衝破迷霧，揭開中國高鐵技術進步之源——駁斥所謂“引進、消化、吸收、再創新”的流行說法
一、導言
高速鐵路（以下簡稱“高鐵”）的發展已經被廣泛地認為是中國的一項偉大成就。在這種情況下，問題的焦點更多地轉向解釋取得這個成就的原因。不過，這時也容易產生事後的“功能式”解釋（即以結果解釋原因）。近年來國內的許多研究已經指出了高鐵成功的各種可能原因，包括政府主導或政策的引導（張維克，2010；Sun，2015）、技術戰略的選擇（林善波，2011；馮靈、餘翔，2015）、激勵機製的形成（呂鐵、賀俊，2017）、基礎研究的加強（程鵬等，2011）和合作網絡的建立（林曉言等，2017）等，但很少有文獻把這些因素或變量置於高鐵發展的實際過程中去分析其作用機製，而是直接用來解釋總體結果。這樣的解釋既無法得到經驗證據的驗證，也使決定中國高鐵發展成功的關鍵變量繼續保持模糊狀態。
澄清因果關係的切入點是追問：為什麽今天中國在世界範圍內被公認是高鐵發展的領先國家？這樣提出問題的原因是，在起點上，中國的高鐵建設是以大規模技術引進為條件的，反映出中國既非高鐵的原創國，也非率先發展高鐵的國家。因此，除非中國高鐵後來走上自主開發的道路，而且除非中國高鐵的發展後來出現不同於其他領先國家的“模式”，否則中國就更可能被看成是一個高鐵的追趕者甚至模仿者，而不可能會被認為在世界範圍內引領了軌道交通方式的革命。曆史的事實是，這兩個變化都在中國開始建設高鐵之後的過程中出現：不僅中國高鐵技術的發展走上了自主創新的道路，而且中國成為世界上第一個以高鐵替代傳統鐵路的國家——這是不同於所有在高鐵技術上曾經領先國家的建設方針和發展軌跡。
於是，解釋中國高鐵的成功就必須回答兩個關鍵問題：為什麽從引進技術開始的高鐵建設後來會走上自主開發的道路並取得成功？為什麽在初期同樣隻是為了補充和改善傳統鐵路的高鐵建設後來會走上以高鐵替代傳統鐵路的道路？
本文的中心論點是：走上自主開發道路和形成以高鐵替代傳統鐵路的“方針”是成就中國高鐵的兩個直接因素或變量，但它們不是在起點上被政策設計出來的，而是被若幹種力量在一個連原鐵道部（即中華人民共和國鐵道部，2013年撤銷，以下簡稱為鐵道部）也被迫改變初衷的實際過程中所塑造出來的。因此，中國高鐵成功的真正原因不在於其發展過程中的具體做法，而在於使這些做法發生變化的力量。換句話說，中國高鐵成功之謎不在於做了什麽，而在於為什麽會這樣做。正是因為這些變量曾經受到忽略或不易從直觀上被識別，所以對於大多數人來說，中國高鐵技術的進步速度和成功程度是一個“意外”。因此，高鐵發展對於中國學術界的理論挑戰，是通過分析實際過程來識別決定了其發展路徑的關鍵變量並從理論上予以解釋，而不是描述其成功的特征或與這些特征直接相關聯的做法。
為避免“既然成功了就一定是因為某個或某些做法”的功能式解釋，本文首先從3個方麵界定被研究對象的特性、適用的研究方法和需要解釋的結果。這3個界定可以被看作是一個討論中國高鐵技術創新的分析“框架”。
第一，高速鐵路是大型技術係統。國內關於高鐵發展的文獻一般把分析單位落在“高鐵產業”上，雖然這本身沒有什麽錯誤，但無助於區分高鐵與汽車、手機等工業之間的不同。本文以國際主流創新文獻為基礎，把高速鐵路看作大型技術係統（large technical systems）。大型技術係統往往是一個經濟體在技術、能源、交通、通信等方麵的基礎設施（鐵路、電網、通信係統是其典型的例子），其開發、建設和運營涉及多個行動主體，包括企業、政府、非政府組織（如反核組織）和監管機構（Hughes，1983）。大型技術係統包含許多有區別但互相聯係在一起的係統（如高鐵的高速列車、信號係統、供電係統、路軌、橋梁等），其中每個係統都執行獨立的任務，但被“集成”起來完成一個共同的目標；它們同時也具有明顯的層級，包括係統的係統（即大型技術係統本身，如高鐵）、複雜產品係統（如高速列車）、元件係統（如高速列車的電力牽引係統）和零組件（Hobday et al.，2005）。由於組成係統的各種技術和亞係統之間存在高度的互相依賴性，不能被完全分解為模塊，所以開發這些係統需要一體化（integrative）的知識並高度依賴係統集成者的能力。“係統集成”起源於開發複雜武器係統的工程方法（Prencipe et al.，2003），它演進為一種企業、政府機構、監管機構把各種投入集成為有用係統的組織能力。在大型技術係統的層次上，係統集成者可以是係統的運營商/用戶或提供主要產品係統的供應商，但也可以是政府機構。即使在商業領域，係統集成企業與供應商之間的關係也存在協調，並非純粹的市場關係。因此，大型複雜技術係統在一個特定的範圍內塑造了政府、企業和市場的邊界，使市場關係受到“看得見的手”或“看得見的腦”的協調。
把高鐵看作大型技術係統，就會立刻排除掉經濟學教科書中的“政府—市場”二分法。高鐵係統作為基礎設施的公共性、投資與回報之間的超長期關係以及社會評價帶來的政治壓力等因素並不允許政府超脫於市場競爭；係統內部各種技術的高度互相依賴使相關企業在與用戶和彼此之間的市場關係上受到係統集成者的協調。正如幾乎所有的文獻都承認的那樣，在中國高鐵的發展中，國家扮演了一個重要角色。但這些文獻承認不夠的地方在於，“國家”並不隻限於鐵道部，而且包括中央決策層；國家的作用也並不隻限於製訂政策和“引導”，而且是高鐵發展的直接行動者。把國家當作高鐵技術創新的主體之一當然有悖於主流經濟學的信條，但這種看法卻一直在學術界存在（Lazonick，2011；Mazzucato，2013）。回到實際發生的曆史過程，中國高鐵發展的決策是在國家層次上做出的，這個大型技術係統的係統集成者是鐵道部。如果脫離中國高鐵作為一個大型複雜技術係統的語境，僅僅借助於一些局部的變量如合作網絡、基礎研究的投入、科研人員的經濟激勵等，既避免不了事後解釋的尷尬，也無助於理解中國高鐵成功的關鍵原因。
第二，中國高鐵的發展是激進創新。雖然大多數文獻都圍繞中國高鐵的發展是如何成功的這個主題，但在評價高鐵的成就時仍然存在許多模糊不清，諸如“中國已經是高鐵大國，但還不是高鐵強國”之類的說法。因為缺乏評判標準，這種模糊的語言無法說明：當中國的高鐵運營裏程已經占到全世界的2/3以上時，如果中國不是高鐵強國，那麽還有哪個國家是高鐵強國？當今天中國高鐵的技術創新已經被公認為成功時，我們需要明確這個結果的性質，然後才能確定需要解釋的問題。根據對創新的分類，本文把中國高鐵的發展定義為世界軌道交通領域的一次激進創新，標誌就是中國以高鐵全麵替代傳統鐵路，而不是對現有鐵路的補充或改進，也因此引領了世界軌道交通的革命。
在國際創新文獻中，對激進（radical）創新與漸進（incremental）創新的劃分由來已久。前者指的是重大的產品/係統創新；後者指的是在前者發生之後那些後續無數的微小改進，盡管這些改進最終實現創新的大部分經濟收益和性能提高（Abernathy and Utterback，1978）。這種早期的粗略劃分在後續的研究中得到進一步的澄清。Dosi（1982）在庫恩關於科學革命理論（Kuhn，1962）的基礎上，以技術範式和技術軌道的關係來分析同時具有連續性和非連續性特征的技術進步過程。“技術軌道”是指在技術範式所規定的範圍內解決問題的“常規”活動模式，代表了在由技術範式所規定的外部邊界之內的一組可能的技術方向，沿著這些方向的技術活動是連續性的。“技術範式”是在選擇出來的科學原則和選擇出來的技術基礎上，解決選定技術問題的“模型”或“模式”，可以形容為一種“世界觀”，它具有很強的排除效應，使工程師及其所在組織的技術努力和想象集中在相當確定的方向上，而無視技術發展的其他可能性。雖然Dosi的本意是指出，在科學—技術—生產的鏈條上，經濟力量與製度和社會因素在任何層次上都共同發揮“選擇機製”的作用，但新範式的出現標誌著技術發生非連續性（激進）的變化。Henderson和Clark（1990）則把產品的知識劃分為“架構知識”和“元件知識”。在這個劃分的基礎上，他們通過一個2×2的矩陣把產品創新分為4類：漸進創新（架構和元件都不變），模塊創新（架構不變，但元件變化），架構創新（架構變化，但元件不變），而激進創新則是架構和元件同時發生變化。W. Brian Arthur（2007）在討論激進的新技術是如何被開發出來時，把這種發明過程看作是遵循一個結構化的邏輯。發明起始於解決某種問題或滿足某種需要的動機，然後基於對某種自然現象的利用（科學），產生出關於技術的某種中心思想或概念，他將其稱為“技術的基礎概念或基礎原則”；以基礎原則為起點，技術開發就是通過往複解決問題的過程，最後以已經存在的技術來實現這個基礎原則。因此，產生一項激進技術變化的標誌（區別於其他技術的標誌）是基礎原則的變化。
雖然上述3個理論的分析層次都是在產品上，但它們劃分創新性質的原則仍然可以應用於大型複雜技術係統。從係統層次上看，中國是世界上第一個把高速鐵路作為解決鐵路運輸問題主要手段的國家，即以高鐵替代傳統鐵路，而高鐵在日本和歐洲是被當作現有鐵路幹線的補充性線路。因此，以高速鐵路替代傳統鐵路代表著軌道交通方式的“範式變化”，也是鐵路係統的“基礎原則”的變化。以高鐵替代傳統鐵路，對於整個鐵路網的大係統及其子係統的列車、供電、路軌、信號等來說，其“架構”和“元件”全都必須同時發生變化。因此，中國高鐵的發展是世界鐵路史上的一次激進創新，其意義比肩第一次建設鐵路網。
第三，對中國高鐵的發展要采取過程解釋。中國高鐵的發展是一個重要的事件，它不僅是中國在工業技術進步、基礎設施建設等方麵的重大成就，也是世界鐵路史上的重大事件。同時，高鐵發展涉及決策層、政府部門、眾多企業以及龐大消費者人群等多方麵的利害關係，因而政府決策、高鐵的技術和運營績效、公眾輿論及其這些因素之間的反饋都影響了事件的發展。麵對這樣一個重大的事件，要避免事後解釋並識別出決定結果的關鍵變量，就需要采取過程解釋，尤其是對決策過程和技術進步過程的解釋。
對於組織決策的過程解釋在社會科學有著強大的基礎，即由Herbert A. Simon（西蒙）、Robert M. Cyert和James G. March（馬奇）所奠定的行為理論傳統，其影響遍及社會科學的各個領域，尤其是直接影響了當代的組織學習理論和演化經濟學的發展。不滿於主流經濟學的理性選擇模式——“經濟人”可以在一定約束下自動做出最優選擇，行為理論的要旨是通過研究過程來研究決策，把組織的決策看成是一個行為順序的結果，並要求理論建立在對真實組織的決策結果和過程結構的經驗觀察上，而且必須經得起實際組織行為的驗證，其關鍵概念包括有限理性、搜尋、滿意度原則等（Argote and Greve，2007）。國際創新文獻的主流同樣把技術創新看作是一個過程，因為技術變化——從知識基礎的演進到利用新知識的產品開發再到市場應用以及它們之間的互動——需要時間，其中每個階段都存在不確定性；創新能力需要通過複雜的學習才能積累起來，影響創新活動的社會條件也隨時間而變化（Bruland and Mowery，2005）。因此，過程解釋的傳統在創新研究領域一直保持著主導地位——從熊彼特把經濟體係內部的“創造性毀滅”看作是經濟發展的動力，到技術進步被概括為演化過程，再到把創新的各個方麵概括為學習的過程（Rosenberg，1982）。總之，對於那些在其起點上無法預測其結果的事件，過程解釋的實質是通過分析行動者與客觀世界和社會條件的互動來識別那些決定了事件結果的關鍵變量。
過程解釋之所以對識別中國高鐵發展的關鍵原因非常重要，尤其是這個發展過程的實際軌跡是若幹重大變化所塑造出來的。例如，中國從大規模技術引進開始建設高鐵，但還在尚未完成對引進技術的消化、吸收階段時就轉向自主開發，而且迅速開發出當時世界上運營速度最快的高速列車（CRH380係列）。那麽，被大多數文獻所回避的技術引進與自主開發之間的關係到底是什麽？此外，國務院批準的2004年《中長期鐵路網規劃》被公認為是中國開始高鐵建設的標誌，但無論是在國家批複還是規劃的文本中，通篇都沒有出現“高鐵”的字眼。事實上，高鐵建設是到2009年才迎來第一個高潮，又在2011~2013年經曆了一個低潮期，然後才逐漸進入至今尚未結束的又一次建設高潮。可見政府對於高鐵的發展方針不僅數次發生重要變化，而且“一貫正確”的含義是不成立的。麵對如此之大的起伏和甚至帶有“自相矛盾”色彩的變化，如果不去追溯這些變化及其變化順序的原因，就無從識別中國高鐵成功的關鍵變量。如果脫離了中國高鐵發展過程的語境，回避關鍵時刻和關鍵事件，任何解釋都會是不可證偽的。
本文的目的是為理解中國高鐵發展的成功邁出可經受經驗證據驗證的一步。雖然本文把在過程中發生的轉向自主技術開發和形成以高鐵替代傳統鐵路的“方針”定義為決定中國高鐵成功的兩個直接變量，但仍然為討論什麽是影響這兩個轉變的因素留下餘地。此外，本文集中在高速列車的技術領域。高速列車是高速鐵路大係統中的一個子係統，但卻是最具技術含量的核心係統，也是從國外成套引進技術的領域，而且是發生事故時被關注的焦點（因為載人）。因此，分析中國高速列車技術發展的原因，可以幫助理解中國高鐵發展的主要問題。
文章餘下部分安排如下：第二節討論中國高鐵技術的來源以及從引進轉向自主開發的原因；第三節追溯中國鐵路裝備工業在長期自主開發中積累的技術能力基礎及其與引進技術的關係；第四節分析中國走上鐵路激進創新的過程和原因；第五節指出，從部門管理轉變為係統集成是解開體製矛盾的關鍵；第六節是結論部分，同時討論中國高鐵發展經驗對於理論研究的挑戰。
二、中國高鐵技術政策的演變
中國的高鐵建設是從大規模技術引進開始的。從2007年4月的全國鐵路第六次大提速首次使用時速200公裏及以上的動車組，到京津客運專線、鄭西高鐵、武廣高鐵等新建線路於2008~2010年的相繼開通，中國在第一批建成的客運專線上投入運營的動車組全部是統一被命名為“和諧號”的引進車型及其改進車型。因此，中國高鐵技術的源頭很容易被認為是來自引進。但在上述第一批新建的客運專線尚未開通之時，中國高鐵的技術路線已經轉向自主創新。2008年2月，中國自主開發的CRH380係列立項。該係列的兩個車型CRH380A和CRH380B在2011年6月建成的京滬高鐵上投入運營，而且立刻成為世界上運營速度最快的動車組。那麽，為什麽中國高鐵技術的發展突然從引進路線轉向自主創新？為什麽尚未完成對外國技術消化吸收的中國工業能夠自主開發新型動車組？分析這些“突變”和“斷裂”的前因後果是理解中國高鐵技術之源的一個關鍵。
（一）高速列車的技術引進
實際上，把中國高鐵技術的迅速進步歸因於“引進、消化、吸收、再創新”的說法來自官方自己的解釋。2011年6月，全長1318公裏、設計時速350公裏的京滬高鐵（總投資超過2200億元）開通，它是當時世界上最長、最快的高鐵線路，而且投入運營的列車是中國自主開發的CRH380係列。根據當時鐵道部的說法，在京滬線上使用的100列動車組“全部由我國自主開發製造，整車國產化率達到85%以上”。但這個成就也引來“羨慕嫉妒恨”。2011年7月初，日本媒體質疑中國高鐵技術是“盜版新幹線”，並對中國可能在海外申請專利表示關切。
中國鐵道部旋即予以反駁，稱中國高鐵技術已經遠遠優於日本新幹線。鐵道部新聞發言人向媒體介紹說，中國高鐵研發堅持政府主導，構建了“產學研”相結合的再創新平台，在不到6年的時間內，跨越了3個台階：“第一個台階，通過引進、消化、吸收、再創新，掌握了時速200~250公裏高速列車製造技術，標誌著中國高速列車技術躋身世界先進行列。第二個台階，在掌握時速200~250公裏高速列車技術的基礎上，自主研製生產了時速350公裏高速列車，標誌著中國高速列車技術達到世界領先水平。第三個台階，中國鐵路以時速350公裏高速列車技術平台為基礎，成功研製生產出新一代高速列車CRH380型高速動車組，標誌著世界高速列車技術發展到新水平。”
從這個由《人民日報》報道的解釋看，中國高鐵技術發展的“三個台階”是從技術引進開始，然後每一個台階都是下一個台階的基礎。既然鐵道部都這樣說，難怪許多公眾會把技術引進當作中國高鐵技術發展的源頭。具有諷刺意味的是，正是因為把引進說成是唯一來源，所以後來才加重了公眾對高鐵技術的懷疑：中國怎麽可能從引進自己本來沒有的技術開始，隻用6年時間就“跨越”到世界先進水平？
嚴格從理論上分析，這個說法包含了兩個因果關係：第一，高鐵技術的最初來源是引進；第二，能夠“再創新”的能力是通過“消化、吸收”引進的技術而生成的。但是，如果仔細分析中國高速列車的技術變化，那麽這兩個關係都不成立。
2004~2006年的大規模引進高速列車技術的主要內容是從4個外國企業購買了4個車型及相應的技術轉讓，它們被鐵道部統一命名為“和諧號”，具體分為4個CRH係列（CRH是China Railway Hispeed即“中國高速鐵路”的縮寫）。
1型車，即CRH1，是鐵道部從加拿大龐巴迪（Bombardier Inc）購買的40列。由於這批列車是由龐巴迪在中國的合資企業生產，所以沒有技術轉讓費。
2型車，即CRH2，以新幹線E2-1000為原型車，時速200公裏，由鐵道部向日本川崎重工業株式會社（Kawasaki Heavy Industries Ltd.）訂購60列，由南車集團所屬青島四方機車車輛股份有限公司（以下簡稱四方股份或四方）受讓並國產化，支付技術轉讓費約6億元人民幣（不含購車費，下同）。
5型車，即CRH5，時速250公裏，是從法國阿爾斯通旗下的阿爾斯通交通運輸（Alstom Transport）引進，轉讓給北車集團所屬長春軌道客車股份有限公司（以下簡稱長客），技術轉讓費為9億元。
3型車，即CRH3，時速300公裏，是2006年第二輪招標後，鐵道部從德國西門子公司（Siemens AG）購買60列（總價6.69億歐元），轉讓給北車集團所屬唐山軌道客車有限責任公司（以下簡稱唐客），技術轉讓費8000萬歐元。
除整車外，還有配套牽引係統、製動等係統及部件的生產轉讓。5型車的轉讓給北車集團的四方所，3型車的轉讓給鐵道科學院和北車集團的永濟廠，2 型車的轉讓給株洲電力機車研究所（以下簡稱株洲所）和北車集團的永濟廠等企業。
所謂“轉讓技術”的內容是：（1）對中國購買的高速列車進行“聯合設計”。這種“聯合設計”不是外方與中方一起從頭設計一個過去沒有的新車型，而是雙方對中方購買的外國車型進行設計修改，以使其能夠適應中國的線路特點。（2）外方提供中方購買車型的設計圖紙。（3）生產引進產品的工藝。這部分屬於製造體係的一部分，也是中方受益最大的部分。（4）對中國工程師和技術工人進行培訓。
外方向中方轉讓的技術是使中方能夠把給定產品製造出來的技術，而不是怎樣設計和開發產品的技術。在這種情況下，如果引進是技術的唯一來源，那麽中國鐵路裝備工業後來的發展路徑就應該是按照外國車型設計來製造，並通過引進新車型來進行升級換代。但中國後來再沒有引進過外國車型，而中國的高鐵技術卻在後來的幾年中發展迅速。我們以四方股份負責的“2型車”為例，描述一下這種變化。整個變化過程分為兩個階段，即對引進技術的“消化、吸收、再創新”階段和自主開發階段。
第一個階段其實走了4步。（1）CRH2A（以下省去CRH）是對川崎重工原型車的“國產化”型號，完成時間是2004~2007年。中日雙方對該型號進行了“聯合設計”，其內容是針對中國線路特點進行適應性修改。為給此車配套，株洲所受讓日本三菱的牽引變流器等電氣係統技術。（2）2B/2E（長編組），2007~2008年完成。這兩個型號的主要變化是把原型車的8輛車編組變成16輛車編組，為此進行了安全性和適應性改造。2E是在2B的基礎上設計的，改進為臥鋪車。（3）2C-I，2006~2008年完成。此車是在時速200公裏的2A平台上，為京津線開發的時速300公裏動車組，主要變化是動力配置——動車數量從原來的4節增加到6節，牽引總功率提升到7280千瓦，其他變化包括對速度提升的安全性評估和舒適度評估，以及內裝的適應性改造。（4）2C-II，2008~2010年完成，用於時速350公裏的武廣、鄭西線。動車組改用更大功率的交流牽引電機，從內裝、轉向架包括牽引係統都做了改進。特別要指出的是，2C（I、II）使用的牽引逆變器、輔助牽引變流器、通風係統及列車網絡控製係統已全部由株洲所提供。
從上述變化的序列看，四方實際上在“消化、吸收”原型車技術的階段就已經開始“再創新”了（如長編組和京津線動車組）。更令人感到“意外”的是，對2型車的改進還沒有結束時，四方就進入了第二個階段——自主開發階段。2008年2月，四方根據國家立項開始為京滬高鐵自主開發時速350公裏的高速動車組CRH380A（以下簡稱380A）。2010年12月3日，380A高速動車組在京滬高鐵棗莊至蚌埠段試驗運行的最高時速達到486.1公裏。同年12月，由四方、株洲所等單位聯合設計的時速500 公裏更高速度試驗列車下線（滾動台試驗達到600多公裏時速）。這就是鐵道部稱“中國高鐵技術已經遠遠優於日本新幹線”的底氣所在。
關鍵的問題是，380A和500公裏動車組是不是從對2型車的改進而來？業內公認，區別一列動車組的知識產權歸屬要看車頭造型、轉向架的構造、車體強度密封、網絡控製係統和牽引係統。我們從這4個關鍵部分來解析一下380A的技術變化，以確定它與引進技術的關係。
1.車頭的造型
380A的頭型是四方自己設計的，與CRH2A的頭型完全不同。頭型的重要性不隻是為了美觀，更與列車的空氣動力性和安全性高度相關。四方開發該頭型的過程曆經5個步驟：（1）形成初步概念（形成圖紙和模型）；（2）篩選出10個進行初步仿真分析、計算、驗證；（3）從仿真模型中選出5個做風洞模型試驗，並進行精細化計算驗證和模型實物驗證；（4）再從中選出2個做1∶1實物的工藝驗證；（5）最後選定1個投入生產。很明顯，按照這個流程開發出來的380A頭型，不僅與世界上任何列車的頭型都不一樣，而且在開發的起點上連四方的工程師也無法預料結果。
2.轉向架的構造
轉向架的設計是決定列車安全的保證，因為其功能包括承載、導向、驅動、製動和牽引。當列車時速從200公裏變成350公裏時，對構架的承載能力、車輛運行的安全舒適性、懸掛係統的防震減噪、輪軌和製動裝置的關係就都必須重新找到解決方案，而且要解決相關裝置和係統之間的匹配問題。因此，380A的轉向架必須重新設計。設計轉向架不僅要求足夠的技術積累，而且要求理解技術的科學原理——動力學、結構強度、一係列剛度等，此外還要求使用新的材料。
3.車體強度密封
在高速運行條件下保證車廂的安全氣密性和舒適性，就要提高“氣密承載能力”，其技術關鍵是車廂壁板的結構（壁板由雙層鋁合金板通過一定形狀的金屬結構連接組成，結構連接點的中間是空的）。由於氣密強度和速度是冪次方的關係，所以速度越高則壓力越大。在高速運行中氣流產生的載荷能力對車體產生壓力，可能使車體變形，變形的時間長了會導致車體斷裂。由於380A的速度遠超過CRH2A，所以它的壁板必須由開發者通過試驗測出速度數據，再根據這些數據進行全新設計。
4.網絡控製係統和牽引係統
380A的網絡控製係統和牽引係統仍采用日係標準和係統架構，由株洲電力機車研究所負責係統設計、升級和集成，並完成新牽引模塊、新功能單元的開發，包括部分控製軟件的開發和全部軟件的集成。網絡控製係統的主要作用是，實現各動力車的重聯控製；實現全車所有由計算機控製的部件聯網通信和資源共享；實現全列車的製動控製、自動門控製、軸溫監測和空調控製等功能；實現全列車的自檢及故障診斷決策。株洲所和株洲電機公司為380A 提供的牽引係統軸功率已經超過400千瓦，而CRH2A 的功率不到300千瓦。牽引係統主要參數的顯著變化意味著主要部件要全部重新設計，包括變壓器、牽引變流器、電機等。
380A的網絡和牽引係統采用日係標準反映出總體設計者看重使用2型車的經驗。因此，雖然所有的核心部分都必須重新設計，但開發者還是盡量使新車置於使用2型車的經驗基礎之上，畢竟四方股份在此之前缺乏設計和使用成熟動車組的經驗。但是，這樣做並非必然，因為株洲所擁有自主開發的網絡和傳動平台，采用與日係不同的標準，而且被用於時速500 公裏更高速度的試驗列車，其牽引功率達到600千瓦。
通過上述對四方高速列車技術變化的描述，可以清晰地看出，380A與“2型車”之間存在技術上的“斷裂”，即前者不能被後者所充分解釋。因此，對於自主開發階段是以“引進、消化、吸收”階段為唯一基礎的官方說法，在邏輯上存在一個巨大的“黑洞”，因為它沒有解釋兩個關鍵因素：第一，中國企業能夠迅速對引進技術進行“消化、吸收、再創新”的前提條件是它們在引進之前就必須具有強大的技術能力基礎。第二，開發380A和新一代高速動車組使用了與引進無關的核心技術，說明中國工業在引進之外還存在另外的技術來源，而且是更重要的來源。那麽，為什麽鐵道部在大規模引進時從未提到這個能力基礎？為什麽在後來的官方宣傳和解釋中也對此含糊其辭？我們把目光轉向決策層次。
（二）從引進路線到自主創新路線的“突變”
正如四方在尚未完成“消化、吸收”的階段時就開始自主開發380A所反映的那樣，中國的高鐵技術發展是從引進路線“突然”轉向自主開發的。
在中國的體製下，有關高鐵的“國家”是一個“中央決策層—鐵道部”的結構。鐵道部是高鐵建設的政府主管部門，但同時也是高鐵的唯一運營商和係統集成者。這個“雙重”身份當然使中央決策層（以下簡稱決策層）與鐵道部在動機和利害關係等方麵並不完全一致，但決策層不僅掌握著對鐵道部官員的任免權，而且掌握著高鐵發展的最終決策權，包括對用地、投資以及建設規模的決定權。用不完全恰當的比喻，“中央決策層—鐵道部”的結構有點像公司總部與事業部之間的關係。決策層在有關高鐵的技術、建設和運營可行性方麵依賴鐵道部提供的信息和解釋，但如果決策層在認知或政治考量方麵發生變化，則在任何時點上都可以做出不符合鐵道部意願的決策。此外，為高鐵發展提供主要設備的企業全部是央企集團，它們雖然是需要被係統集成者（鐵道部）協調的企業，但同時也具有與決策層溝通的獨立渠道，有可能影響決策層對於高鐵發展方針的判斷。雖然鐵道部處於影響決策的最佳位置，但如何使決策層相信自己的解釋則是它一直麵臨的挑戰。因此，這個決策結構為有關高鐵建設方針的變化留下空間。
中國政府對發展高鐵的規劃始自20世紀90年代初，在傅誌寰任部長期間（1998~2003年），鐵道部布置了一係列高速列車項目的開發。到傅誌寰卸任時，中國發展高鐵的準備明顯依靠自主開發的道路，但何時能夠大規模建設高鐵的前景並不明朗。當時，爭論了十幾年的京滬高鐵還沒有在國家計委（發改委）正式立項。不過，那段“徘徊”並非鐵道部能夠左右。2003年之後，新的中央決策層決心上馬一係列的重大工程（包括核電和大飛機），這是中國高鐵起步的背景。2003年3月鐵道部提出實現鐵路“跨越式發展”的方針，力爭在5年內使全國鐵路的“提速裏程達到20000公裏，覆蓋全國主要地區”，“京滬、京廣、京哈、京九、隴海、浙贛‘四縱兩橫’等幹線提速客車最高時速的目標是200公裏，達到發達國家鐵路既有線客車提速水平”；貨車運行時速也要“由目前不足80公裏提高到120公裏，與客車提速相匹配”。
在短期內實現大麵積提速就需要有馬上可用的技術手段，於是大規模引進高速列車技術就成為在短期內實現“跨越式”發展的選擇。鐵道部提出：實現我國鐵路技術裝備現代化，是鐵路跨越式發展的重點所在。我們的目標應該是采用先進、成熟、經濟、適用、可靠的技術。所謂先進，技術不複製落後，不重複落後，技術水平要趕上發達國家；所謂成熟，就是要用定型的技術，而不是在試用階段的技術；所謂經濟，就是不僅購買價格要合理，而且綜合成本比較低；所謂適用，就是符合我國鐵路的技術要求；所謂可靠，就是技術裝備性能穩定，質量良好，能夠保證運輸安全。我們要加快鐵路科技進步，立足高起點、高標準，把技術引進與自主創新結合起來，使我國鐵路技術裝備早日達到或接近發達國家水平。這一方針應用在機車車輛領域就是，“以客運高速、快速和貨運快捷、重載為重點，係統地引進發達國家機車車輛的關鍵技術，進行消化吸收和係統合成，加快對我們機車車輛製造業的技術改造，創造中國鐵路的‘奧迪’、‘別克’和‘桑塔納’，實現機車車輛的更新換代”。
鐵道部以“跨越式發展”的語言表達出技術政策原則，即通過引進外國技術來發展高鐵，同時排斥正在自主開發的技術和產品，這樣的技術方針隻能把中國鐵路裝備工業變成組裝外國產品的工業。
當然，鐵道部並不是要以外國技術替代中國技術，而是要以引進現成技術的便捷方式來實現“跨越式發展”，而“跨越式發展”目標恰恰也是中央決策層希望達到的。2004年4月，國務院主持召開了一次關於鐵路機車車輛和裝備現代化的會議，專題研究中國鐵路的客運、裝備如何快速發展，如何實現現代化。會議決定：要在更高的起點上實現中國鐵路的創新，提出了引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌以發展中國高速列車和高速鐵路的思路。至此鐵道部拉開了中國高鐵建設的大幕——以建設客運專線的名義開始推進高鐵的建設，同時以令人驚愕的“果斷”，下馬了所有鐵道部以前安排的研發項目，開始了大規模引進。
2004年4月18日，中國鐵路實施了第五次大麵積提速，幾大幹線部分地段的線路達到時速200公裏的要求，提速總裏程16500多公裏。2007年4月18日，全國鐵路正式實施第六次大麵積提速，時速120公裏及以上線路延展裏程達到2.2萬公裏，比第五次大提速增加6000公裏，其中時速160公裏及以上提速線路延展裏程達到1.4萬公裏，時速200公裏線路延展裏程達到6003公裏，京哈、京廣、京滬、膠濟線部分區段時速達到250公裏。這次提速最大的亮點是時速200公裏及以上的“和諧號”動車組投入使用，到2008年底，全國鐵路有480列時速200公裏及以上的動車組上線運用，覆蓋全國17個省和直轄市。兩次提速的效果實際上超額完成了預定目標。
鐵道部在決策層尚未下決心發展高鐵之際，提出以建設客運專線實現客貨運分開的思路，並以建設和運營高速客運專線的業績使決策層逐漸形成以高鐵解決中國鐵路運力不足問題的方針，那麽中國鐵路裝備工業就會向組裝外國產品並隻能依靠引進來升級換代的模式演進，不可能出現後來那樣的自主創新。如果中國工業真的變成組裝模式，那麽中國高鐵技術的發展也不可能獲得後來實際上獲得的成就——380A一出世就超過日本技術水平的事實就是明證。因此，如果嚴格按照鐵道部原定的引進路線，中國高鐵技術可能達到的水平隻能比後來實際達到的水平更低。
2005~2006年，中央領導人不斷表達了自主創新的想法。尤其是在2006年1月召開的全國科技大會上，由總書記親口提出要建設“創新型國家”。這個方針是在最高政治層次上作出的，它一舉改變了衡量官員政績的標準或參照係。從此，鐵道部再不提“跨越式發展”，也再不提“桑塔納路線”。相反，鐵道部不得不向自主創新路線靠攏，把高鐵技術的發展描繪成為“引進、消化、吸收、再創新”的模式就是出於這個原因。
2007年4月中國鐵路第六次大提速之後，鐵道部發動了一輪宣傳攻勢。這些由鐵道部提供原始信息來源的一係列報道有幾個重點：（1）引進技術的策略。包括鐵道部在2004年動車組招標文件中提出“三個必須”：外方關鍵技術必須轉讓，價格必須優惠，必須使用中國的品牌。報道特別強調了在第一輪招標中，西門子因堅持高價被淘汰出局，後來在第二輪不得不降價的故事，以示鐵道部的成就。（2）引進帶來了技術和管理。引進動車組帶來的不僅是產品和技術，更重要的是大幅提升了國內技術人員的研發和操作水平，為今後進一步創新打下了基礎。（3）通過聯合設計對引進的車型進行了修改，實現了再創新。例如長客對引進的阿爾斯通原型車做了大量修改，幾乎等於設計了一款新車（如原型車寬度隻有2.9米，難以滿足國內大運量的要求，中方把寬度增加到了3.3米，整整多出來一排座位）。當時已在京哈線上投入運營的5型車，整車專利屬於中國。最突出的例子是四方股份在引進日本時速200公裏動車組後，成功實現再創新，自主設計製造時速300公裏級別動車組（即京津線動車組）。
從這些報道看，鐵道部當時能夠講清楚的仍然隻是“引進”，包括為什麽要引進、引進的內容以及引進的效果。雖然也提到了對引進技術進行了“消化、吸收、再創新”，但從來沒有解釋為什麽能夠“再創新”以及是怎樣“再創新”的。實際上，如果鐵道部當時能夠講清楚“再創新”的問題，就可以獲得更大的宣傳優勢，問題在於當時鐵道部的決策者頭腦中本來就沒有關於技術能力的概念和邏輯，也就說不出什麽。這就更加證明，自主創新是在鐵道部決策者的思維框架和政策意圖之外發生的事件。但鐵道部為洗刷自己的名聲，確實越來越強調自主創新，不僅逐漸放鬆了對自主開發的限製，而且極力推進時速350公裏的高鐵，以證明自己的成就。
2007年夏天，一位國務院領導在視察高鐵建設時指示科技部領導要關心高鐵技術的發展和自主創新。此後經過一段時間的準備，科技部和鐵道部於2008年2月簽署了《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》（以下簡稱“兩部聯合行動計劃”）。為了支撐京滬高鐵的建設運營，該計劃“旨在盡快建立和完善具有自主知識產權、時速350公裏及以上、國際競爭力強的中國高速列車技術體係的支持措施”。為此提出了該行動計劃的6個原則，第一個就是“堅持自主創新”，規定“在鞏固發展既有引進消化吸收再創新成果的基礎上，進一步加大自主創新力度，形成適合中國國情、路情的具有自主知識產權的時速350公裏及以上高速列車技術體係……”。其他5個原則包括：“堅持支撐國家重大戰略需求”，“堅持產學研用相結合”，“堅持動員和集成全國優勢科研及產業資源”，“堅持培育與形成自主知識產權體係”。從這些表述看，以自主創新原則建設京滬高鐵已成為決策層的既定方針。
回顧曆史，兩部聯合行動計劃實際上代表了中央決策層對原來由鐵道部主導的高鐵技術發展的重大“幹預”。該計劃支持下的CRH380係列開發是中國高鐵技術發展的一個轉折點和裏程碑，扭轉了中國高鐵技術發展的方向。它堵死了繼續依靠引進來升級換代高速列車技術的大門，否則時速350公裏的京滬高鐵就需要繼續從外國企業購買升級版的車型。這個變化使中國鐵路裝備工業的技術能力基礎再次發揮主要作用。
三、中國工業的技術能力基礎及其與技術引進的關係
中國高鐵發展令人“意外”的一個主要原因是其技術進步的速度超乎預料。例如，在引進初期，川崎重工認為四方對引進技術的消化吸收需要16年，即8年消化、8年吸收，然後才能達到可以創新的階段。但預期的第一個8年尚未結束，四方自主開發的380A不僅已經在當時運營裏程最長的京滬高鐵上投入運營，而且被公認是當時世界上最先進的車型。由於中國高鐵技術來自“引進消化吸收再創新”的說法完全不能解釋這種“突然加速”的力量來源，所以我們必須分析中國鐵路裝備工業的技術能力基礎及其與引進技術之間的互動。
（一）分析技術能力基礎與技術引進關係的理論視角
從理論上講，僅僅依靠技術引進是不足以實現技術進步的。例如，中國引進的高速列車“技術”具體表現為，以購買一定數量的列車為前提，從外國企業獲得所購列車的產品設計和工藝設計，以及能夠按照這些設計生產所購車型的技術許可。嚴格地講，中國並沒有因為這種引進而得到技術：第一，所有引進技術的知識產權仍然屬於出售方，中國在許可的範圍內可以使用這些技術進行生產，但必須按照生產產品的數量付費。第二，中方得到的產品設計隻是信息，不是知識，因為定型的產品設計並不反映設計背後的因果關係。因此，如果中國企業完全或純粹依靠技術引進，那麽中國企業就隻能按照引進的技術進行生產，並陷入技術依賴狀態。
如果中國企業能夠從引進技術獲益，就必須能夠理解引進的技術信息所反映的因果關係，並在這個基礎上產生新的知識；而如果能夠做到如此，中國企業在引進之前就必須具有技術研發活動及其經驗基礎——這就涉及技術能力。國際創新學界對於技術能力有一個經典定義，即“技術能力是產生和把握技術變化的能力”（Bell and Pavit，1993）。根據這個分析，技術能力的兩個構成要素是產品開發能力和技術積累。產品開發能力指的是使用技術設計出產品的能力；技術積累指的是對技術的理解程度（知識的深度和廣度）和使用技術解決問題的技能熟練程度。很顯然，技術能力的獲得離不開研究和使用技術來開發產品的經驗，對技術的理解和使用技術的熟練程度也隻能在研發和使用技術的過程中加深或提高。正是由於這種經驗性質，技術能力隻能是組織內生的，即隨著工業組織的研發活動積累起來，但無法從市場上買到。
技術能力還包括吸收外部知識的能力。在國際創新文獻中，吸收能力是指工業組織辨認新的外部信息、將其吸收並應用於商業目的的能力（落後者吸收先進技術的能力也落在其範疇之內）。因此，一個工業組織的吸收能力對於它的創新活動具有關鍵意義。在其來源上，Cohen和Levinthal （1990）的研究證明，吸收能力是企業技術研發的副產品，因為企業已有的相關知識水平決定其能夠有效吸收和利用外部技術信息的能力。Dedrick和Kraemer（2015）在分析不同國家從同一項科學突破上獲取商業利益的績效差異時，大大擴展了吸收能力概念的外延。他們證明，一個國家利用新的科學知識（無論其發明是在哪裏）的能力來自多個層次：在企業層次上，對研發的長期投入才能積累吸收能力；在工業層次上，隨著知識越來越複雜並加快變化，企業需要依靠產業鏈上的供應商才能利用新知識；在國家層次上，吸收能力有賴於包括骨幹企業、供應商、用戶和互補技術提供者在內的工業集群。總之，任何工業組織吸收和利用外部或外來知識的能力取決於它在此之前的知識和經驗積累。
上述簡要的理論分析已經說明，如果技術接受方沒有足夠的能力基礎或為能力發展付出足夠的努力，技術引進就不會對引進方的技術進步起到正麵作用。中國鐵路裝備工業之所以沒有因為大規模引進而重蹈汽車工業和民用航空工業的覆轍，恰恰在於它具有強大的技術能力基礎，而且自主創新方針對引進路線的扭轉使這個能力基礎很快就重新發揮主導作用。為理解這個能力基礎，我們需要追溯這個工業的技術研發曆史。
（二）中國鐵路裝備工業的技術能力來源
理解中國鐵路裝備工業的技術能力基礎可以從這樣一個事實出發，從1949年中華人民共和國成立直到2004年的大規模技術引進，這個工業從來沒有中斷過產品開發。換句話說，這個工業的技術能力是在長達50多年的自主產品開發過程中積累起來的。全麵分析這個能力基礎是篇幅不允許的，所以本文集中於與高速列車直接相關的電力牽引技術。按照國際慣例並結合本國技術進步的情況，中國電力機車的發展可以劃分為四代。
第一代：調壓開關、交—直電力牽引。
中國在1956年製訂的“向科學進軍”十二年科學技術發展規劃提出，鐵路牽引動力要從蒸汽機車轉向電力機車和內燃機車。當時電力牽引的主流技術是機車從電網取交流電，經引燃管（電真空器件）整流變成直流電驅動牽引電機，並通過有級的調壓開關來調壓調速。
1958年，在鐵道部的組織下，株洲機車車輛修理工廠（以下簡稱株機廠）和湘潭電機廠以蘇聯剛剛定型的H60型電力機車為原型車，開始試製型號為6Y1的電力機車。1959年，鐵道部又依托株機廠成立株洲電力機車研究所（簡稱株洲所）。1960年蘇聯專家撤走後，中國依靠自己的力量在困難中堅持研製。
1961年12月通車的寶鳳線是中國第一條電氣化鐵路（它是1975年全線貫通的寶成鐵路從寶雞至鳳縣的一段）。當時國產電力機車尚在研製中，於是中國從當時與之關係最好的西方國家法國第一次購買若幹台6Y2電力機車。寶鳳線通車時，剪彩用的是6Y1，但實際運營的是6Y2。
1961年，株洲所的領導在去歐洲考察時了解到已經出現半導體（矽）整流器，回國後力主發展矽整流器。當時半導體技術被西方封鎖，中國不可能進口，從此株洲所走上自主研發功率半導體器件的道路。1966年，株洲所與株機廠和北京變壓器廠合作，在6Y1型的4號車上成功地用矽整流器替代了引燃管整流器。這是中國電力機車第一次采用半導體器件，也是中國在掌握核心技術上邁出的一大步。
中國第一個電力機車的研製經曆了漫長的歲月，但反映出從無到有地掌握技術所必需的能力積累。從1958年到1967年，中國一共生產了7台6Y1，都在寶鳳線上試運行。直到1968年研製成功的第8號車被命名為韶山1，中國終於有了開始批量生產的第一個電力機車型號。1969年，廠所合作又在引進的法國6G1的基礎上研製了韶山2，但隻生產了1台。
第二代：級間平滑調壓、交—直電力牽引。
改革開放迎來了中國電氣化鐵路的更大發展。1978年，鐵道部決定株機廠的主營業務從蒸汽機車修理轉為電力機車製造。那時，世界先進國家的電力機車走到相控階段，即不僅使用晶閘管（可控矽）整流，而且代替調壓開關來進行無級調壓。但當時株洲所研製的晶閘管功率不夠大，又無法引進。株機廠的工程師從外國期刊上發現關於有級和無級調壓結合的原理，便采用有級和無級結合的方式解決調壓問題，於1979年成功開發出韶山3。這種調壓方式被稱為“級間平滑調壓”，從結構上看是有級的，從牽引特性上看是無級的，同時為應用自己的晶閘管提供了經驗。韶山3成為中國很獨特的一代電力機車，在國際上沒有與此相對應的一代。它於1982年年底通過部級鑒定，1989年為替代韶山1而投入大批量生產。
第三代：相控調壓、交—直電力牽引。
第三代電力機車的技術標誌是相控無級調壓。20世紀80年代，電力牽引的地位越來越高，中國在功率半導體技術上也進步很大。株洲所在1970年研製出第一個晶閘管後，緊跟世界發展潮流，從80年代初開始研發不對稱晶閘管，從90年代初研發可關斷晶閘管。
第三代電力機車從1985年研製成功的韶山4開始，經過韶山5、6、7，一直發展到準高速的韶山8和9（時速160~170公裏）。這些車型及其衍生型號的總趨勢是功率和速度不斷提高。株機廠和株洲所仍然是研製和生產電力機車的主力，不過也有更多的企業（如大同廠、資陽廠、大連廠）加入這個行列（特別在生產上）。
20世紀80年代，中國分別從歐洲、日本、蘇聯購買了世界上技術最先進的直流相控電力機車，特別是通過購買150台法國8K機車從法方得到技術轉讓。但中國沒有仿製8K車，而是把從“聯合設計”中學到的關鍵技術運用到韶山4上。
在吸收8K車技術的基礎上，株洲所從1987年開始研發電力機車微機控製係統，其間又與大學合作開發了微機診斷、事故記憶和顯示功能。1991年，株洲所把韶山4型0038號機車改造成微機控製車，完成30萬公裏運用考核。這台機車於1992年初在寶成鐵路投入運行後，雖然微機係統的用戶界麵、抗幹擾能力仍有不足之處，但控製性能已達到設計要求。1997年，微機控製係統被批量應用於韶山8。
中國的前三代電力機車的主力機型（韶山1、韶山3、韶山4、韶山8等）都實現了大批量的生產，每一代的功率級別都比上一代有明顯提高。韶山4以後的中國第三代電力機車在功率級上實現了係列化、型譜化。
第四代：交流傳動、高速機車和試驗動車組。
中國電力機車的高速化從1995年開始提上日程。由於直流傳動限製了機車的功率，所以實現高速化就必須采用交流傳動技術。
1.從直流傳動向交流傳動的轉化：鐵道部的“十年轉換工程”
交流傳動技術（交—直—交）從20世紀70年代初在西歐開始研發。該技術把從電網的交流電經整流變成直流電，再通過變流器（亦稱逆變器）把直流電轉換為三相交流電（過濾掉電網的波動電流），然後驅動三相異步牽引電動機。由於變換後的電能可使電機的額定電壓隨電網電壓提升，所以交流傳動可以大大提高電力機車的效率。隨著大功率半導體器件從晶閘管到GTO（可關斷晶閘管）再到IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的發展，交流傳動成為劃時代的電力牽引技術。
在外國的技術封鎖下，株洲所自20世紀70年代就開始進行交流傳動的理論研究和實驗，在1989年完成當時國內最大功率（300千瓦）交流傳動係統試驗研究（包括整流器、變流器、異步電機和晶閘管等全部自主開發）。在鐵道部組織的技術攻關中，株洲所於1995年開發出1000千瓦交流傳動係統。1996年，該係統被裝在株機廠和株洲所共同研製的AC4000交流傳動原型車（4根軸，每軸1000千瓦）。此車是試驗車，但它對中國掌握交流傳動技術具有裏程碑意義。受這個成功的鼓舞，1998年鐵道部決定加快交流傳動技術的研發，爭取到2008年實現轉型，被稱為“十年轉換工程”。
就在這個關鍵階段，西門子利用中國政府鼓勵引進外資的政治導向，企圖通過與株機廠建立合資企業的方式“封殺”中國交流傳動技術的發展，即中方不得在合資企業之外再研發和生產交流傳動的機車，而且還要限製株洲所。對於不同意這個條款但又必須按照政治需要與西門子建立合資企業的中方來說，使對方讓步的關鍵就是盡快開發出自己的交流傳動機車，打破對方以為可以壟斷中國技術發展的想法（趙小剛，2014）。
1998年5月，廣鐵集團宣布建成中國第一條高速鐵路廣深線（時速200公裏），因外國車太貴，便主動邀請株機廠研製動車組。為了給中國尚在開發的交流傳動係統提供高速列車的基礎，鐵道部和株機廠經過國際招標從總部設在柏林的安達公司（AdtranZ）購買10套交流傳動係統，其中2套用於時速200公裏的機車“九方號”，8套用於開發時速200公裏的動力集中式動車組“藍箭號”。
由於那時中國鐵路還沒有過時速200公裏的運行經驗，使用了鐵道部組織改造的一台韶山8的傳動比和氣動布局，由長客、四方和浦鎮各提供一輛拖車，於1998年6月21日在京廣線許昌至小商橋段進行高速試驗，試驗時速達到240公裏。這是中國人第一次體驗到時速200公裏的國產車。這次試驗采集了上億個實驗數據，增強了高速列車開發者和用戶的信心，“九方號”和“藍箭號”均於2000年研製成功，在廣深線投入商業運行。
到1999年，株洲所完成1000千瓦級交流傳動係統及GTO變流器、IGBT變流器等部件的研究。在此基礎上，株機廠於2001年研製出“奧星號”高速機車，實現了交流傳動、牽引電機和微機網絡控製係統的自主化。此後，株洲所的係統又裝在株機廠向哈薩克斯坦出口的電力機車上。“奧星號”生產了3台，在2005年完成100萬公裏考核後被廢棄。
2.高速動車組的研製
中國研製動車組的時間比一般人想象的要早得多。中國第一個電力動車組KDZ1是由長客廠、株洲所和鐵科院於1988年研製成功的，試驗時速143公裏。但當時鐵道部認為，動車組運輸方式不適合國情，決定不鑒定、不推廣，動車組最終被送返長客封存（後來成為研製“春城號”和“長白山號”的經驗基礎）。
“九五”期間，鐵道部立項研製不同的高速概念車。株機廠於1999年牽頭製成一列直流傳動的動力集中式動車組“大白鯊”（與商業化的“藍箭號”幾乎同步），株洲所在該車首次實現中國動車組的微機網絡重聯控製。浦鎮車輛廠牽頭研製動力分散式動車組“先鋒號”，使用了日本三菱電機的交流傳動係統。該車於2001年出廠後在廣深鐵路進行試驗性商業運營，曾在秦沈客運專線上創出當時國內最高時速292.8公裏的記錄。
1998年鐵道部實施市場化改革，獲得更大采購權的地方鐵路局也出現訂購動車組的熱潮。除了“藍箭號”，1999年4月交付的“春城號”動車組是由長客聯合株洲所為雲南省承辦的昆明世界園藝博覽會專門開發的，采用直流傳動。1999年10月，鄭州鐵路局定製的“中原之星”動力分散式動車組正式立項，由株機廠、四方廠和株洲所聯合開發，采用了株洲所的交流傳動係統。該車於2001年9月與前述“奧星號”同時在株機廠下線，後在鄭州—武昌線投入運營，時速160公裏。
1999年8月，鐵道部開工建設全長404公裏的秦沈客運專線（2003年10月建成），同時提出為該線研製時速270公裏的動力集中式動車組。該項目由國家計委立項，命名為“中華之星”，2001年開始研發。該車由株機廠負責總成，有一前一後的兩個動力車，拖車由四方和長客製造，交流傳動係統和控製係統由株洲所提供。2003年1月~2004年12月，“中華之星”在秦沈客運專線累計運行53萬多公裏，衝刺試驗達到321公裏的時速。
2000年，鐵路裝備工業脫離鐵道部並重組為直屬國資委的南、北車兩個集團後，上述國家立項的動車組都落入南車集團，於是北車集團自投資金，由長客開發時速200公裏的“長白山”號動車組，它的製動、牽引和控製網絡等3個係統從國外購入。該車於2004年9月在秦沈客運專線跑出254.5公裏/小時的試驗速度，2007年2月正式在沈大線運營。
以上內容由圖1概括。2003年鐵道部決定大規模引進技術之後，上述所有的高速機車和動車組項目都被迫退出曆史舞台。
（三）大規模引進與中國工業技術能力之間的互動
為分析中國鐵路裝備工業的能力基礎與引進技術之間的互動機製，我們引入產品開發平台的概念框架（路風，2018）。這個框架的中心思想是，由於技術能力的成長離不開產品開發活動，所以分析產品開發平台的構造可以幫助理解技術能力的發展機製。產品開發平台包括三大要素：（1）產品序列。（2）專業研發團隊。（3）技術支持係統，它又分為：有形的技術支持係統，包括工作設施、工具和工程試驗設備等；無形的技術支持係統，即積累起來的經驗知識以及使之能夠發揮作用的組織程序；外部技術支持係統，如外部供應商網絡以及與研究機構的合作關係。因此，產品開發平台是一個包含了其工作對象（產品序列）、工作主體（專業研發人員）和工作支持係統（設備和經驗知識）的有組織的活動係統。
中國工業在大規模引進之前已經具有較強的技術能力基礎，體現在能夠在幾十年裏向鐵路提供產品的開發平台上。這說明中國工業已經具有正向設計產品的能力，並非像一些學者認為的那樣，這種能力是在引進之後才生成的（呂鐵、江鴻，2017）。鐵道部的大規模引進曾經使外國產品一度把自主開發的產品替代掉，但在引進路線很快被扭轉的條件下，自主開發的新產品又使外國產品退居次要地位。這個短暫的變化如圖2所示，技術引進隻發生在產品開發平台的“產品序列”部分，沒有或沒來得及改變這個技術活動係統的其他部分。隨著重新開始自主開發，“產品序列”又恢複了自主的性質，於是產品開發平台保持完整並繼續發揮作用。在這種條件下，引進的“技術”隻能通過與中國技術能力基礎的互動才能發生作用，這是其負麵作用被抑製而正麵作用被發揮的關鍵條件。
給定上述條件，在中國大規模建設高鐵的前夜，技術引進起到兩個自主開發尚未起到的作用：第一，使中國工業獲得了完整的產品（高速列車）經驗；第二，促使中國工業建立起現代化的製造體係。
關於第一個作用。雖然購買的外來產品設計隻是信息，但如果能夠理解其背後的因果關係，中國企業就可以節省為自主設計出一個完整產品而必須探索所有未知因素的時間。“完整”是指由所有的技術方案組成的產品設計是基本成熟的、可靠的，而此前還在開發中的自主產品尚未成為完整的工作對象。產品開發平台被保持下來的關鍵作用是，中國技術團隊已經具有對高速列車設計中因果關係的認知，所以當他們僅僅在複製的意義上掌握引進的產品設計之後，也必然以自己的理解產生新的知識和技能。中國企業本來就具有開發高速列車的知識和技能，隻是還缺乏將其做到可以投入運營的完整開發經驗。一旦重新自主開發新產品，從理解成熟產品獲得的新知識和技能就被補充到它們已有的知識和經驗積累之中，並以新的目標開發出不同於引進方案的新產品設計（擁有知識產權是其標誌）。因此，花錢引進的實際作用是使外國企業把成熟產品的設計和製造信息向中方披露，使中方有機會去理解其中體現的完整經驗。因此，中國高鐵技術的飛速進步並非是技術引進所直接導致的，而是中國工業的產品開發平台迅速吸收了外國設計所體現的經驗並將由此產生的新知識補充到自己原有的能力積累之中，再通過自主開發實現的。四方股份從“消化、吸收”2型車技術到開發出世界領先的380A的過程，完全印證了這個因果關係——引進的車型與新車型之間的確存在聯係，但不是在技術上（因為380A的所有技術都必須自己做出來），而是在經驗上。
上述分析可以解釋為什麽技術能力是不可能“引進”的，因為在特定開發經驗中不斷探索的研發團隊及其成員之間的默契是組織特定的，不可能買來；以經驗知識和組織特定的流程所構成的無形技術支持係統是不可引進的；沒有組織特定的團隊和無形技術支持係統，本來可以構成有形技術支持係統的硬件設備也不過是一堆廢銅爛鐵，不能成為“係統”。這也印證了國際創新文獻的主流看法：隻有當技術引進是自主開發的補充而不是替代物的條件下，引進技術才能起到正麵作用。
關於第二個作用。技術引進對於中國高速列車製造的提升作用是業內公認的。中國企業在引進前的製造過程普遍粗放，而生產引進車型的要求促使它們對製造體係——生產流程、質量保障、物料供應、操作規程——進行了大規模重組。不過，正如長客總工所講，並不是中國人自己想不出應該怎樣建立高效的製造體係，而是傳統的觀念和組織習慣阻礙了技術人員的努力。因此，這場重組並不是技術本身促成的，而是伴隨著引進計劃而來的大規模投資和自上而下的嚴格要求一掃這些障礙，迫使企業從領導到工人都接受改造。
製造能力和水平的提升對設計和產品開發沒有直接作用，但當中國企業重新開始自主開發後，高質量的製造體係也就成為自主產品可靠性的保證。四方的負責人曾經解釋說，在引進之前，企業長期進行自力更生式的產品開發，具有較強的解決問題能力，但研發的嚴謹性、製造和質量管控體係與外國企業有較大差距。在引進過程中，為製造引進產品而進行的體係建設，喚醒了企業整體的體係意識，促使企業重塑包括研發在內的各個體係。在新的經驗和體係的基礎上，新一輪的產品自主研發使企業的能力得到空前提高。
中國高鐵技術轉向自主開發之後的一個巨大變化是在“外部技術支持係統”方麵。在計劃體製下，每個工業部門都有自己的研發體係，原來鐵路裝備的研發合作都是在鐵路行業的科研體係之內。這種格局在實施兩部聯合計劃時被打破，國家科技計劃（863計劃、973計劃、支撐計劃等）以幾大主機廠及其數百家配套企業的產品開發為落腳點，對高鐵技術的關鍵領域布局項目，承擔這些研究項目的機構包括大學、科研院所和國家級實驗室和工程研究中心。長客開發的380B就是由中科院力學所對其設計進行了風洞試驗，這是長客當年在開發長白山號時沒有做過也沒有認識到其意義的事。
總之，大規模技術引進的確起到了正麵作用，但能夠如此的原因卻是全盤引進路線又被中央決策層扭回到自主開發路線上。因此，無論從曆史經驗還是從理論邏輯上講，把“引進、消化、吸收、再創新”說成是中國高鐵技術迅速進步的唯一來源是不成立的。
（四）自主技術的重生
技術能力基礎不僅在吸收引進技術上發揮了作用，而且也使自主研發的技術在度過“災變”後再次迅速進步——株機廠和株洲所的經曆充分證明了這一點。這兩個中國鐵路裝備工業的重要企業在鐵道部大規模引進時受到係統性的打壓，被排斥在2003~2006年所有有關引進的會議之外，隻是因為它們在那個關頭不識時務地沒有擁護鐵道部確定的引進路線。在大規模引進中，國產電力機車韶山係列被停產，株機廠被指定消化、吸收引進的機車，與動車組無緣；而株洲所被指定消化、吸收2型車的牽引和網絡控製係統，與機車無緣。於是，兩個企業的市場被大幅壓縮。
2004年年底，鐵道部從德國西門子、法國阿爾斯通和日本東芝分別引進電力機車（同時也引進內燃機車，本文不涉及），並相應命名為“和諧號”D1、D2和D3。（1）D1是對西門子EuroSprinter原型車的重新命名，它是8軸雙機重聯交流傳動電力機車。雖然指定株機廠負責對其“消化吸收”，但鐵道部一次就進口了180台原裝車，並沒有給株機廠留下什麽市場空間。（2）D2是由大同電力機車廠“消化吸收”法國阿爾斯通的8軸交流傳動電力機車。（3）D3是由大連機車廠“消化吸收”日本東芝的電力機車。2007年，鐵道部再次購買了500台西門子的6軸電力機車，被命名為D1B，由株機廠按鐵道部“以我為主”的要求進行總體設計。此外，由大連機車廠“消化吸收”龐巴迪的貨運機車，命名為D3B型。至此，已經譜係化的韶山係列電力機車（還有東風係列內燃機車）全部停產。
鐵道部分兩次購買的西門子機車全部使用原裝的交流傳統係統。如前所述，株洲所自主開發的交流傳動係統和網絡控製係統是隨著在AC4000、“奧星”、“中原之星”、“中華之星”和出口哈薩克斯坦電力機車等產品上的應用而開始產業化的。當鐵道部廢棄這些產品後，株洲所的核心技術立刻喪失了應用機會，麵臨絕境（趙小剛，2014）。可見，如果鐵道部原定的引進路線持續下去，中國的電力牽引核心技術將重演運10被拋棄的命運。
2008年年末，鐵道部同意南車集團和株機廠提出開發6軸7200千瓦交流傳動貨運電力機車的建議，並允諾400台的訂單（趙小剛，2014）。在項目啟動會上，株機廠提出的第一技術方案是與株洲所合作並采用中國的交流傳動係統。這就是D1C，它與購買西門子的D1、D1B毫無關係，實際上是韶山“血統”。但是，因為當時鐵道部堅持任何產品開發必須與“引進消化吸收”國外先進技術聯係在一起，所以為D1C提供了交流傳動係統和網絡控製係統的株洲所不得不“造假”，把三菱電機的專家拉過來做方案評審，讓他們簽字以認定該方案屬於聯合設計，結果弄得日本人還很不樂意：“不是自己設計的東西怎麽去認可呢？”這是中國鐵路裝備工業在大規模引進之後最大的一次“技術造假”，隻不過是把自己的原創技術說成源自引進。
D1C的開發創造了業內奇跡，僅用6個月就完成從設計、試驗到裝車的流程，於2009年6月份下線交付使用。這個機車為株機廠贏得了巨額訂單，到2012年年底已經出廠約1500台，遠超過所有其他型號的機車。相比之下，從西門子引進的D1和D1B，沒生產多少就因賣不出去而停產（價格貴得多，事故率更高）。韶山“血統”D1C的出色市場業績，可以說是中國50年電力機車自主開發的能力積累對“引進是唯一技術來源”迷信的一次“示威”。尤為重要的是，D1C使株洲所自主開發的交流傳動係統和網絡控製係統第一次實現了大批量產業化。
2012年，株機廠又開發了D1D型準高速交流傳動客運電力機車；同年為神華集團研製的大秦線2萬噸重載機車開始交付。此後，株機廠又開發了“深度國產化”的8軸雙機重聯交流傳動電力機車，這款被命名為D11的重載機車目前已經成為株洲廠的主力產品。這一係列的事實證明，沒有全盤技術引進，株機廠在電力機車領域也照樣可以達到世界先進水平，有能力“按照客戶的要求開發產品，不管是4個輪子、6個輪子還是8個輪子，也不管對車體寬度有什麽要求”。
株洲所因為主要為列車提供核心係統，所以比整車製造企業更少為人所知，但它的倔強也不亞於株機廠。即使在鐵道部廢棄所有的中國車型和核心係統後，株洲所仍然堅持自主創新，於2006年完成1200千瓦 IGBT牽引傳動係統的開發，後來又有了1600千瓦的係統。這些技術在國家轉向自主創新方針後，迅速支持了高速列車的自主開發。2008年，株洲所抓住全球金融危機帶來的機會，收購了英國電力半導體公司丹尼克斯的75%股權。2014年6月20日，株洲所投資16億元在株洲建成中國第一條8英寸IGBT芯片生產線，使它的電力牽引技術達到芯片級。今天，株洲所生產和銷售的電力牽引變流器超過世界上任何企業。
株洲所對列車網絡控製的研究早於中國對動車組的研發，從1987年就開始研發列車微機控製係統，1992年用英特爾的486CPU搭建了列車網絡平台，1997年開始研究具備網絡通信、車載控製以及診斷等功能的網絡技術，而且一直跟蹤歐洲標準。株洲所長期自主研發的網絡控製係統比從日本引進的2 型車網絡平台更具有優勢，網絡化結構更先進。日本的網絡化結構是按照20世紀70年代美國軍方開發的ARCNET標準開發的，到引進時就已顯落後。在為2型車開發“備胎”時，株洲所以自主技術研製了完整的替代係統。株洲所在電力機車和時速500 公裏超高速試驗動車組上采用的是具有完全自主知識產權並符合歐洲標準的TCN技術，與日本技術無關，同時引入了更有發展潛力的工業以太網技術，進一步加大了領先優勢。今天，株洲所的網絡化控製平台更加開放，其硬件和軟件（包括底層驅動、中間件軟件和應用軟件等）全部是自主開發，可以開放給第三方應用，整車企業可以在這個平台上編寫自己的應用軟件。株洲所的網絡控製係統已經具有世界先進水平，廣泛應用到機車、城軌車輛、高速動車組和城際動車組上。中國是最新的10G 以太網協議的發起國之一（發起國包括歐洲一些國家和日本），而株洲所是中國唯一參與單位。株洲所已經成為世界交流傳動和列車網絡控製領域中少數幾個擁有自主技術的企業。
四、中國鐵路激進創新的動力
中國是世界上第一個也是迄今唯一展示出以高鐵替代傳統鐵路趨勢的國家，而且替代的規模和速度無與倫比。但是，以高鐵替代傳統鐵路的“方針”並非最初的政策設計（甚至到今天都沒有形成有意識的概念），而是在中國高鐵的發展過程中事實上形成的。因此，解釋中國如何走上激進創新的道路就成為解釋中國高鐵發展成就的另一個挑戰。回答這個問題還可以幫助澄清另一個重大問題：國家才是這個“激進創新”的發動者。
（一）通向激進創新的道路
以動車組客運量占全國鐵路客運量的百分比來衡量，圖3展示了10年來中國高鐵替代傳統鐵路的明顯趨勢。因此，中國成為以高鐵替代傳統鐵路的先行者，正在引領世界軌道交通領域的一次革命。
但是，直到2016年公布第三次《中長期鐵路網規劃》之前，從政府的政策中還看不出有任何以高鐵替代傳統鐵路的想法。2004年1月國務院批準鐵道部提出的《中長期鐵路網規劃》，其主要目標是“到2020年，全國鐵路營業裏程達到10萬公裏，主要繁忙幹線實現客貨分線，複線率和電化率均達到50%，運輸能力滿足國民經濟和社會發展需要，主要技術裝備達到或接近國際先進水平”。規劃的文本中沒有“高鐵”的字眼，有關的表達是到2020年“建設客運專線1.2萬公裏以上，客車速度目標值達到每小時200公裏及以上”。很顯然，那時無論是鐵道部還是決策層，都沒有產生以高鐵替代傳統鐵路的想法。
從事後看，以建設高鐵來迅速打破鐵路運輸瓶頸的想法起源於鐵道部（背景是中央決策層決心加大對基礎設施的投資）。這個想法的邏輯順序是首先把客運和貨運分開，為此需要建設客運專線，後在客運專線實現高速運輸，最終實現包括貨運在內的鐵路全麵提速。可以肯定的是，當時鐵道部不可能向決策層直接提出大規模建設高鐵的建議，因為它既非決策層關心的問題焦點，也涉及高強度的投資，恐怕還會引起爭議。由於建設客運專線是這個邏輯鏈條的關鍵環節，所以鐵道部是從解決鐵路運輸瓶頸的客貨分開概念把高鐵概念間接地引入決策過程。因此，即使當時鐵道部認為必須發展高鐵，也不可能產生以高鐵替代傳統鐵路的想法，何況這個概念在全世界都不存在。
2005年7月開工建設的京津客運專線被正式認為是中國第一條完全新建的高速鐵路。建設這條高鐵顯然存在政治因素，因為它被當作北京奧運會標誌性工程。2007年4月18日，中國鐵路實施第六次大提速，100多列被統稱為“和諧號”的動車組投入運營，使繁忙的幹線區段時速達到200公裏至250公裏——這是世界鐵路既有線的提速最高值。當京津線於2008年8月1日投入運營時，鄭西高鐵（徐州—蘭州高速鐵路的鄭西段）、武廣高鐵（京廣高鐵的武漢—廣州段）和京滬高鐵也已經開工建設。尤其是2008年4月開工的京滬高鐵確立了高鐵技術的自主創新方針，展示出新的前景。中國工業能夠建設、裝備和運營高鐵的早期技術績效證明了高鐵的可行性，也顯然鼓舞了決策層。於是，國家於2008年10月批準的《中長期鐵路網規劃（2008年調整）》調高了建設指標，“確定到2020年全國鐵路營業裏程達到12萬公裏以上，其中客運專線達到1.6萬公裏以上，複線率和電化率分別達到50%和60%以上”。不過，即使這個規劃調高了高鐵建設的指標，也無法看出中國已經出現以高鐵替代傳統鐵路的想法。這個規劃規定的到2020年達到1.6萬公裏以上的高鐵營業裏程，實際上是在2014年達到的（參見圖5），而那年動車組客運量占全國鐵路客運量的39%（見圖3）。因此，如果這個指標果真是按照規劃在2020年才實現，那麽我們到今天都不能確定中國高鐵是否已經走上激進創新之路。
就在那個關頭，一場突如其來的“風暴”——全球金融海嘯——衝擊了決策層，促使決策層實施了一個空前的經濟刺激計劃（簡稱“四萬億”）。2014年3月，美國《外交政策》網站發表了一篇以“高速帝國”為題報道中國高鐵的文章，其中寫道：
“2008年11月9日——世界鐵路曆史上的一個轉折點——中國政府宣布了一項宏大的經濟刺激計劃，如第二年所展示出來的，計劃資金中的最大一塊被用於改善公共基礎設施。在短短1年間，對鐵路項目的投資從490億美元猛增到880億美元，其計劃是在接下來的3年裏開通42條高鐵線路。自從沙皇亞曆山大三世建設跨西伯利亞鐵路之後，還沒有一個中央政府實施過如此雄心勃勃的鐵路項目。”
“四萬億”是與2008年的鐵路網規劃毫無關聯的事件，但它卻為中國高鐵的加速建設提供了決策層的決心和超高強度的投資。因此，如果有人把中國高鐵的成就歸功於政府的長期規劃（World Bank，2019），那麽曆史的真相是，中國高鐵的第一個也是迄今最大的投資和建設高潮竟然與政府的規劃沒有關係。如圖4所示，從2002年到2018年對鐵路投資的軌跡來看，最大的年度增長幅度出現在2009年（比上年增長68.3%），而投資額的峰值出現在2010年（8427億元）。以高鐵替代傳統鐵路的做法需要高強度投資，因為它需要大規模建設獨立於既有線路的全新線路並采用全新的裝備。因此，“四萬億”計劃就是中國以高鐵替代傳統鐵路做法的起點。
這個事件充分說明，第一，以高鐵代替傳統鐵路的實際做法是中央決策層決定的，因為如此規模的投資不是鐵道部能夠籌措的，更何況突然擴大建設規模還要涉及征地、環保和地方政府的合作等等問題。因此，使中國鐵路走上激進創新道路的直接行動者是國家。第二，這個決策的動機在高鐵之外，即決策層決定擴大高鐵建設規模的目的不是針對高鐵本身，而是針對更高層次的問題，如拉動經濟增長等。隻有建設高鐵可以服務於解決更高層次問題的目的時，決策層才會對其投入。這個可以得到驗證的因果關係排除掉鐵道部對於發動激進創新的關鍵作用，盡管這樣做符合鐵道部的意願。
實際上，更加說明高鐵決策具有政治性質的事件是中國高鐵在2011~2013年期間經曆的低潮期。2011年2月，鐵道部原部長劉誌軍和原副總工程師張曙光因涉嫌嚴重違紀被免去職務，造成了鐵路係統內部的大地震，同時也觸動了社會的神經：高鐵建設是否存在豆腐渣工程？高鐵的快速發展是不是個謊言？一瞬間高鐵的成就因為劉誌軍的下台而被蒙上了灰塵。“禍不單行”的是在同年7月23日，甬溫線發生動車組撞車事故，一時輿論嘩然。在來自高層和社會輿論的巨大壓力下，鐵道部決定高鐵全麵減速（如時速250和350公裏的線路分別降速為200和300公裏），以緩解社會對高鐵安全性等問題的疑慮。這些事件對決策層和鐵道部都產生了衝擊，致使當年的全國鐵路固定資產投資僅完成5906億元，同比下降35%，成為鐵路投資唯一沒有完成計劃的年份。
對高鐵負麵輿論高漲的時期正值領導層換屆。2013年3月，新一屆中央政府決定撤銷鐵道部，代之以“政企分開”的國家鐵路局和中國鐵路總公司（以下簡稱中鐵總）。此後，媒體開始報道多條在建高鐵項目因“錢荒”而擱置。由於鐵道部/中鐵總在高負債條件下的貸款完全依靠政府的背書，所以“錢荒”恰恰說明建設高鐵的投資來源取決於決策層的態度。一個有意思的現象是，在鐵道部被撤而中鐵總保持低調的時候，隻有科技部“力挺”高鐵。一時間，科技部成為高鐵的“旗手”。
決策層對高鐵的消極態度到2013年下半年開始發生變化。當年8月，中鐵總開始向高速列車製造企業下訂單——這是2011年“7·23”事故之後的第一次；從2013年10月開始，政府領導人甚至開始主動向外國政府推銷中國高鐵。2014年成為高鐵建設恢複勢頭的一年——中鐵總公司在年初的全路工作會議上，安排的當年固定資產投資為6300億元，但此後的實際投資額被數次調高，到年底再次突破8000億元。
為什麽高鐵發展會在2014年恢複勢頭？答案又是在高鐵之外。第一，高鐵再次成為以基建投資實現宏觀經濟政策目標的主要載體。從2012年開始，中國的經濟增長速度連續3年下降，特別是在2014年迎來每個季度都持續下降的情況。這種形勢促使國務院提出“微刺激”、“穩增長”的方針，隨之增加曾經被削減的基建投資。2014年7月初，國務院總理李克強相繼考察了滬昆高鐵長沙南站施工現場和株洲電力機車公司，公開讚揚了高鐵建設和高鐵技術的進步。高鐵再次成為承載政策的主要手段之一。
第二，建設高鐵的經濟和社會效果不斷得到證明，使決策層恢複了對高鐵的信心。事實上，即使在高鐵建設的低潮期，先期投入所產生的結果仍然展示出中國高鐵的震撼前景。2012年12月1日，哈爾濱至大連的高速鐵路（哈大高鐵）建成運營，這是世界上第一條穿越高寒季節性凍土地區的高鐵線路，全長921公裏，設計時速350公裏；同月26日，全長2240公裏的京廣高鐵全線開通，成為世界上運營裏程最長的高速鐵路。此外，高鐵是形成“一帶一路”概念的主要依據之一，說明決策層對建設高鐵形成了新的戰略意識。2015年7月17日，習近平總書記在視察長客時稱讚說，高鐵已成為中國裝備製造一張亮麗的名片，標誌著決策層再次把高鐵發展看作是中國的成就。
第三，社會輿論發生重大變化。隨著越來越多的人乘坐高鐵，來自民間正麵評價的聲浪越來越大。雖然高鐵票的價格遠高於普通客車，但由旅行時間的縮短和舒適度的提高足以使大多數旅客接受更高的代價。國際輿論對中國高鐵的讚譽越來越多，國內媒體對高鐵的報道越來越多地轉為正麵，最終壓倒了負麵輿論和主流經濟學家的攻擊。民間口碑和輿論的政治作用顯然對決策層產生了正麵激勵。
2016年6月，國務院批準由國家發改委主持修編的《中長期鐵路網規劃》，把到2020年的高鐵運營裏程指標大幅度提高到3萬公裏，同時第一次在中國鐵路規劃中明確提出建設“高速鐵路網”的概念，使高鐵線路從原規劃方案的“四縱四橫”變成了“八縱八橫”，增加了建設“麵向‘一帶一路’國際通道”的內容。雖然沒有明確的表達，但以高鐵替代傳統鐵路的思路已經明顯可見。
該規劃在評價鐵路發展現狀時稱：“2004年《中長期鐵路網規劃》實施以來，我國鐵路發展成效顯著，對促進經濟社會發展、保障和改善民生、支撐國家重大戰略實施、增強我國綜合實力和國際影響力等發揮了重要作用，受到社會的廣泛讚譽和普遍歡迎，成為現代化建設成就的重要展示”。這段文字表述，已經把實際業績和輿論對於決策的影響表達得淋漓致盡。
地方政府也開始影響高鐵的建設過程。本來地方政府在鐵路建設過程中的發言權很小，但隨著高鐵建設顯示出來的經濟效果，出現了地方自籌資金參與高鐵建設以及向中央政府爭建高鐵的現象，也出現了地方代表在“兩會”上以提案方式影響高鐵規劃的現象。於是，高鐵建設變成一個政治過程：來自民間的實際需求和口碑、國內外輿論的讚譽以及地方政府力爭建設高鐵的呼聲，匯成一股巨大的力量，促使決策層在高鐵建設上保持著積極態度，從而使鐵路投資在2014~2018年期間保持在每年8000億元的高水平上。盡管沒有形成概念，但以高鐵替代傳統鐵路已在事實上成為中國鐵路建設的穩定戰略方針。
中國高鐵建設經曆突起的高潮、受挫後的低潮和再入高潮的曲折，恰恰說明激進方針形成於決策層的政治考量（雖然必須以經濟合理性為依據），最大的證據就是高鐵規劃與實際建設業績之間的偏差。如圖5所示，實際建設業績與規劃指標的偏離程度之大，足以證明導致“激進”的力量產生在規劃之外。規劃一般由主管部門（原來是鐵道部，它被撤銷後變為發改委）提出，報經國務院批準。真相在於，如果是主管部門主導了高鐵的實際發展，那麽它或它們的執行情況是不可能明顯偏離規劃指標的，因為得到批準的規劃決定了它們可用資源（如投資額）的限度。那麽，是誰能夠不斷地突破事先規劃的使用資源限度，從而使高鐵的實際建設不斷地突破規劃的指標？當然隻有中央決策層。
回顧有關高鐵建設的決策軌跡，可以清楚地看出，以高鐵替代傳統鐵路的“方針”起始於應對2008年全球金融危機的“四萬億”經濟刺激計劃，中間經曆了2011~2013年的高鐵低潮和決策層在政府換屆初期的信心不足，但在經過2014年的“複蘇”後成為事實上的明確、穩定的方針。就在本文寫作的2019年，鐵路投資有望突破曆史峰值再創新高。雖然部分線路由於地理和氣候條件永遠不會達到高速，但中國鐵路網在整體上從傳統模式過渡到高速模式的前景已無懸念。需要指出的是，激進“方針”的形成有賴於決策層對於高鐵建設的正麵態度和信心，而來自社會輿論和國際輿論的正麵反饋是影響決策層判斷的重大因素，因為這種決策是政治性質的。不容忽略的是，國內輿論的自豪感和國際讚譽不可能建立在依靠引進和組裝外國車型的基礎之上。因此，高鐵技術的發展走上自主創新道路與激進方針的形成是互為條件的。
對決策層作用的討論還引向中國體製更深層次的結構性特征。決策層之所以能夠直接決定高鐵的建設規模是因為在中國的體製下，國家始終在資源配置上發揮著重要作用，不僅能夠通過財政、貨幣、稅收和收入分配等方麵的政策間接影響經濟資源的走向，而且能夠直接介入實體經濟而影響經濟活動，其中一個主要手段就是發動基礎工業項目（包括能源、交通、基本材料等領域）的建設。這種製度能力（institutional capacity）與公有製有關（如土地和某些工業資產的國有），與國家能夠控製投資來源有關，與對經濟發展的方向和目標實施計劃的傳統有關，甚至與政治體製有關。沒有這樣的體製，決策層就無法直接影響高鐵建設。由於這個製度框架，所以鐵道部/中鐵總對高鐵建設規模的作用隻能是次要的。因此，把決策層對於發展高鐵的作用置於中國能夠以基建項目執行宏觀經濟政策的製度框架之中，本文的第二個基本命題——國家是中國鐵路激進創新的直接行動者——就完全可以得到證明。
（二）大規模建設高鐵對於高鐵技術進步的影響
如前所述，中國工業能夠建設、裝備和運營高鐵的早期技術績效是決策層能夠下決心大規模建設高鐵的一個前提條件。反過來講，大規模建設高鐵又促進了技術的迅速進步，因為它為中國高鐵技術的發展提供了世界上獨一無二的應用機會。這個機會的重要性有三：第一，應用是技術研發和創新獲得經濟回報的唯一途徑，所以大規模建設帶來的確定需求為中國企業的產品開發和新技術采用提供了動力和財力，使它們在建設技術、裝備技術和服務技術上產生了不斷創新的勢頭。第二，應用為技術改進和後續創新提供了“問題”的來源和解決“問題”的壓力，加快了解決“問題”的速度。第三，在中國的自然環境和經濟社會條件下大規模建設高鐵，使中國的高鐵技術迅速走出了與日本、歐洲不同的技術軌道，而高鐵在鐵路網中的比重擴大則會改變鐵路網的目標和功能。這兩個因素為鐵路網在係統層次上發生重大變化（即範式變化或基礎原則的變化）提供了條件，使中國走上以高鐵替代傳統鐵路的道路，而係統層次的重大變化又反過來影響所有的技術。我們下麵按照大致的曆史順序簡要分析一下大規模建設對於中國高鐵技術進步的影響。
第一階段（引進技術階段）。由於自然環境決定的線路條件，沒有任何一個外國產品拿過來就可以在中國使用，所以任何引進的外國車型都必須接受中國企業的適應性改造。適應性改造（重新設計）必須以實驗為依據，如在跑線路之前要對牽引係統做模擬、組合試驗，還要模擬運行中各種可能出現的惡劣狀況，要做各種試驗，包括疲勞可靠性等以及所有可能想到的試驗。此外，改造不可能一次性成功，需要不斷地進行試驗，通過地麵試驗的先期驗證後還要上車跟蹤，以實際運行數據分析整車的安全性並掌握列車全生命周期內服役性能的變化，然後相應做出重新設計。
因此，即使最初的目標是“複製”，也仍然需要“研發”。事實上，中國企業對引進車型進行的適應性改造都接近於從頭開發新產品所要求的技術過程。中國企業能夠完成這個過程恰恰說明它們具有因長期自主開發而積累起來的強大能力基礎（完整的產品開發平台）。這種強大的吸收能力也使中國企業通過適應性改造過程，獲得了外方並沒有轉讓的成熟整車的試驗數據，成為中國企業後來進行整車自主開發的經驗基礎。因此，由於鐵道部也必須依靠中國工業現有的產品開發平台來改進外國車型，所以中國的技術能力基礎沒有被引進所立刻替代，也使對引進技術的“消化、吸收、再創新”成為自然而然發生的活動。
第二階段（轉向自主開發）。建設京滬線既是大規模建設高鐵的開端，也是技術政策從引進變為自主創新的轉折點，二者的結合成為中國高鐵技術超越引進技術的契機。建設長度空前的高鐵線路就會產生對高速列車技術創新的壓力和動力。國外的高鐵線路短，再加上需求有限，所以列車的運行時間短，如日本的高速列車每天隻跑2小時。相比之下，380係列按350公裏的時速在京滬高鐵線上跑一趟就要4個小時。在京滬高鐵（1318公裏）之後建成的哈大高鐵（921公裏）、京廣高鐵（2298公裏）、滬昆高鐵（2252公裏）以及在建的呼南高鐵（約2300公裏）中的每一條線路，其長度都超過世界上其他國家的任何高鐵線路。長時間連續運行和短時間運行對列車的技術要求是不一樣的，長時間跑就要求列車具有長時間工作的可靠性，就會對列車各個關鍵環節（尤其是轉向架和牽引係統）提出更苛刻的技術要求，對材料和結構提出不同要求。事實上，根據中國高鐵線路特點的改進就是新技術的來源（尤其當這些特點是中國獨有的時候），何況中國工業本來就擁有自己的核心技術。例如，哈大高鐵是歐洲和日本都沒有的高寒線路，中國企業在以前的普通列車上就有對付高寒條件的長期技術積累，自然把原來高寒車的許多技術用於高速列車。因此，一旦轉向自主開發，就會產生“迫使”中國技術超過外國技術的動力。
第三階段（形成以高鐵替代傳統鐵路的做法）。持續的大規模高鐵建設引發對於鐵路網的“世界觀”發生變化，其標誌就是2016年修編的《中長期鐵路網規劃》。按照這個規劃，中國未來的鐵路網將以“高速鐵路網”為中心，而“普通鐵路網”是補充性的。這個“基礎原則”的變化意味著整個鐵路網的基本技術性能是按照高鐵的性能標準進行規劃、建設和運營。
例如，在中鐵總於2018年12月公布的中國標準動車組譜係中，已經出現了在普通線路上替代傳統“綠皮車”的動車組，即“複興號”CR200J，它因車身是綠色而被稱為“綠巨人”，被用於在既有線替代最後的綠皮車（2019年1月在杭州至北京的線路上率先投入運營）。“綠巨人”是動力集中式的，動力車位於車組的前後兩頭，以解決在既有線動車組不能換向的問題，而且可以根據客流量在8~18輛之間任意編組。引入“綠巨人”可以解決兩個問題：第一，在不改造原有普通線路的條件下提高運營速度。既有線最快的列車是每小時120公裏，提速的主要障礙是機車的動力不足，其次是各節車之間靠傳統車鉤連接。換成動車組則動力增加，而且采用高鐵的密集鉤使各車廂連在一起。目前已投入運營的“綠巨人”在既有線上的時速是160公裏，但在線路允許的條件下可以跑到200~300公裏。第二，大幅度提高既有線車輛的舒適度，讓乘客享受和高鐵差不多的體驗。“綠巨人”的客車車廂內飾與“複興號”的其他車型沒有差異，全車WiFi覆蓋，而票價則與普客基本一樣。此外，由於客車下麵沒有電機，所以車廂內比動力分散式的列車更安靜，而且每節車廂的載客量多20%。“綠巨人”的出世充分證明中國鐵路發展的方向正是“以高鐵替代傳統鐵路”——即使在普通線路上，也是以高鐵時代的標準來替代傳統裝備。因此，中國鐵路以動車組全麵替代普通客車的前景是可以預期的。
更重要的是，與以高鐵補充或改進原有鐵路係統的模式相比，以高速鐵路為中心的鐵路網在目的和功能上會發生性質改變，在運輸本身之外增加了“高速互聯”等新的目標和功能。係統層次的變化必然導致子係統的變化，因為其技術性能是由高鐵係統的總體性能要求所決定的。激進方針已經使中國鐵路在線路建設（包括道床、隧道、橋梁等）、高速列車、高速重載機車和運營服務方麵的技術發生全麵變化，而鐵路網就旅行速度而言就已經發生了性質上的變化。
上述分析有助於澄清一個事實，即中國高鐵從來沒有實施過“以市場換技術”。曾經流傳過的這個說法其實也是源自鐵道部，目的是為了凸顯鐵道部在引進技術時采取的策略對於中國高鐵技術發展的關鍵作用。但是，這個說法不符合事實。“以市場換技術”的政策思維是20世紀90年代的產物，其背後的邏輯是認為對外資開放雖然會犧牲一部分國內市場，但外資會帶來先進的技術和管理。在實踐中，這個政策至少包括兩個要素：允許外國企業在華設廠（無論是合資還是獨資），允許外國企業在華直接銷售外國品牌的產品。采取這種政策的一個典型是汽車工業——到20世紀90年代末，所有的中國轎車企業都與外國企業建立了合資關係，導致當時中國轎車市場90%以上的產品都是合資組裝的外國品牌，但說好的“換技術”目標卻沒有實現。
相比之下，中國引進高鐵技術時並沒有采取與外國企業合資的方式，而且鐵路市場也不允許外國企業直接銷售外國品牌的產品——所有引進的車型全部成為“和諧號”。因此，中國鐵路市場從來沒有對外資開放過，即使是2004~2006年的全盤引進也不屬於“以市場換技術”模式，而是純粹地“以金錢換技術”。也許外國企業最初有過自己的盤算，認為一旦進入中國市場，中國就會對其技術和產品產生長期依賴，所以也許在中國購買技術時為爭奪立足點做出了比通常情況下更大的讓步。如果它們確實有過這樣的期待，那麽中國高鐵後來的發展就使它們失算了——中國再沒有引進過升級換代的車型，而是走上了自主創新的道路。
在中國鐵路市場不對外資開放、中國工業具有強大能力基礎並轉向自主創新方針的條件下，一次性買進的外國產品就純粹成為中國工業的工作（改造）對象，對其進行適應性改造也就成為中國企業的技術學習過程。特別是在開始大規模建設高鐵之後，由市場規模擴大和不斷產生新要求帶來的“學習紅利”（解決問題的機會和回報）被中國企業所收獲。這就是為什麽在實行“以市場換技術”的工業中（如汽車工業），跨國公司能夠長期壓製中國企業的原因——本來能力就更勝一籌的跨國公司可以通過學習中國市場特點而長期保持自己的技術優勢。但在中國鐵路工業，外國企業沒有這種機會，中國企業技術學習的過程及其收益掌握在自己手裏。因此，中國的大規模高鐵建設就成為中國高鐵技術進步的又一個來源。
大規模建設高鐵對鐵路裝備及其生產能力產生巨大需求。例如，中國動車組的保有量從2007年的105列增長到2017年的2935列（見曆年《鐵道統計公報》），在長達10年的時間裏以平均每年39.5%的速度增長。在這種條件下，中國生產高速列車的企業都進行了大規模的固定資產投資，建設了在世界發達國家也罕見的巨大廠房和生產線。當西門子交通集團總裁訪問長客時，站在新建總裝車間的瞭望台上，俯瞰著由幾十列組裝中的高速列車所排成的壯觀景象，不禁喟然長歎：“這就是我們歐洲的大工業之夢啊！”在2015年合並為中車集團之前，南車和北車的經濟規模就分別超過了同領域的任何外國企業。2016年，中車集團的營業收入超過了德國西門子、法國阿爾斯通、加拿大龐巴迪和日本川崎重工的收入總和（圖6第二行），而這4家外國企業恰恰是中國當年從國外引進高鐵技術的對象。
今天中國高鐵營業裏程已經超過世界高鐵總裏程的2/3，成為世界上高鐵裏程最長、運輸密度最高、成網運營場景最複雜的國家；中國高鐵的動車組已成為中國鐵路客運的主渠道，而且其安全可靠性和運輸效率世界領先。在技術和工業方麵，中國完全具備了自主的技術能力，中國設計製造的高速列車經曆了最惡劣條件——高低溫、長大線、持續高速等等——的考驗；中國高鐵裝備工業的規模世界第一，大規模應用高鐵技術的經驗世界第一，經過實際研發鍛煉的人才隊伍比其他國家的總和還多。這些條件為中國保持高鐵技術領先世界之勢提供了可能。
五、以係統層次的創新引領未來
在躋身世界前沿之後，中國高鐵能不能繼續保持創新的勢頭？決定這個問題答案的關鍵因素不在於技術，而在於戰略、政策和體製。從大型技術係統的角度看，中國高鐵的未來發展和創新取決於對大係統演進的把握。但是，本應專注係統集成的主體一直沒有擺脫“部門”管理者的角色，總在為爭奪“勢力範圍”而扭曲係統集成者與技術開發者之間的創新邊界。因此，中國高鐵未來的發展需要強化係統層次的創新，並由此形成穩定的創新邊界，從而為高鐵的技術發展增加競爭的驅動力。
（一）開發標準動車組背後的動機
中國高鐵技術發展的最新重大事件是中國標準動車組的開發。不過，在產品和技術換代的背後，也包含著中鐵總重奪高鐵技術主導權的動機。
標準動車組項目由鐵道部從2012年開始組織有關製造企業、高校和科研院所討論概念，南車、北車都是發起方。作為背景，當中國高速列車技術經曆了最初階段的發展之後，確實麵臨著統一標準的需要。例如，分別從4個外國企業引進的車型不僅各有標準，而且也存在對中國應用場景的適應性問題；自主開發的380A和380B也不能重聯，車上的很多技術配置（如座位的擺放）和主要的產品配套規格也不一樣，帶來很多運營管理上的不便。於是，在統一標準的前提下開發新一代動車組逐漸被提上日程。但在今天中國標準動車組的成就受到廣泛宣傳時，需要指出一個被掩蓋的問題：中國的動車組之所以曾經是不標準的，原因就在於大規模引進。
標準動車組的開發顯然是一個在目標、做法和利害關係等方麵發生過變化的演進過程。在2013~2014年相繼完成總體技術條件製定和方案設計後，時速350公裏的標準動車組於2015年6月30日正式下線。2017年6月25日，中國標準動車組被正式命名為“複興號”，兩款時速350公裏的車型CR400AF和CR400BF（分別從380A和380B的技術平台演進而來）於第二天在京滬線正式雙向首發。2017年10月，中鐵總宣布正式啟動時速250公裏“複興號”的研製工作。2018年12月，中鐵總公布了“複興號”的車型譜係，包括3個速度等級：時速350公裏的CR400，時速250公裏的CR300，和時速160公裏的CR200。目前，“複興號”已經全麵上線，逐漸替代掉以前的各種動車組，380係列也已經停產。在整體技術指標上，“複興號”動車組保持著世界先進水平。
不過，開發標準動車組也成為中鐵總重奪高鐵技術主導權的過程。在項目早期階段，由於南車、北車兩個集團的車型存在差異，所以在確定技術方案時存在著爭論。這些爭論隻有鐵道部/中鐵總能夠“裁斷”，因為它是唯一的用戶，也隻有它能夠主持新車型的運行考核。盡管統一標準本身並不意味著係統集成者一定要主導列車技術的開發，但隨著項目的進展，中鐵總逐漸成為組織者和技術決策者，采取的方式是由中車集團下屬的企業向中鐵總報送關鍵的技術規格和參數，然後再由中鐵總通過鐵科院的評審來決定是否采納。因此，中鐵總的作用並不限於製訂接口標準以及從運營服務角度提出指標要求，而是通過“統一標準”來決定高速列車的所有技術方案。
主導高速列車技術可以收獲很大的政治效果，因為列車不僅是高鐵係統最重要的技術領域之一，而且是公眾形象最明顯的技術領域。回顧曆史，即使鐵路裝備工業早已從鐵道部分離出來，鐵道部還是通過2004~2006年的大規模引進完全主導了鐵路機車車輛的技術發展路線，其動機很大程度上是為了政績。在那個過程中，鐵道部直接安排製造企業的引進、製造和銷售，在決策上把南北車兩個集團擠到邊緣地位。當中央決策層以2008年開工的京滬高鐵為契機，把高鐵技術發展的方針定為自主創新後，鐵道部的主導權被限製。特別在2011年劉誌軍案和“7·23”事故後，鐵道部的謹小慎微反倒凸顯了科技部在推動高鐵技術進步上的作用和地位。當中鐵總從高鐵低潮期的打擊中逐漸恢複過來後，開發標準動車組就成為重奪主導權的機會。
科技部對於開發標準動車組持不同立場，認為380係列已經在自主創新上達到相當的高度，本來應該在這個基礎上繼續進步，而回過頭來做標準動車組實際上又回調了一些性能指標。這個立場同樣包含著對政績的考慮：把“複興號”當作新一代動車組，那會不會否定科技部支持“和諧號”380係列的政績？當然，曆史是無法否定的，尤其是技術演進的曆史。科技部支持開發的380係列是中國高鐵技術發展的轉折點和裏程碑，它扭轉了組裝外國車型的引進路線，使中國企業完成了開發高速列車的全流程並誕生了躋身世界先進行列的380動車組，也使中國工業的產品開發平台得到鞏固和提高。沒有這些進步，標準動車組是開發不出來的。但是，在中國的體製下，部門之間的“摩擦”和“政績競爭”仍然是現實，標準動車組的開發確實又把科技部擠到邊緣位置。
在對中國標準動車組的廣泛宣傳報道中，官方媒體顯然根據中鐵總的消息來源將其解釋為“由中國鐵路總公司牽頭組織研製、具有完全自主知識產權、達到世界先進水平的”車型，開發的目的是“打造適合中國國情、路情的高速動車組的設計、製造平台，實現高速動車組技術全麵的自主化”。於是，“複興號”就成為中鐵總以“總設計師”身份領導的新一輪自主創新，它既可以把全盤引進和科技部支持自主開發的曆史“翻頁”，又可以讓中鐵總重新主導高速列車的開發。這個主導權還有助於中鐵總推行一個“總體戰略”。2018年11月，一家中國媒體在報道株機廠開發出口動車組（詳細介紹見下）時援引一位“中鐵總人士”的話說，中國標準動車組的研製目的就是要提升中國企業在國際市場的競爭力，以高速動車組出口為突破口，帶動工務工程、牽引供電、通信信號、運營管理等成套技術走出去，為中國高鐵海外戰略目標提供技術支撐。該人士說：“在高鐵走出去項目上，我們不僅僅是車輛某一個項目的走出去，要做到全產業鏈走出去，因此必須遵循中國標準，不宜自立門戶。”
於是，就技術創新而言，有關高鐵體製的一個關鍵問題是：高鐵的係統集成者與高速列車的開發者之間應該是什麽關係？
（二）高速列車開發企業的獨立作用
為回答上述問題，我們沿著本文第三部分第四小節的內容，再次回顧株機廠的創新曆程所提供的經驗證據。在那個非常困難的階段，因為僅靠消化吸收西門子機車無法生存，株機廠開始在鐵道部的“勢力範圍”之外尋找市場，主要有兩個方向：國內城市地鐵市場和國際市場。正是在國際市場上，株機廠創造了兩個可以回答我們問題的重要業績：南非機車和出口動車組。
2012年10月，株機廠擊敗8家競爭對手，獲得南非國家交通運輸集團（Transnet）的95台21E型電力機車訂單，價值近4億美元。這是南非首次從中國采購機車，也是中國電力機車首次登陸非洲，同時也是當時國內企業獲得的最大的電力機車海外訂單。這款機車非常難做：（1）南非鐵路是“窄軌”（軌距1065毫米），對機車的平衡性、穩定性要求更高；（2）由於南非鐵路的電網是25千伏交流電壓和3千伏直流電壓交錯，所以要求機車采用“雙流製”，在電壓交錯路段進行電流切換並保持運行；（3）電力機車不僅能實現8台機車重聯，還要與內燃機車重聯（在某些上坡的路段需要內燃機車的助推），為此需要由電力機車向內燃機車發送無線指令（以配合增減速）。毫無懸念，這麽複雜的“雙流製”電力牽引係統是由株洲所提供的——沒有做過從直流到交流的全部傳動係統的企業連門都摸不著。南非原來使用歐洲的蒸汽機車和內燃機車，用上中國的好車後就再也受不了舊車了。2014年3月，Transnet宣布株機廠中標南非“史上最大”的機車采購招標，合同金額21億美元，包括新購349台22E型機車以及增購100台21E型機車（22E比21E的馬力更大）。到2018年年末，南非鐵路上跑的機車已全部是株洲電力機車，采購總量達到544台。此後又得到一個維修保養的大單，加上此前的機車銷售，株機廠在南非的銷售規模已達人民幣200多億元。
株機廠最令人意外的業績是創造了中國動車組的出口第一單。2011年7月，株機廠獲得近40億元人民幣的38列馬來西亞城際動車組（動力分散式）大單，用於吉隆坡最繁忙的南北城際線運營。這些動車組的時速是160公裏，但卻是在“米軌”上運行的，相當於標準軌（軌距1435毫米，中國采用）的時速300公裏動車組。2012年10月，株機廠又與馬來西亞捷運公司簽訂安邦線20列120輛輕軌車輛銷售合同。2015年7月，株機廠的東盟製造中心在馬來西亞建成投產，它是中國鐵路裝備的首個海外製造基地。2017年4月，株機廠又從馬來西亞交通部獲得13列混合動力電動車組和9列現代超級動車組兩個項目22列動車組訂單，訂單金額折合人民幣13.2億元。同年8月2日，由株機廠牽頭組成的聯合體與馬來西亞國家基建公司簽署了吉隆坡輕軌三號線42輛列車的供應合同。株機廠已成為馬來西亞軌道交通裝備發展最大的推動者，提供了市場份額80%以上的產品。
2015年11月，株機廠向馬其頓交付首列符合歐洲鐵路互聯互通技術規範（TSI）的動車組。該項目的6列時速160公裏動車組由馬其頓國家鐵路公司於2014年6月與株機廠簽約訂購，將在貫穿馬其頓南北並途經首都斯科普裏的既有線上運營。該線路全長約215公裏，承擔馬其頓國內80%的鐵路運力。目前，株洲廠正在完成多個歐洲訂單（包括俄羅斯、奧地利、塞爾維亞、馬其頓），為此還開發了雙層動車組。
株機廠的出口動車組與鐵道部引進的動車技術沒有任何關係——株機廠既沒有接受過動車組的技術引進，同時也被排除在中國的高鐵市場之外。那麽，它憑什麽本事會成為第一個出口動車組的中國企業？
株機廠開發高速動車組的技術能力來自被鐵道部廢棄的自主開發動車組的經驗——它的出口動車組（動力分散式）是基於“中原之星”的技術平台開發出來的；“複興號”譜係中的“綠巨人”動車組（動力集中式）也是由株機廠基於“中華之星”的技術平台開發出來的。實際上，在鐵道部決定大規模引進時，“中原之星”已經投入運營，而“中華之星”的技術已經趨近於成熟，隻是為了全盤引進而將其強行廢止。盡管產品被廢棄，但通過自主開發積累起來的知識、經驗和技能未滅，通過開發兩個車型建立的技術平台還在，於是“老兵不死”——原來“中原之星”和“中華之星”都沒有“死”，而是在新一代產品上獲得重生。
隻要有能力，創新就沒有止境。近年來，株機廠首創多款新產品。2012年8月，株機廠開發出世界首台超級電容儲能式電力牽引輕軌列車。這款車利用城市輕軌規律性站停的旅客上下車時間，在站台隻需要充電30秒就可以支持列車行進到下一站（超級電容的特性是能夠瞬間充電，而儲存時間很短）。由於線路上不需要架設電網，所以這種輕軌交通節約道路用地，可實現與公路交通的平交，並大幅度降低造價（此車已經成為西門子的模仿對象）。2016年5月，株機廠在全球首創的中低速磁懸浮列車（與國防科技大學等高校聯合研發）在中國首條具有完全自主知識產權的中低速磁懸浮商業運營示範線長沙磁浮快線上開始試運營。
株洲所也加入開發新型車的競爭，它研製的全球首列智軌列車於2017年10月在株洲正式上路運行。智軌列車融合了有軌電車和公共汽車的優勢，采用株洲所自主研發的“虛擬軌道跟隨控製”技術，能夠精準控製列車行駛在既定“虛擬軌道”上。因為不依賴鋼軌行駛，所以線路的建設周期短、投資小，而且也具有輕軌、地鐵等軌道列車的零排放、無汙染的特性，並支持多種供電方式。
中國高鐵發展的激烈動蕩過程留下一個曆史“懸念”：如果不引進，中國能不能發展高鐵？當然，誰都不可能以確切的證據來回答這個問題，因為曆史已經不可逆地走過了那個階段。但是，如果了解兩個“倔強”的株洲企業的經曆，至少誰都不敢對答案“一口咬定”。
（三）大係統的創新和係統集成者的作用
上述企業的經驗可以幫助思考係統集成與子係統技術開發之間的關係。高速列車是高鐵係統的一個子係統，也可以被看作是其中的一個“模塊”。由於列車用於高鐵係統時需要與路軌、電網、信號、車站等其他子係統相配合，所以接口標準由係統集成者來製訂和主導是天經地義的，否則整個係統無法工作。但接下來的問題是，子係統或“模塊”之內的技術決策應該由誰主導？株機廠的經曆很好地說明了這個關係：它出口的每一個產品都必須符合當地鐵路係統的接口標準，所以出口南非的電力機車必須采用“雙流製”，而出口馬來西亞的動車組必須采用“米軌”軌距，等等；但在給定接口標準之後，能不能開發符合用戶要求的車則是株機廠和株洲所的技術能力和研發努力所決定的。此外，它們還能夠開發鐵路和交通當局原來想象不到的車。因此，列車開發企業在大係統中以其特定能力發揮獨立作用。
係統集成是發展大型技術係統最重要的戰略職能，但這並不代表係統集成者有能力開發組成係統的各種技術，因為這些技術橫跨不同的工業。例如，盡管高鐵係統要把各個子係統集成起來完成一個共同的目標，但建築工程、供電、通信信號、高速列車都是不同的工業，而運營調度和客運服務則是差異更大的服務業。用理論的語言講（Richardson，1972），在為高鐵係統提供工程、裝備和服務時，這些工業的活動都是互補的，即互補於提供高速客運的服務活動；但它們彼此之間的活動卻是非相似的，即各自具有不同的特定知識、技能和經驗，需要在專業化方向上的長期積累。
此外，如果中國高鐵裝備的出口必須由中鐵總“牽頭”就會麵對一個根本性的矛盾：潛在購買國如果不是請中鐵總新建鐵路或扒掉原來的鐵路再新建，那麽中國的鐵路裝備就無法出口——馬來西亞就不會向中國購買“米軌”動車組，南非也不會向中國購買“雙流製”的電力機車。但問題在於，任何國家改變鐵路網不僅要看財力，而且涉及國家主權的考慮。如果以改變潛在購買國的鐵路網作為它們從中國進口裝備的前提條件，那麽中國的出口反而會受到嚴重的限製。因此，出口是“要做到全產業鏈走出去”還是工程、裝備等分散進行，應該是靈活的，不宜由某個機構壟斷。
因此，高鐵係統的子係統或“模塊”應該保持技術研發和市場營銷的獨立性。如果係統集成者在決定接口標準之後還要直接決定子係統或模塊內的技術開發，反而會阻礙高鐵係統的技術進步。大係統的集成表現在集成者不斷把各個相關領域的新技術集成於自己負責的係統上，甚至可以以自己對係統的定義去引導技術發展的方向，但不表現在直接控製這些領域中的技術進步，更不表現在把所有互相具有供應關係的工業都納入自己的直接控製之下。
如果中鐵總堅持主導高速列車技術，反而最終會陷入難以擺脫的“窘境”。“複興號”不可能是中國高鐵技術進步的終點，因為技術變化是不會停歇的。根據媒體在2019年的報道，長客設計的時速400公裏（實驗速度將達到時速440公裏）高速動車組將於年底下線，它是科技部2016年立項的“時速400公裏及以上高速客運裝備關鍵技術”的研究成果。該項目的目標是研製三款時速400公裏的列車，除了長客，四方和唐車也參與研製。也許考慮到這些新車型短時內不可能在國內使用，這三款車型據稱都將麵對國際市場。據另一個報道，中車集團正在研發時速400公裏可變軌高速列車，“從中國到俄羅斯、到歐洲，無論是標準軌、寬軌還是窄軌，該列車都可以勝任”。因此，高速列車的技術進步會不斷挑戰中鐵總：技術更先進的新車是用還是不用？如果用，就又變成“別人”開發的車；如果不用，中鐵總就會成為技術進步的阻礙者，情況嚴重了還可能遭到決策層的幹預。
事實上，對於中鐵總來說，存在著遠比爭奪“勢力範圍”更大的作用空間，這就是在係統層次上的創新。出於曆史的原因，中國在大型技術係統上長期習慣於跟隨和模仿。很多人沒有意識到，這是影響技術自信心的一個主要障礙，因為對技術的功能和性能要求是由係統定義的。由於中國高鐵的發展最初也沒有跳出在係統層次上跟隨的框子，所以大規模技術引進才會被認為是必然的。今天，中國已經在許多應用領域走到世界前沿，也越來越多地出現塑造新係統的可能，如特高壓輸電係統、5G通信係統、新一代互聯網、新能源汽車以及被籠統地稱為智能製造的各種係統，等等。因此，中國的技術突破和產業升級將越來越取決於在係統層次上的自主創新。但是，能不能在係統層次上轉向自主創新，不是技術問題，而是戰略、政策和體製的問題。
高鐵發展的經驗證明，中國可以成為大型技術係統的創新者和引領者。也正是因為中國高鐵走上激進創新的道路，所以中國才被認為是世界軌道交通革命的引領者，而在既有線上使用時速160公裏的動車組就會被認為是創新，而不再是技不如人。在中國鐵路走上激進創新道路的過程中，鐵道部/中鐵總不是阻礙者，但也不是引領者，最多是個“此舉正中下懷”的執行者。原因在於鐵道部/中鐵總的行為始終囿於“部門”思維的利害關係，沒有形成從“係統”上看待鐵路建設的戰略思維。僅把高速列車看作自主創新的主要標誌其實是一種狹隘的眼光，因為大係統的創新才是驅動包括高速列車在內的所有領域技術進步和自主創新的主動力。
大係統的創新需要係統集成者把經濟、政治和社會的需求與技術變化的可能性相結合，形成關於係統的新概念，也需要為實現新概念去定義或重新定義大係統的架構。例如，即使以高鐵替代傳統鐵路，在對鐵路係統性質的定義上仍然存在彈性空間：把它看作僅是人員和貨物運輸的手段或還是“互聯互通”的基礎設施，會對高鐵在經濟發展和產業升級中的作用產生不同的評價。實際上，諸如國際地緣政治、發展不平衡地區之間的產業和技術擴散等因素都可以影響對高鐵作用的看法。從技術方麵講，新的技術突破可能會導致對係統的重新定義，而對係統的定義也會影響高鐵係統對技術的選擇，例如不同的定義會決定未來5G通信技術在高鐵係統中的地位和使用方式。總之，以符合中國需求和麵向未來的概念不斷定義和重新定義鐵路係統，是使中國高鐵保持領先的根本保證。
麵對中國未來的發展，中鐵總在掌握著中國鐵路運營資產的同時，完全可以成為塑造中國鐵路性質的“架構師”，並以此引領中國高鐵技術的發展。由於係統的架構是把握技術與應用之間關聯的關鍵，所以沒有誰能夠替代係統集成者的地位和作用。如果係統集成者集中於係統層次的創新，就可以一方麵以新的係統概念引領相關技術的發展方向，另一方麵以相關技術的發展來重新定義係統。在這樣的“框架”下，各個技術領域的開放競爭就是理所當然的，而創新的邊界就可以穩定——這是在鐵路係統引入市場競爭機製的前提。於是，鐵路可以成為一個大係統級別的開放平台，既可以吸收和集成來自鐵路各個子係統領域的技術成果，還可以吸收和集成來自其他領域的技術（如5G）。當中鐵總已經更名為國家鐵路公司之後，這樣做比起“鼠肚雞腸”地與其他工業爭利，創造“政績”的可能性大得多，利害關係也大得多。
中國高鐵已有的成就是在不完美的體製下取得的，但要想使這個成就繼續下去，就需要讓這個體製更完美。如果當事主體不能靠自己的力量改進，就有理由以國家的力量迫使它們改進。
六、討論和結論
本文的目的是通過分析性地追溯中國高鐵的實際發展過程，為從理論上討論這項偉大成就的原因提供一個可驗證的經驗性研究基礎。本文的分析起點是界定中國高鐵能夠被公認為成功的兩個關鍵因素——以自主創新為主的技術進步和以高鐵替代傳統鐵路的激進創新道路。但是，這兩個因素在開始建設高鐵的起點上並不存在，而是在此後的過程中才發生的。因此，它們也就被本文定義為過程性變量。正是對這兩個“轉變”的描述和分析，本文揭示出在解釋中國高鐵的成功時被廣泛忽略的因素——中國鐵路裝備工業的技術能力基礎和國家對於發動鐵路激進創新的關鍵作用。這些分析否定了“引進、消化、吸收、再創新”是中國高鐵技術進步之源的流行性說法。
本文認為，采用事後解釋無助於理解中國高鐵發展的成功。所謂“事後”，指的是對事件的成功或失敗已經形成基本社會共識之後。相應地，“事後解釋”指的是研究者並不深入觀察和分析事件的發展過程，而是從事後的結果出發，為其原因“找出”一般性的解釋。事後解釋有兩種表現。
第一種表現是以事後表現出來的做法作為事件成功或失敗的解釋變量。例如，從中國高鐵發展的“事後”看，國家或政府發揮了重大作用，既引進了技術又實施了自主開發，等等，於是就有文獻對這些成功因素進行羅列。但這種解釋無法說明這些做法之間的關係，更不可能說明行動主體為什麽會采取這些做法。例如，把中國高鐵的技術進步歸因於“引進、消化、吸收、再創新”的說法就是對技術引進和自主開發兩種做法的羅列，它既無法解釋為什麽中國高鐵發展會在特定時刻從技術引進轉向自主開發，也無法解釋兩者之間的關係對於技術進步的作用是什麽。
第二種是以“普世真理”的框架來解釋事件的結果。例如，在主流經濟學的框架下，既然經濟激勵和有利於市場交換的製度重要，那麽從這個框架出發，中國高鐵的成功就一定是做對了這些事。這種解釋似乎沒有錯，但也沒什麽用（嚴格地講是無法證偽），因為它無視在特定語境下影響了事件結果的特定變量。例如，與中國汽車工業相比，以央企為主的中國鐵路裝備工業在市場化和經濟激勵的程度上都更低，但中國社會對後者的成功形成共識，卻對前者充滿爭議。事實上，鐵路裝備工業與其他任何中國工業一樣，都處於基本相同的製度框架或條件之下，因而很難以製度來直接解釋特定工業在特定階段發展績效的差異。如果限定時間和空間，那麽脫離工業發展特定過程的製度解釋不過是常量解釋變量。
稱之為“事後解釋”是因為這些解釋隻能在事後做出，否則沒有意義。例如，在中國社會對於高鐵充滿爭議的階段，僅僅羅列高鐵建設的實際做法並不能證明這些做法是對還是錯，而“普世真理”對於一個充滿不確定性的演進過程更是無關痛癢。換句話說，事後解釋因為脫離對於特定行動的理論判斷而缺乏預測能力，也就無法回答中國高鐵發展在某個關頭麵臨的特定問題——技術發展是應該走引進路線還是自主開發路線？政府是應該加大投入還是謹慎為之？為什麽高鐵的未來作用在很大程度上取決於係統層次上的創新，而在係統集成者和技術開發者之間形成穩定的創新邊界是改進體製的關鍵等等。因此，事後解釋沒有能力參與政策辯論，隻能等待結果形成之後才能采取立場。此外，事後解釋因為忽視在實踐中產生的特定問題，所以無助於找到通向理論創新的“橋梁”。更重要的是，因為事後解釋脫離了特定事件的特定過程，所以最終不能識別決定事件結果的關鍵變量。
中國高鐵在短短十幾年裏取得的偉大成功是行動所造就，尤其是被那些符合正確原則的行動所造就。中國高鐵的建設發生於中國經濟高增長的年代，鐵路運輸的瓶頸和國家投資能力的增強為發動高鐵建設提供了條件。這個過程雖然是從大規模引進技術開始，但在國家層次上發生的一次回歸“政治正確”的變化又把高鐵的技術進步重新置於中國工業的能力基礎之上，使技術引進成為自主開發的補充而不是替代，而國家對鐵路（係統）市場的集中控製保證了中國工業的技術學習過程；一旦高鐵的發展績效得到證明，中國就在特定的條件下和特定事件的觸發下走上以高鐵替代傳統鐵路的激進道路，隨之而來的大規模建設為中國工業提供了持續技術創新的應用機會，而且是世界上獨一無二的機會。回顧這個過程，令人驚奇的不是其發展速度之快，而是這些行動竟然“碰巧”地組合起來（速度是這個組合的結果）。本來其中的單獨每一個充其量隻是個必要條件，但在特定的條件下，這些因素“鬼斧神工”般地組合在一起，它們的共同作用構成一個強大的充分條件，使中國高鐵的發展產生出領先世界的勢頭。理解產生這個組合的原因才是解釋中國高鐵成就的關鍵，也是把“教訓”結合進有意識的政策中的關鍵。
行動當然涉及行動者的動機。在高鐵發展的過程中，鐵道部有動機，中央決策層有動機，企業有動機，所有參與的個人也有動機。但是，如果把這些性質不同（政治、部門和企業）、層次不同（組織和個人）和作用不同（思考宏觀經濟政策和個人多掙點獎金）的動機都歸於以個人效用函數來衡量的經濟激勵，那麽這個由行動者在一係列政治、經濟和組織因素的影響下選擇戰略的過程就變得不可理解，頂多是事後畫的一幅漫畫。事實上，囿於靜態均衡框架，主流經濟學在過去和現在都沒有能夠成功地解釋過技術進步，尤其是像中國高鐵那樣的重大技術成就，而且如果它堅持這個框架，將來也不會。畢竟，如肯尼思·阿羅本人所言，“但當然，由知識和程序的連續轉變所包含的動態性並沒有進入阿羅—德布魯的世界”（Arrow，2006）。對於理解充滿不確定性的創新過程，個人經濟激勵的解釋完全無法替代從戰略、組織和技術創新等領域去理解行動及其後果的理論。
本文從中國高速列車的開發績效與“技術來源於引進”說法之間的矛盾切入，然後通過追溯鐵路裝備工業的曆史和高速列車的技術變化過程，證明引進不是中國高鐵技術進步的唯一來源，而且隻是因為政治變化重新確立自主創新的方針，才使引進產生了正麵作用。這個分析建立在國際創新學界的主流理論基礎之上，同時也以“產品開發平台”的概念框架進一步揭示了引進與自主開發之間的作用機製，更加充分地證明中國高鐵的技術成就源於自主開發的努力。但是，本文對於中國形成鐵路激進創新的原因隻有描述性的概括，並沒有做出進一步的理論貢獻，其原因之一是這個現象的新穎性——隻是最近幾年的有關經驗證據變得明顯時，作者才可能“發現”這個問題。這也說明，對於中國高鐵為什麽成功的研究還有很大的空間。在未來這個方向的理論探討中，最具挑戰性的議題是國家作為創新者的命題。就中國高鐵發展所揭示出來的國家作用來看，除了本文涉及但沒有深入探討的製度條件外，還有3個因素對於理解中國走上鐵路激進創新的原因是值得進一步深究的。
一是意識形態對於決策的影響。在本文追溯的過程中，一個重大事件是中央決策層在2006年提出自主創新方針，它改變了高鐵的技術路線。雖然本文無法專門討論這個政治變化，但可以指出一個現象：在中國的政治體製和社會中，存在一個根源深厚的“政治正確”——如果中國高鐵技術不是以自主開發為主，那麽中國社會就不會認為它是一項偉大成就。對於一個發展中國家來說，存在這樣的民意基礎並不尋常。事實上，21世紀初中國從大規模引進技術開始發展高鐵並非“意外”，因為它反映了決策層當時的政策傾向，例如同期中國發展核電的計劃也是從大規模引進開始。給定那時中國已經在依靠引進技術的道路上走了20多年的背景，應該令人“意外”的反倒是為什麽會發生這個政治變化。由於變化本身不能解釋變化，所以在技術政策從自力更生擺向依靠引進再擺回自主創新的變化背後，一定是存在更深層次的因素。本文姑且把這個因素稱為由開國一代領導人奠定的大國基礎結構，它既包括政治和經濟的製度框架，也包括相應的意識形態根源。因為中國共產黨奪取政權的道路是依靠獨立自主，中華人民共和國的奠基是依靠獨立自主，中國工業體係的建立是依靠獨立自主，所以“獨立自主”就成為這個“政治正確”的意識形態根源。這個基礎結構與政治權力的合法性如此密切相聯，致使有關改革的最“激進”政策主張也始終不能突破由其所決定的框架。因此，每當中國被迫回答根本性的問題時，這種意識形態根源就會使政策擺回獨立自主的方向。沒有這個條件，也就沒有國家成為創新者的決策基礎。
二是國家作為行動者的意義。國家行動的必要性在於發動根本性的技術變化（如以新能源替代傳統能源），因為市場機製難以提供發動這種變化的動力。美國建設高鐵的困難其實來自錯綜複雜的利益關係對發動大型基礎設施建設的製約，這個障礙回應了美國經濟學家奧爾森關於分利集團阻礙經濟發展的經典主題（Olson，1982）。由於這個主題暗示分利集團也是市場經濟的產物，所以如果國家不能行動，則一個經濟體的技術進步終將受阻。在中國，雖然曾經出現過鐵路“市場化”的議論，但隻是當國家承擔建設的高速鐵路形成網絡效應之後，地方政府和社會資本（大致相當於市場力量）才可能進入這個領域。目前時不時被議論一下的鐵路部門高負債，隻不過反映了高鐵投資的回報期超長。當高鐵建設的結果是優良資產，當這些資產屬於國家，那麽，由擁有貨幣發行主權的國家來發動這種建設不是最合理的嗎？事實上，中國能夠以激進方式大規模建設高鐵的重要原因是國家成為具有戰略遠見的決策者、長期風險的承擔者和技術創新網絡的創造者。政府—市場的二分法無助於理解這個問題，因為它無關真實世界。因為“市場不可能做到一切”與“國家不可能做到一切”同樣真實，所以更可能富有成效的研究方向是政府—市場在推進技術創新過程中的互相滲透，而不是互相畫地為牢。
三是激進創新的效果。如果國家作為創新者的行動具有經濟合理性，那麽中國鐵路激進創新就至少能夠成為一個正麵的證據。當然，在高鐵的效果尚未充分顯現的條件下，本文隻能以預言但符合邏輯的方式來陳述。由於鐵路是現代經濟體必不可少的一個大型技術係統，它對國民經濟的影響是全局性的。在世界上第一個鐵路網（美國）建成大約150年之後，中國以高鐵替代傳統鐵路的意義不會低於第一次建成鐵路網對於那個時代的意義。一些人以美國因航空業發達、人口密度小等“資源稟賦”條件而不需要高鐵為由，貶低中國高鐵技術進步的意義。但僅僅就技術而言，高鐵技術波及重載貨運、地鐵和城際輕軌（如動車組以及通用的電力牽引、網絡控製、電網、道床乃至智能駕駛等技術）。因此，在高鐵技術領域的落後將阻礙在軌道交通所有領域的技術進步——這個前景將會變得越來越明顯。更重要的是，以高鐵替代傳統鐵路包含著現代意義上的“互聯互通”含義，這與通信技術領域的5G在本質上具有相同的含義，所以高鐵是通向新工業革命的基礎設施之一。國際主流創新文獻公認，激進創新帶來的大部分經濟收益是在漫長的後續改進過程中才得以全部實現的。因此，我們今天對於中國高鐵成就的討論隻不過是在見證一個新時代的開始。
中國高鐵的發展對於中國學術界的終極教訓就是中國正在創造曆史，大量新的實踐層出不窮，它們不斷突破已有理論所能夠解釋的範圍。因此，我們麵對的是一個高度動態的過程——僅僅在幾年之前，包括本文作者在內的所有人都不可能意識到中國高鐵的發展是一場激進創新，隻是因為實踐尚未至此。因此，學術研究應該是一個發現的過程，而不應該是自認為不用做足夠的經驗研究就可以用現有的（實際上是古老的）理論框架解釋一切的“智力特權”。
【路風，北京大學政府管理學院教授，博士研究生導師，企業與政府研究所所長。研究方向：企業理論、戰略管理、技術創新組織理論和國家理論以及中國工業競爭力、創新和科技政策。摘自《管理世界》2019年第9期，文中圖表有刪減。原標題《衝破迷霧——揭開中國高鐵技術進步之源》】
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