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“从全套买国外的到我们研制出自己的设备,从一个购买者变成竞争者,他们对我们的态度从蔑视到主动要求合作,这让我感觉到我们必须要独立自主、自力更生.”在谈及我国铁道电气化与自动化发展历程时,中国工程院院士钱清泉如此说.作为一位亲历者,他见证了我国电气化铁道从无到有、逐步建设的历史.为了国家的需求
自从1946年世界上第一台数字电子计算机在美国诞生以来,计算机技术就开始受到世界范围内的广泛关注.到20世纪70年代,随着计算机技术的发展,用计算机软件来实现远程控制的微机远动系统也随之发展起来.尤其是改革开放后,随着国门大开,一股“国际风”吹入中国,“跻身世界先进民族之林”的宏图上多了活力,也多了压力.而越来越多的有识之士也认识到“走出去”的重要性和必要性.
“改革开放后,大家出去一看,发现我们和国际上的差距确实很大.为了实现四个现代化,我们开始跟国外合作,就是要走‘引进消化吸收再创新’的道路.作为一个科技工作者,我也感觉到了自己的使命感.”据钱清泉回忆,为了建设京秦线,中国引进了日本的全套设备,包括供电远动装置.1984年,为验收设备,钱清泉去了日本.
在日本,钱清泉明显感觉到设备本身之外,凡是涉及到技术的问题,人家统统回避,甚至轻蔑地认为我们十年八年也研究不出来.其间种种,伤害了钱清泉的民族自尊心,也激发了他作为科研工作者的斗志.“买别人的东西并不是长久之计,研制出自己的东西才是最终目的,才能解决根本问题.”在日本的四个多月里,钱清泉每天干到凌晨两点,研究收集资料.回国后,钱清泉发现设计中漏掉了一些东西,然而,要追加就要花大价钱,比如说系统要用到的一个模拟屏,日本要价1000万元人民币.“当时大家每月的工资也不过几十块钱,这简直是个天文数字.领导很着急,要搞现代化,但是又买不起现代化设备,那种受制于人的感觉真是难受.”钱院士感慨地说道.后来,铁道部领导找到钱清泉,对他诚恳“拜托”.钱清泉深受感动.于是,他暗自下定决心,一定要攻克这个难关,做出真正属于我国的供电远动装置.
当时的钱清泉四十多岁,还只是一个小小的讲师,这样的难题对他来说既是压力也是动力.1984年到1985年,钱清泉带领十多个人,依靠从日本带回来的那些资料,夜以继日地研究攻关.没有奖金和劳务费,只有夜里12点后一个煮鸡蛋的奖励；没有了露天电影和其他娱乐活动,只有雷打不动的工作；没有了节假日,就连春节也只休息两天；就这样干到1986年,他们终于用三年时间做出了样机,并在当年通过鉴定.随后,与成都铁路局合作,他们研制的电气化铁路的远动装置被用在西南铁路上.这标志着中国人用事实打破了当时拥有先进技术的外国人的预言,并从此摆脱了原始的调度方式,在我国铁路牵引供电领域开始了一场深刻的技术革命.
科研成果有了,钱清泉的思考却没有停止,他认为要真正落实国家的需要,还应该关注如何将其产业化,体现它的实际价值.为了实现这一目标,在搞教学、写教材、做试验的同时,他和课题组还不断去现场进行调试,仅用两年时间,就走过了从技术开发到工程化的全套过程,打破了国外同类产品对中国市场的垄断,引领我国铁道电气化设备走上国产化之路.
“其实中国人还是很聪明的,从全套买日本的到我们研制出自己的设备,从一个购买者变成他们的竞争者,我们有很大的优势,因为我们的生产成本比他们要低得多,我们付出的很多,但是我们要求的不多.等我们研制出了自己的设备,日本的态度就和以前不同了,反而要跟我们合作,这让我感觉到我们必须要独立自主、自力更生.”
1991年,川黔线电气化工程因为使用了世界银行贷款,进行国际招标,他们一举中标.之后,兰(州)武(威)段电气化,他们也中标,国产远动装置的产业化进程大大向前迈进了一步.
“我们是在这样的基础上发展起来的：一个是原始创新,就靠自己慢慢积累；一个是继承创新,就是根据自己的特点进行继承创新.还有一个是引进消化吸收再创新,这样我们就站在了一个比较高的起点上,就好比是站在别人的肩膀上,使我们的技术迈上了一个新台阶.”到20世纪90年代初期和中期,中国电气化铁路供电设备的70％～80％都实现了产业化.远动技术的研究到这时才算是完成了“引进一消化一吸收一产业化”这条道路.
另外,钱清泉带领他的科研人员围绕“微机远动监控系统与综合自动化”这一研究方向,主持研制了国内首创的“牵引供电仿真培训系统”,该系统部分指标达到国际水平.随后,DWC-01型变电站电气试验车、WGW-62GA型牵引供电系统微机故障点距装置、牵引变电所主变压器的微机保护装置相继研制成功,并形成高科技产品,在电气化铁道中得到广泛应用,在国际投标中击败诸多强劲对手而中标,成为中国铁路市场的主导产品.
事业的序幕
说起来,钱清泉院士对铁道电气自动化的追求,还是源于少年时的一个触动.
“小时候,每天都可以听到隔着运河的沪宁线上的火车响,想象着火车冒着浓烟在奔驰.直到考上高中,才第一次真正坐上火车,当时感到很兴奋,觉得这个火车又长又大,确实是好.然而,在等车时看的太专注,就让火车冒的烟迷了眼睛,这时候我就想这个煤能不能用别的东西代替,比如说‘电’.”不过,当时的钱清泉对此并没有什么宏伟的规划或者具体而微的设想,连用电开车都压根儿没有听说过的少年,只是在一瞬间有了模模糊糊的念头.
1956年,钱清泉考入唐山铁道学院,师从曹建猷教授,成为该校第一届电气化专业的学生.“到上大学的时候我才知道,当时全国只有唐山铁道学院有电气化这个专业,其他学校甚至清华都没有这个专业.这个专业的创立,是因为我的老师也是中国科学院院士的曹建猷教授认为电气化是铁路发展的方向,才做出了具有前瞻性的举动,为像我们这样有志于这方面追求的人提供了学习该专业知识和技术的土壤.”从懵懵懂懂到变为现实,变成自己的专业,钱清泉暗暗下了要为此奋斗终身的决心.1960年,钱清泉还没有毕业就提前留校作预备教师兼助教,并把电气化铁路远距离控制列为自己的科研方向.当时,唐山铁道学院的曹建猷教授、潘启敬教授等老一辈铁路电气化专家,也认准远动技术的研究方向,并在宝凤段(宝鸡至凤州)电气化铁路开通之前,已开始研究宝凤段电气化铁路远动装置,为建成93千米的中国第一段电气化铁路打下了良好基础.此时国际上对电气化铁路供电远动技术的研究也是刚起步.在曹建猷教授的倡导下,课题组的研究成果参加了1965年在北京展览馆举行的全国工业新产品展览会,荣获发明二等奖.其后,钱清泉所在的课题组开始了第二个课题的研究――电气化铁路分区远动技术装置.
“说实在话,当时的研究只是一种好奇,一种兴趣,但对于研究控制系统本身的意义并没有很深刻的认识.而且当时有很多人反对搞这个控制系统,认为用人就可以了,用机械代替的话会造成很多人下岗等等.”然而,一次火车相撞事故让钱清泉深刻认识到了控制系统的必要性和重要性.据钱院士回忆,相撞的两列火车是由上海开往成都,成都开往西安的,相撞后车头、车厢损毁严重并造成了人员伤亡.而这次事故正是由于人力传达指令效率低而造成的.当两列火车对开的时候,发现线路错了,就应该及时断电,然而,由于人的控制过程比较慢,因此,在还没断电的情况下两列火车已经相撞了.“在事故现场,我就在想,如果我们有自己的远动控制技术,就可以避免这样的灾难了.”
1964年10月,根据工作会议精神,唐山铁道学院内迁四川峨眉.后因“”冲击,迁校工作断断续续,直到1972年,才在峨眉改名为西南交通大学.“”期间的辗转经历,让钱清泉及团队的科研有所停滞.直到改革开放之后,有了良好的政治环境和条件,他们便再次全身心地投入到电气化铁路远动控制研究中.1977年恢复高考后,钱清泉在搞科研的同时,还把研究的成果编写成教材,运用到教学中,着力培养电气化铁路技术人才.其后,他相继担任了西南交大铁道牵引电气化自动化研究所所长,牵引动力国家重点实验室副主任、主任,西南交大电气工程学院院长等.随着整个科学技术发展,他的研究也一步步开展,从继电器到晶体管,然后到集成电路,再到现在的计算机控制等
新时期的新追求
随着国家发展得越来越好,自动化技术发展得越来越快,钱清泉感觉到国家会有更高的需要――发展轨道交通.
轨道交通分为三大类,一是干线轨道交通,包括高速客运和重载货运；二是城市轨道交通,包括地铁、轻轨、郊区铁路和单轨电车；三是新型轨道交通,即磁悬浮和真空高速管道列车,并且还在不断更新中.钱院士说：“中国人口这么多,铁路又比较少,速度慢、效率低,老百姓坐车难、慢,都需要我们进一步自主创新来解决这些问题.”因此,1988年钱清泉参与沈志云教授精心组织和筹建的“牵引动力国家重点实验室”.经过五年的时间,实验室初步建成,1993年8月由铁道部批准开放运行,1995年正式接受国家研究、试验任务.
钱清泉认为,高速铁路要关注弓网关系和轮轨关系.所谓弓网关系是指受电弓和接触网之间的耦合动态性能,由受电弓、接触网本身的性能决定.轮轨关系则是解决重载运输的关键.轮轨接触面的摩擦必须小,才能保证低阻力重载运输,但同时也要求有足够的摩擦力,满足牵引力、制动力和列车转向的需要.
作为一个工程类实验室,实验室重视设备建设,自主研发了一整套机车车辆试验研究装备,其中重点要做一个机车车辆整车滚动振动试验台.由于滚动、振动相结合的试验台要实现垂向、横向和滚动三维运动的精确藕合,难度较大,故各国大都只建单一功能的试验台,且仅德国慕尼黑研制了一台.鉴于只有将滚动、振动结合起来,才能动态模拟机车车辆线路运行情况,直接为提高我国机车车辆研究开发能力服务.牵引动力国家重点实验室坚持高起点,一步到位,直接研制这种结构复杂、体积庞大、技术最先进的机车车辆整车试验台.这也是目前世界上仅有的两台具有左右滚轮独立激振的滚、振结合试验台之一.
机车车辆整车滚动振动试验台的研制成功,使中国机车车辆自主研究开发的能力大大提高,加速了中国新型高速、重载机车车辆的研制速度,提高了机车车辆性能.滚动振动试验台为中国铁路客运提速,货车的重载、快速运输,以及200～300km／h高速机车车辆的研制做出了重要贡献.该实验室目前已经成为中国发展高速、重载试验和培养高级人才的基地.为中国铁路的高速、重载运输提供了重要的理论依据与技术保障.“牵引动力国家重点实验室”正一步步向着国际一流的目标奋进.
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播放:38205次 评论:4479人“我们正在逐步实现铁路公交化,以前的列车是靠车头的动力拉着走,现在高铁动车组的动力是分散的,即每节车厢都有动力,这就保证了即使个别车厢的动力出现问题,照样不影响列车的整体运行.同时,要实现车厢变长为短,高密度发车,从以前的每天发几趟逐步实现几分钟一趟,从而解决老百姓坐车难的问题.”谈起中国铁道事业的发展,钱清泉院士念念不忘“坐车难”,话里话外都是新兴的轨道交通,当然也就不免提到磁悬浮列车.磁悬浮列车利用的是大家都知道的“同极相斥,异极相吸”原理,线圈里流动的交流电将线圈变成电磁体,列车头部的电磁体N极与被安装在靠前一点轨道上的电磁体S极所吸引,同时又与被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥.列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的s极变成N极,N极变成S极.循环交替,列车就向前奔驰.但由于磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,两个磁极之间会有间隙,这个间隙会使效率变低,然而,从另外一个角度讲,这样的悬浮又避免了车轮和轨道的摩擦.“其实,真正高速起来,能耗大在空气阻力,因此,我们要在城市里发展中低速磁悬浮.目前,北京、深圳都要准备开始筹建这样的中低速磁悬浮列车,大约为80～lOOkm／h,因为站与站之间也很近,速度也不能高.”
无论是当初为了实现我国铁道电气自动化研发事业在国际上的话语权,还是现在发展新兴轨道交通,钱清泉都积极地去开拓去探索,在他看来,“这是一件很有意义的事,既是奉献,更是乐趣.”
责任编辑 马忠荣