【清華產業創新密碼】看中國「黑科技」如何破解火車安檢全球難題

編者按

創新，是清華產業發展之本、精神之魂。改革與創新，造就了清華產業近些年的高速發展。

為弘揚科技創新精神、傳播科技創新文化、營造鼓勵創新氛圍，清華控股聯合新華社經濟信息社北京中心主辦、紫光集團承辦「清華產業2016年度十大創新項目」評選活動，結果已於2017年4月底揭曉。現重磅推出「清華產業創新密碼」欄目，揭開項目的創新密碼，挖掘項目的創新價值，講述項目的背後故事。

基於固態調製器的駐波電子直線加速器技術（同方威視）榮獲「清華產業2016年度十大創新項目」稱號。

基於固態調製器的

駐波電子直線加速器技術

申報單位：同方威視

項目負責人：劉耀紅、李元景

項目團隊成員：賈瑋、趙自然、劉晉陞、高峰、閻忻水、印煒、何宇、李偉、王浩坤、陳玉梅、劉西穎、劉一蕾、李健、管偉強

在琥珀之路與絲綢之路的交匯點，號稱「歐盟東大門」的波蘭東部邊境城市泰雷斯波爾，一座「造」的列車集裝箱檢查系統，正在捍衛著這條中歐大動脈的運輸安全。

這套由同方威視研發生產的系統，是世界上第一套、也是目前唯一一套可以橫跨三條軌道進行掃描的安檢設備。它的探測器塔高達近20米，從加速器到最遠軌道之間的距離長達22米，即使火車遠在第三條鐵軌上，強大的「火眼金睛」依然能對行駛時速超過60公里/小時列車上的貨物進行無死角的掃描檢查。

這個目前只有掌握的技術，大大提高了通關效率，成為確保無數中歐國際鐵路聯運班列貿易安全暢通的「守護神」。

該系統的核心——基於固態調製器的駐波電子直線加速器技術——也因此入選了「清華產業2016年度十大創新項目」。

以技術驅動

佔領全球火車檢查系統80%的市場份額

2006年8月，位於亞歐大陸橋段最西端與哈薩克接壤的阿拉山口海關，由同方威視研製的世界上第一套採用加速器對行駛列車進行掃描的大型貨運列車檢查系統投入運行。該系統加速器採用獨特脈衝變頻技術和高速採樣技術，可對時速不超過40公里/小時行駛的火車進行檢查，處理和儲存整列火車車廂的透射圖像信息，自動識別客貨列車，並能在極端氣候與高海拔條件下正常運行工作。

與此同時，針對更高性能指標，更清晰的不同材料的圖像識別，更高行駛時速列車掃描，以及更寬距離的貨運列車檢查系統已經在悄然研發中。

2004年，同方威視啟動雙能加速器技術研發，實現了採用交替兩種不同能量X射線對不同物質材料的圖像識別，在高能射線物質分辨檢測技術上實現了質的提升。

2009年，清華大學工程物理系和同方威視聯合研究所的加速器研發團隊，在原有線性調製器基礎上，瞄準技術前沿與發展趨勢，開始了固態調製器項目研發，以達到體積更小，重量更輕，調諧更加方便，輸出掃描速度更高，工作運行更加穩定可高的加速器。

上百次的討論切磋，一輪又一輪的設計方案嘗試，從器材選型、電路拓撲開始研究，針對充電、儲能、觸發、控制、結構等每一個技術細節都進行了認真分析，通過大量的對比實驗確定最優方案。

各種應用系統下的運行考驗……無論在哪一個環節，任何運行中出現的問題，都要在第一時間進行實驗重現，尋求解決方案，以最快的速度，反饋到運行現場，一步步的跨越多個技術難關。

正是這種近乎偏執的堅持，不肯放棄的「執拗」，使基於固態調製器的駐波電子直線加速器技術研究終於獲得成功，實現了國際領先，國內首創並顯著提升了國產加速器的性能指標。2014年實現產品定型，2015年規模批量生產並裝配於同方威視的各類貨物/車輛安檢成像系統、無損檢測系統和電子束輻照滅菌系統。

正是這一創新技術產品的研製成功，全球領先的跨三軌的火車檢查系統成為了可能。在此之前，由於產品技術局限，全世界的海關安檢，都是一條鐵軌配一套檢查系統，並且通常選擇在火車進站行駛減速的時候進行檢查。

「固態調製器與原有的線性調製器相比，類似於手機從原來的模擬機變成了智能機。」同方威視聯合研究所常務副所長劉耀紅這樣形容。這項技術產品的成功研製，使加速器產品水平提高了一個量級，不但讓安檢設備的性能指標大幅提高，運行更加穩定，其體積、尺寸、重量僅為原來的三分之一。如同一堆貨物「原本需要用三輛車搬運，現在只需要一輛車就可以完成」。

而且，通過編程，可以方便快速地改變調整各個運行參數，可以實現遠程操作，「維護模式也發生了轉變，因為每一個運行參數可以通過網路迅速傳回到維護中心，實時同步了解它現在的工作狀態，而過去採用線性調製器和模擬電子學的方式是無法取到這個值。」同方威視副總裁李元景強調補充說。

現在，同方威視採用基於固態調製器的加速器的問世，讓原本需要三套火車檢查系統才能解決問題，只用一套檢查系統就能覆蓋解決。截止到2016年底，藉助這一強大的技術創新產品，同方威視已經佔據了全球火車檢查系統80%的份額。

一出生就帶著自主創新的基因

火車安檢系統只是一個代表。同方威視的安檢產品，現在已經銷往全球150多個國家和地區，在非洲安檢市場，同方威視佔據份額第一；在美洲市場，佔據市場份額50%以上；在歐洲，超過85%的國家採購同方威視安檢設備；同方威視的大型集裝箱安檢系統設備在全球市場的佔有率，已連續多年穩居第一。

同方威視振奮人心的成績，得來非常不易。

「安檢行業本身是個高風險行業」，同方威視副總裁李元景強調說，安檢行業市場容量並不大，「但是它需要的技術和資金是比較高的，一是花錢多，第二要求技術含量比較高。」

不僅進入的門檻高，企業的起步還遠遠晚於歐美。在1995年，國內走私猖獗之時，海關甚至不得不斥億元巨資，購買兩套由英國宇航公司和德國海曼公司聯合研製的大型集裝箱檢查設備。

彼時，正是反走私鬥爭形勢嚴峻之時，海關需要採用更先進的安檢設備，來加強對走私的打擊力量。但如果要從海外購買大批安檢設備，一是不放心，二是價格高，所以迫切需要有「造」的設備來填補空白。

由清華大學工程物理系教授領銜創辦的同方威視應運而生。

不到兩年時間，它就拿出了自己的產品，而且設備售價只要3000萬元，僅一台便可為國家節省7000萬。更重要的是，同方威視的設備不但便宜，而且技術表現更加搶眼。

2002年11月，迪拜海關升級安檢系統，招標購買一批新設備。為了選出最好的供應商，迪拜邀請了德國海曼等全球知名巨頭。沒想到，同方威視自費運來了自己的新設備，準備參加這場「擂台賽」。

當時，沒有人看好成立還不到5年的同方威視，主辦方甚至都沒有事前向其發招標邀請。但最後的結果，卻讓所有人震驚。

美國設備耐不住高溫，還沒開始，就退出了。集裝箱通過德國的安檢車，沒問題，放行通過。集裝箱通過的安檢車，警報響起，查出有夾層。

最後，開箱驗貨。居然真的查出了夾層，裡面藏著走私品。

就這樣，來自的「無名小輩」將歐美安檢巨頭們斬於馬下，一戰成名。

同方威視的創新奇迹是如何煉成的？

同方威視如今已經成為行業巨頭。多年的市場風浪，讓各國無數的安檢設備商如四散的青萍，而同方威視卻如同長入地底的礁石，屹立不倒。

同方威視的躍進成績是如何實現的呢？同方威視副總裁李元景表示，在這二十年裡我們的核心技術能力能一直領先，是因為有「科學家作為我們最核心的競爭能力」，「每年的研發投入都非常大」，除了資金投入，威視還與清華大學有緊密的產學研用合作，讓我們找到了一條科技成果轉化的金光大道。

據李元景介紹，同方威視和清華大學共建的聯合研究所，遵循了「四化」原則：

一是選題市場化，研究的項目選擇必須有的放矢，針對市場的需求；

二是科研產品化，每一項科研的最終評價機制是產品化，而不是寫文章，也不是得獎。研發時，核心的技術人員和產品人員一起參與項目，縮減產品研發周期；

三是管理企業化，研究所的管理按照項目企業的評價機制激勵機制進行；

四是人才國際化，也就是從全球各地招攬最優秀的人才。

正是這樣一套實踐中摸索出來的模式，讓清華大學實驗室的技術源源不斷地通過威視的平台，注入到產品中，把創新鏈與產業鏈緊緊融合在一起。比如，基於固態調製器的駐波電子直線加速器技術，不僅用於威視火車安檢的產品線，還開始批量裝備在各類大型集裝箱物/車輛成像檢查、工業CT無損檢測和電子束輻照滅菌等系統中，在不同的領域為同方威視帶來豐厚的市場回報。

回首同方威視走過的二十多年的路，再來看今天這一入選清華產業十大創新項目的技術成果。正如那句話所說，「有時候，我們做出的那些最艱難的決定，最終成為我們做過的最漂亮的事情。」

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