|我亲身经历的重大科研课题
作者：楼修力
株洲所的六十年，是出成果、出人オ、出效益的六十年，是旧貌换新颜，天翻地覆的六十年。我们老一代专家非常感谢株洲所为我们提供了如此宽广的舞台来施展才华。进所54年来，我见证了株洲所和中国电力机车、内燃机车的开创和发展，也亲身参与了十多项重大科研课题，荣获包括铁道部特等奖等在内的7项奖，这些至今还记忆犹新，历历在目。
一、电力机车实现无级调速
自1969年10月，国产韶山1型电力机车在成都局马角坝机务段运用以来，充分显示了它的优越性:拉得多、跑得快、构造简单、容易掌握，在完成国家的运输任务及支援大西南建设中，做出了巨大的贡献。
但出厂比较早的小号机车(指60号及以下)还存在调压开关短路烧损的惯性"放炮"故障，也就是人们常说"三大件”老大难问题之一。马角坝机务段，共有三十九台类似8号车的小号应用车，总共50多台机车，每天约有27台左右的应用车。1971年由于调压开关烧损惯性“放炮”故障，而引起17次机坡重大事故，严重威胁宝成铁路运输生产的安全。
1972年10月马角坝段技术室主任郑树选来株洲寻求解决方案。先到工厂，要求将过渡电抗器转换改为大号车那样的硅整流器转换机组，由于无法改主变压器而不能实现。又来到株洲所寻求解决，株洲所领导急运输现场之所急，想运输现场之所想，热情接待、积极响应。立即指定有专业技能的工程技术人员组成专题组，进行专题研究，提出解决办法。通过协商，由株洲所负责研究设计，马角坝段负责装车攺造和试运，工厂修改调压开关。我有幸作为控制装置的主持人，提出了采用晶闸管过渡装置的三个解决方案，即9位8段调方案，17位方案和33位方案，得了专题组的认同。
1973年1月株洲所指派主持控制技术的楼修力带着亲自设计的三个解决方案，到马角坝段征求意见，最后大家一致同意采用晶闸管9位8段调的级间平滑调压方案。这就是后来所说的中国第一次采用500安晶闸管並具有恒流启动、最高电压限制的级间平滑调压方案。回所后立即开展精心施工设计和地面试验。
改造方案由晶闸管机组、调压开关改造和控制系统构成。晶闸管机组采用6只500A1200∨晶闸管并联和6只500A1200V二极管并联组成。调压开关的相应改造工作由株洲厂邹品元负责。1973年在电力机车上首次使用，无论对元件本身的技术要求、还是控制触发和保护都是新事物。控制系统由电流调节器、最高电压限制器、逻辑电路、移相和脉冲放大电路、自动升位电路等环节组成。6个大功率晶闸管并联要求触发脉冲前沿陡、触发功率大，並要求7500Ⅴ的隔离耐压。电力机车牵引电机恒流和限压的实现，从根本上改变了以往有级调压机车的起动和调速方式，实现了级间平滑调压和无级调速。
1973年7月投产二套SS1级间平滑调压装置，其中一套留作株洲所试验车间地面机车试验专用。首先在试验车间进行1:1的地面试验。另一套于同年8月2日运扺马角坝段，通过七天时间完成装车改造。
1973年8月15日在韶山1型31号机车上试运成功。
1974年7月还进行了牵引试验和故障运运行试验，以比较改造后机车较之改造前机车性能的改进和提高，其中起动牵引力提高了13%~18%。
《机车电传动》1975年NO.2 韶山I型31号级间平滑调压电力机车
该课题来自运输生产第一线，其目的是的要解决调压开关触头烧损引起的机坡事故，即解决调压开关"放炮"惯性故障。用株洲所1972年新开发的500安1200伏元件，六个并联，同时触发，二组十二个控制42O0千瓦的功率，在彻底实现调压开关无电弧转换的同时实现电力机车晶闸管平滑调压和无级调速！这在电力机车发展早期的试制试验阶段，是重大的技术突破和技术创新。在安全运行11万公里后，于1975年3月铁道部在成都局马角坝机务段召开鉴定会，铁道部内专家教授和领导共40多人参加，株洲所張茂隆，庞亁令，夏寅和我4人参加，我在会上作设计试制和改进汇报，鉴定组经添乘31号，听取汇报和审阅文件，通过部级鉴定。並作为新产品重点推广，株洲所当年由夏寅主持出版了《机车电传动‘》总14期SS1031号车专辑，所长张茂隆主持全所协调会，当年生产5套级间平滑调压装置。直到1976年，包括8号车在内的9台小号电力机车得到推广，日复一日奔驰在宝成铁路上，8号车的再改进是株洲所的集体成果，也是株洲所人引以自豪的，为后来采用晶闸管级间平滑调的第二代电力机车尊定了技术基础，开创了雏形，走出了一条适合中国电力电子技术起步较晚国情的电力机车发展道路，在电力机车发展史上具有里程碑式的重要意义。
值得提出的是：株洲所新老领导都非常尊重知识和人才。老部长傅志寰（时任生产组长）亲自领导这个项目，多次家访和我促膝谈心，鼓励我们圆满完成课题；现任董事长李东林非常关心中车株洲所晶闸管级间平滑调压诞生45周年座谈会的召开，"也是我们的工作所在“，所长杨首一到会祝贺，並与全体与会人员合影。一代一代的所领导尊重知识和人才，这就是中车株洲所疑聚力和永续辉煌的源泉！
二、参加牵引动力技术政策的制订
我国牵引动力技术政策在上世纪70年代及80年代初变化较多，影响了我国牵引动力迅速发展和铁路现代化的进程。因此，制订牵引动力技术政策在当时是十分重要的。从1982年7月至1983年4月期间，我作为电力机车科研，生产，运行部门的组长单位代表，参加了这项政策的制订工作，最后由国家科委、计委、经委和铁道部等单位组织论证，经过4次讨论审查，最终于1984年5月通过评审。
这项课题包括铁路各种牵引动力合理使用范围、发展方向及发展步骤，电力机车的选型和系列化发展，内燃机车的选型和系列化发展，蒸汽机车改进方向的建议，燃气轮机发展的意见。为此，本人作为电力机车科研，生产，运行部门联会小组的组长，主笔撰写了《关于电力机车的选型和系列化发展问题》一文。
该专题研究分为结论和说明两部分。其中结论部分包括:电力机车采用每轴功率800千瓦，由4、6、8轴分别组成3200千瓦、4800千瓦和6400千瓦的客货运电力机车系列;要提高电力机车及其主要零部件的技术性能、可靠性和使用寿命;机车大修间走公里应不少于120万公里;等等。这些均被铁路主要技术政策所采纳。在“牵引动力发展方向和发展步骤”一节中，提出了“目前应进一步提高电力机车的可靠性，正在试制的韶山3型电力机车应尽快鉴定定型，形成批量生产能力，从而满足近期运输需要。要加速研制持续功率6400千瓦的8轴电力机车。在此基础上，有计划有步骤地发展8、6、4轴三种轴式的电力机车系列。这三种电力机车，采用通用的牵引电机和通用的电器以及各种机械零部件，采用不同的传动比来满足客货运输不同牵引重量和速度的要求，另外可研制时速140公里～160公里的电动车组，以适应未来少量繁忙客运区段运输要求。这些建议均被采纳。
说明部分主要包括:1.电力机车选型和系列化的前提条件;2.国外电力机车的选型和系列化发展概况;3.我国电力机年的现状;4.电力机车选型和系列化的有关说明及其计算资料。
《关于电力机车的选型和系列化发展问题》的论文于1982年8月由铁道学会牵引动力委员会讨论通过，发表在1982年《铁道机车车辆》第2期上。该专题的研究成果自1982年至20世纪末期，一直作为电力机车领域制订技术政策、规划、科研课题和技术引进等重大决策的依据之一。
牵引动力发展方向和发展步骤的研究获得铁道部科技进步三等奖。此外还荣获国家计委、国家经委、国家科委颁发的“积极贡献”表彰。
三、购车建议被铁道部采纳
1983年12月，正值我国引进国外电力机车的关键时刻，铁道部机务局拟购法国阿尔斯通公司生产的单电机转向架电力机车。时任株洲电力机车研究所副所长的傅志寰，从北京回所后与我聊起了此事。我马上想到印度铁路曾采购过这种机车，但在印度使用故障较多。这是因为单电机转架结构的特殊性带来的一些特殊问题。我把该情况向傅所长报告，傅所长马上决定由我主笔专题报告《电力机车的发展水平和技术趋势以及关于可供引进的机车及厂商推荐》。这篇报告重点指出了单电机转向架的缺点:(1)单电机转向架机车是靠同一转向架内各轮对之间通过齿轮耦合传动的，由于轮对之间轮径差异导致转向架内部传动部件振荡，牵引电动机转子出现高频扭振，振荡结果导致架构变形、齿轮箱变形、轴承松动和齿轮断裂等损坏性故障;(2)传动系统结构复杂，机械加工精度要求高，维护困难;(3)要求轮径差不超过1毫米，对铁路不平顺度要求高;(4)造价高。不但印度使用产生过许多问题，而且日本、苏联也做过样机试验和试生产，均因未达到预期效果而未推广。我们根据国外的经验和我国、我所的实际情况，建议铁道部不予考虑。
该报告还收集了48种大功率电力机车的参数，提出了可供引进的电力机车和相关厂商。报告完成后，立即呈送铁道部科技局、机务局、工业总局、外事局等六个业务局，及时配合了我国电力机车引进的技术论证。相关领导和部门阅后评价该报告内容翔实全面，数据正确，重点突出，特别是对单电机转向架电力机车作了中肯的评价。于是，铁道部采纳了不采购单电机转向架电力机车的建议。
傅志寰同志1987年10月11日对这一报告作出了这样的评价:“《电力机车发展水平及趋势》一文是为了配合电力机车引进而编写的。这篇文章对当时选择机车类型和厂商有参考价值，特别提供了印度购买阿尔斯通单电机转向架机车故障多的情况，使某些曾主张引进这种机型的同志放弃了这一想法，也就是说不买单电机转向架机车的建议已被采纳”。后来铁道部引进了50赫兹集团150台8K型电力机车和相关技术，为我国电气化和提高我所技术水来展做出了应有的贡献。难以设想，如果当时真的购买法国阿尔斯通单电机转向架电力机车，这种齿轮传动对机械加工要求的极高，将会对我国和我所后续发展带来不利影响。信息情报的重要性由此可见一斑。
四、主持编写《韶山1型电力机车》
1979年到1988年正是我人生的最佳年华，我调入株洲所科技情报室工作，曾任情报室主任、《机车电传动》编委会副主任、所学术委员会委员，从事专题情报调研，撰写了近20个专题，创办《电力牵引快报》，通过所内三国外语考试，译校近百万外文资料。
1983年，正值改革开放初期，电力机车酝酿大发展。当时，设计、生产教育部门急需参考资料，运用部门急需培训资料，铁道部要求株洲所就当时定型生产的唯一一种韶山1型电力机车编写一本书，时任株洲所副所长的傅志寰同志安排我担任主编。《韶山1型电力机车》一书共60多万字，自己不但要主笔部分章节，还要把各章节的文稿进行汇编，统一文体格式，统一名词术语，每章每节每句都要反复阅读推敲，认真修改，使表达正确，语调一致，文笔流畅。
新书编完后，稿纸累积有20多公分高。出版时需校稿三次，幸好当时正值年富力强，多付出一些精力也就挺过来了。新书于1983年定稿，1985年2月终于由中国铁道出版社出版，第一次印刷1万册。该书以韶山1型改进后的机型为主，系统地介绍了该型机车的性能、构造、作用及主要技术数据，并适当地介绍了一些主要的故障处理方法，可供从事电力机车制造、运用和检修人员使用，也可供大专院校师生参考。该书的出版促进了铁路电气化的快速发展，得到了从事电力机车科研、生产和运用人员的一致好评。该书后来又连续印刷了4次，受到读者的广泛欢迎。中国铁道出版社还将该书作为优秀出版物参加莫斯科国际书展。
五、开发内燃机车微机控制技术，为铁路大提速配"电脑"
早在上世纪70年代初，因电气化铁路所限，电力机车的品种和数量较少，株洲所便想打入内燃机车市场。1983年铁道部引进D5内燃机车模拟控制技木，株洲所成为电子产品生产基地。1988年11月因内燃机车微机控制技术引进需要，老所长丁爱国将我从情报室调入自动化室。1989年2月18日，铁道部组团到美国GE公司考察学习GE-8型机车微机控制工艺技术，我担任团组长，团员有株洲所张明武、徐达清、成熹，大连厂赵永安，大连所蔡秉楠。由此，本人开始了20多年的内燃机车微机控制的开发设计生涯。
1988年到1990年12月，我们从事东风6型内燃机车微机控制装置引进和国产化研制。第3台开始由我所引进GE公司技术试制。国产化微机控制装置在东风6型机车上的成功，为1991年自主研发的东风11内燃机车采用16位微机控制创造了良好条件。按照铁道部分工，株洲所搞硬件，大连所搞软件。为了以后的发展，我们顶着内外双重压力，安排两名科研骨干专攻软件技术，最终，硬件设计技术在东风11机车上成功推广应用，软件控制技术也悄悄地在戚墅堰东风11机车上试验成功，为后来株洲所全面研发内燃机车微机产品打下了良好基础。微机控制装置1991年4月开始设计，1992年12月装车。东风11内燃机车1＃车，自1993年11月至1995年11月29日在广深铁路试运16万公里，2＃～5＃车试运3万～15万公里，微机运行正常，结构合理，标准化程度高，功能齐全，抗干扰能力强，方便维护，售后服务好。东风11机车微机控制系统是在引进美国GE公司微机技术的基础上我所自行设计，并在广深准高速客运机车上成功应用的微机控制新技术。它的成功标志着我国机车微机控制技术已进入一个崭新的阶段。
1994年开始分别在广深线、沪宁线、京秦线、沈山线上参加提速试验，为我国铁路前4次大提速的准高速列车配上"电脑“，1994年12日八五重点攻关项目DF11准高速机车在广深铁路上创造時速183公里的中国第一速。在长期提速试验中我在广州段解决机车冲动、在北京内燃机务段解决空转保护失常问题，用新型无源型传感器代替美式有源传感器，在山海关机务段解决机车功率不能发挥问题。同时建议和组织开发出内燃电力通用大屏幕彩色液晶显示器，成为DF11机车的一个亮点。同事们提出有问题找楼工，这是一份责任和担当，我的心里也会一热。
1996年株洲所和我本人荣获铁道部东风11内燃机车项目特等奖，为内燃机车开创新局面奠定了基础。在此，我要感谢我的战友和同事陈翰芹、姚晓阳、张明武、周志飞、谭寿云、白伟强、马文俊等等。继东风11机车之后，内燃课题组又先后设计了东风8B、东风7E、青藏铁路机车、专用车、内燃动车组等等的微机控制装置。随着东风11和东风8B内燃机车微机控制装置每年200台左右的批量生产，株洲所与之配套的内燃机车产品、显示器、传感器、电机和变流器形成了一个内燃机车产业。株洲所已成为事实上的轨道交通研究所，内燃机车几乎发挥了半边天的作用，株洲所多年为之奋斗的梦想也初步实现。现在多种型式的国产内燃机车动车和出口内燃机车微机控制产品不胜枚举，令人目不暇接。目前。内燃机车的设计队伍在技术中心专家姚晓阳的带领下，不断扩大，科研成果越来越多，令我们老一辈兴奋不已。