其實這個設計從整列固定編組到單元集成是有難度的，因為重量限制、長度限制實現(xiàn)起來困難重重。我國高鐵線路，要求每節(jié)車廂每一個車軸靜載荷不能超過17噸，也就是說，加上乘客和裝備不能超過68噸，長度不能超過26米。我們經(jīng)過反復測算，把列車的軸重降到了17噸，用同樣的方法，把體積也降下來了。所以現(xiàn)在的車與復興號具有同樣的長度和寬度，重量也一樣。而德國的車長度是28米，軸重是18噸，這在一定程度上講是不允許的。德鐵也面臨經(jīng)濟性考慮，應用可變編組之后，長點、重點都可以，對他們來說經(jīng)濟性更重要。此外，德國也有一個基礎編組，有些主要設備放在上面，但是它的基礎編組始于5輛車，只能在5輛車的基礎上加，從5輛一直可以加到14個，而我們的設計可以從1輛加到20輛。
2017年11月，德鐵派了他們的運營總裁、技術總裁和采購總裁，帶了6個部長到中車唐山公司去看這車，看完之后運營總裁說了一句話，“我們過去只知道中國制造，今年才知道什么叫中國創(chuàng)造。”所以德鐵要求一定使用這種車。其實他是可以用的，因為我們沒有申請國際專利。美國人、德國人使用這個設計，也反向證明我們是對的。我們通過這個方法間接證明這個設計的先進性，證明我們在國際上是領先的。
《設計》：中國智造在5G時代要實現(xiàn)對國外的趕超，科技的發(fā)展占據(jù)了核心位置，那么設計的價值應如何體現(xiàn)？
黃俊輝：我覺得5G可能會跟今后高鐵的控制系統(tǒng)、牽引控制、自我診斷系統(tǒng)、自我監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)有關。5G設備是一種通道和手段，未來可以通過5G的高效高速來實現(xiàn)動車組運行安全和監(jiān)控的智能化，提升效率。現(xiàn)在我們車上網(wǎng)絡控制冗余量一直不夠，所以好多網(wǎng)絡都是獨立的。比如工業(yè)平臺的車過去是連在一起，現(xiàn)在受制于控制網(wǎng)絡的影響，我們把它獨立出來，牽引是一個獨立的網(wǎng)絡，列控也是一個獨立的網(wǎng)絡，就是因為原來通訊的容量不夠。通過5G技術可以使動車組的控制更快、更準，尤其是可以給監(jiān)控系統(tǒng)增加控制通道。比如過去4G可能一根線收到1000個信號，5G可能達到1萬個。高鐵本身的自我檢測、自我監(jiān)控、自我診斷和自我安保，將是今后5G在動車組上最大應用。
5G也可以協(xié)助我們增加很多對旅客的服務。尤其是快遞運輸方面，車上的小型集裝箱在使用過程中可以通過5G定位和監(jiān)控，用戶就可以知道車到了哪里，可以控制集裝箱的狀態(tài)等。還可以根據(jù)客戶的需求去定制化一些服務，比如有些工業(yè)產(chǎn)品一定要在-18攝氏度的情況下才能夠運輸，運輸不了就生產(chǎn)不了。
通過5G的技術對整個列車的狀態(tài)監(jiān)控、實現(xiàn)自我智能監(jiān)控將有著巨大的空間。但是現(xiàn)在很難大規(guī)模使用，高鐵不敢用太先進的技術，而要用最可靠的技術。需要等到5G技術非常可靠的時候才能在高鐵上大規(guī)模應用。
《設計》：在您看來，未來中國列車/軌道交通設計的趨勢是怎樣的？
黃俊輝：我認為在我們能看到的未來的二三十年，軌道、輪軌關系還是主流的。管道運輸只能作為科學實驗，從科學原理上都能講得通，但是真正達到能夠運載人的階段，還需要很長時間。從科學實驗的角度來講，管道運輸跑三千公里、三萬公里沒問題，但是真要作為一個常規(guī)交通工具載人的時候，還面臨諸多困難，需要做好多設備的驗證，也有好多應用層面上的技術性問題，比如除了載人，還需要考慮救援等一系列問題。我還是很期待能早日看到這種創(chuàng)新性產(chǎn)品的應用的。
在相當長的一段時間內(nèi)，軌道交通還是絕對主力。中國高鐵運輸?shù)内厔荩酵笤揭獜娬{(diào)它的可靠性、安全性、經(jīng)濟性。沒有可靠性、安全性，就沒有生命力；沒有經(jīng)濟性就無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)濟性的前提是安全性和可靠性，缺一不可。