2025轨道交通展：当创新让位于售卖，中国如何打破技术壁垒？
导读：2025年7月8日，盛夏的北京雨过天晴、山明水净。位于北四环奥体中心的国家会展中心内人头攒动，热闹非凡。这里正在举办每两年一次的现代工业的盛会-轨道交通现代化装备展。来自国内外的轨道交通装备相关的全行业的企业齐聚于此，争先恐后地向客户、同行、潜在买家和所有的参展嘉宾展示他们的产品。
一、铁路技术装备展览会现场
据报道，本届铁路展展览规模达4万平方米，设机车车辆、工程建造/基础设施、通信信号、智能化/信息化、客货运输、牵引供电、安全保障、养护维修、节能环保、前沿技术等十个板块。来自中国、德国、法国、美国、奥地利、荷兰、西班牙、韩国、日本、瑞士、新加坡、意大利、芬兰、中国香港等超过14个国家(地区)参展，参展企业总数共521家，汇聚了铁路全产业链的最新技术、装备及解决方案，全景呈现了全球铁路科技的最新创新成果。
我随着人流从展厅的E1入口进入，首先映入眼帘的国际知名的欧美大厂如西门子、阿尔斯通、福斯罗、克诺尔等参展商很是抢眼，国内的中国中车、智奇、铁科院等单位的展厅也华丽、大气。
本次展会的参展商和展品实在琳琅满目，从机车的轮对、轨道、驱动齿轮箱、轴承、紧固件、预紧工具等机械产品到控制系统、软件、电气设备等应有尽有。
但是，遍游整个正厅，看完整个展会的全部展品，我有一种感受，那就是展会已经从技术展示、创新展示变成产品售卖了。
二、西方为什么不公开他们技术方案
因为，2023年的上一届展会我也去参观过，还有印象。而本次展会的展品相比两年前没有任何创新，没有看到新的技术创新方案展示和创新的产品模型。西门子一直宣传它的创新产品Velaro高铁列车，但也只是在显示屏上播放这个车外形，至于它的传动系统和转向架结构却对观众守口如瓶。西门子的Velaro列车线路实验都完成了，为什么还不公开它的技术方案呢？我认为原因就是我们东方人的学习能力太强了，德国企业要保证自己的产品与竞争对手具有至少一代的差距优势。
三、如何追赶并超越发达国家
既然是自由竞争的时代，发达国家想一直在技术上领先我们，而我们在尊重知识产权的前提下也有权利去追赶并超越他们，并且也是必须有这个目标，否则纯粹靠降本和大的体量是永远无法跟他们竞争的。
但是如何超越呢？我认为可以从两个方向上去努力：
第一、从原理上对产品设计进行重新认识。
为什么说重新认识？因为我们之前的设计：
要么是根据标准或经验进行的，要么是采用老旧、过时的理论，要么是直接使用软件得到结果，而这些还不能算是完全的自主设计开发。因此，我认为我们要对产品设计重新认识，这一点我们再细分为三方面来论述。
首先，标准是最低的要求，是底线，符合标准的产品仅仅是产品开发的必要条件而不是充分条件，满足标准要求并不保证是高质量的产品，高质量的产品是靠实际应用中的表现来定义的。我们设计开发的产品不能仅仅满足底线、最低层次的要求，而应该在满足标准的同时要更加高于标准、严于标准、优于标准。德国的产品基本上都是高于标准要求的。
笔者曾在德国工厂车间
我以在德国工作的亲身经验证实，德国的标准制定主力都是相关企业的技术专家，他们根据自己企业的设计、研发、生产能力制定出低于企业内部标准的标准作为DIN标准，从而又被EN, ISO等标准所引用，而这个企业本身却还有秘不外传的企业标准，这才是他们技术宝典，而这样的技术宝典不但企业外部无法获取，就连企业内部不同的分公司之间也是不共享的。如德国企业总部是不会把这些精髓分享给此公司的中国分公司的，甚至在德国总部内部的不同部门之间都相互保密，这是典型的德国企业的管理方式。
而这些，亚洲本土的竞争对手不可能全部了解，还误以为德国企业采用的标准和他们一样仅仅是满足DIN、EN、ISO标准。这样一来，本土企业就不再进行研究而只是照搬别人制定的答案，仅要求自己的产品满足这些标准而已。这样没有参与制定DIN、EN标准的企业的所有竞争对手就在不知不觉中，心甘情愿地按照别人的要求来生产出仅仅满足底线但是相比起来质量却差一大截的产品。
这就是为什么全世界都在使用相同的DIN、EN、ISO标准但是生产的产品质量却总是不相同的根本原因，这也是发达国家利用先发优势对发展中国家进行技术压制的手段之一。比如火车上螺栓的选型国内一般用25201，但是这个根本不是螺栓计算的方法，因为DIN、EN、ISO的正确性或者确切地说精确性无法验证，或者说按照多年前的科技水平这些标准还满足要求，但是按照现在的科技水平来说已经落后了，精确性无法满足要求了。
因此，对于螺栓联结设计计算只能根据VDI2230学科进行。因为VDI2230不是标准而是学科，它既不是GB，也不是DIN, EN, ISO标准，它是一门学科，专门针对螺栓联结进行设计计算的学科，是从数学定理和牛顿定律、应力应变定义这些自然界的真理为基础而严密推导出来的理论体系。
德国工程师协会螺栓联结最新研究成果-VDI2230-3标准解读
其次，国内的设计理论老旧、过时、无准确性可言。我们国内的机械设计的终点都是四大强度理论，但是这四大强度理论其实都是不但不精确甚至不准确，存在原理性的错误。因为它过于简单粗暴，影响产品安全性最重要的一些因素在四大强度理论里面都没有考虑。比如疲劳载荷特性、工艺特性、材料特性、应用工况这些在数百年前强度理论创建之时确实无法精确计算，但是随着科技的进步，人类对这些影响因子的认识已经非常透彻，如果现在再抱残守缺使用四大强度理论指导机械设计已经无法设计出满足要求的、与时俱进的产品了。
在这一点上欧洲人一直没有停止钻研、前进的脚步，每年都有最新的研究成果，而且这些成果都是从理论上与传统理论一脉相承的且经过充分的实践验证正确的，比如德国机械设计研究委员会的《机械零部件应力强度分析评价学科》。而这些最新的高精尖的理论成果却从未出现在我们的教科书上，不知道是高校的教育工作者为了减轻自己的负担而刻意避重就轻还是他们根本没有了解过这些内容。但是对于接受市场优胜劣汰规则的企业来说，我们无法对此视而不见，如果明知不可为而为之依然使用早就被淘汰的四大强度理论来评判设计，以致落后于世界大势，那产品的低劣，被市场抛弃则是必然的结果。将来不仅仅是一个企业的倒闭，一个行业的衰亡都是指日可待。
再次，企业工程师分析问题能力迅速退化。造成这样可悲的结果的原因是过分依赖工业软件。软件只是工具，再确切地说仅仅是计算器，而设计理论和方法是数学学科，工程师绝不能也不可能用计算器来取代数学。我们不排斥软件，软件是必备的，但是在使用软件之前，具体来说，每个工程师都应该进行一个不使用软件的完整的工程计算流程。
综合以上三点，一言以蔽之，从原理上对产品的重新认识就是对风险等级高的所有机械零部件都以数学、力学为工具，从数学定理和牛顿定律出发，结合实际的外载荷进行计算、验证，从而完成真正的设计开发。
第二、从原理方案上进行创新。
在本次展会上，没有见到任何从原理上进行创新的技术和
产品。这个不难理解，有创新能力的企业为了防止核心技术被剽窃而不敢展示。没有创新能力的企业当然更不可能有什么可以展示。最终，现代化装备展会沦为轨道交通产品零部件集贸市场。但是当我们认为原理创新已走到尽头的时候，欧美发达国家却一刻都没有在创新的道路上停下来。
上个月，即2025年6月份我就自己创造的关于紧固件和工具的创新方案与德国一家著名的紧固件厂家的总工程师进行技术交流，他向我简单介绍了一下德国现在正在进行研发的五种新的紧固件方案，包括光纤、薄膜、应变、液压、摩擦等五条技术路线。现在之所以还没有投入市场是因为像他们自己说的他们的现有产品的市场还没有完全饱和。
由此，我们应该立刻意识到危机，因为欧美国家在紧固件和工具领域是随时准备对我们进行降维打击的，他们已经准备好了。如果我们还不行动，等到市场饱和那一天，我们的传统的紧固件和工具将会如同马车被汽车淘汰一样，迅速而完全地被他们的下一代产品淘汰。因此，现有的紧固件和现有的扳手无论如何提高强度和精度都注定无法摆脱被淘汰的命运。因为，通过在原材料上不惜成本的投入和制造工艺的精益求精是无法弥补不同代际产品之间的基因的差别。
以上只是以紧固件和预紧工具为例说明我们国内紧固件行业面临的潜在的危机。实际上，这种危机在轨道交通全行业都存在，国内的主机厂生产的列车转向架目前还是以轴箱外置式为主，但是经过与英国和德国轨道交通领域同行交流，我感到我们的转向架设计理念也需要与时俱进了。因为在欧洲轴箱内置式转向架现在是炙手可热，受到极大追捧，随着对列车减重、节能、环保、保护轨道破坏和磨损的要求越来越高，内置式转向架在不久的将来必然取代现在中国国内主流的轴箱外置式转向架。先发者制人，后发者制于人。作为国家名片的高铁列车当然应该在危机到来之前未雨绸缪，否则欧洲下一代转向架和传动系统投入之日就是我们的高铁列车整体伤筋动骨之时。
四、写在最后
以上是我本人，螺栓设计老张，参加本次北京现代化铁路技术装备展的所见、所感、所悟，其中有可喜、可赞的点，也有可悲、可叹之处。以前的成就自不必说，面向未来，我们还是要居安思危，认识到危机的严峻性和做出改变的迫切性。如此，我们才能从一个胜利走向下一个胜利。以上仅为个人观点，特此与各位同行分享，欢迎大家指正。
为了帮助学员更好的理解并掌握VDI2230螺栓连接结构设计计算能力，笔者受仿真秀邀请将在2025年7月26-27日，在上海为大家带来为期两天的《VDI2230 螺栓连接结构设计计算培训》，欢迎各位莅临,一起线下探讨交流。
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作者简介：螺栓设计老张，北京人，祖籍河北承德。硕士研究生，毕业于中国矿业大学，齿轮箱和圆柱滚子轴承设计研发高级工程师。曾旅居德国，师从德国齿轮箱大师Hans-Juergen 和 Michael Bachmann，为其三个关门弟 子之一。在深得日耳曼人精益求精的钻研精神同时也兼具中国传统知识分子的家国情怀，在仿真秀官网原创《德国工程师协会螺栓联结设计计算VDI2230》、《德国机械研究委员会机械零部件应力、强度分析评价FKM》、《德国标准委员会过盈压配计算及拓展应用DIN》三门国产化课程创始人兼讲师，《圆柱滚子轴承设计计算》课程讲师。自2019年开设螺栓计算线上课至今，线上付费观看达到6万人次。曾成功为世界500强企业、德国在华企业、研究所、985高校进行超过50次的付费内部培训及项目咨询服务，点击下图查看。
