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[人民铁道报专版]风笛嘹亮响九州

来源: 2018-09-25

风笛嘹亮响九州

中车株机公司研制电力机车60周年回顾

杨建光

 

蹒跚起步 坎坷前行

说起中国的电力机车,就不能不走进株洲,就不得不提到1936年那座建于战乱中的用来修理铁路蒸汽机车的工厂。它就是今天中国电力机车的龙头企业——中车株洲电力机车有限公司的前身。

2016年底出版的《国家名片》一书中这样描述中车株机公司的历史地位:如同青岛是因胶济铁路而诞生的城市一样,株洲也同样是一座“火车拉来的城市”。株洲现在很有名,正是与中国的一种很重要的机车——电力机车命运休戚与共。可以说,如果没有株洲电力机车厂(历史上几经易名,见《中车株洲电力机车有限公司名称历史沿革》,以下简称株机厂、中车株机公司)的存在,中国在电力机车方面就是一片空白。在电力机车方面,可以说,它就是共和国的“独子”。

1949年新中国成立,百废待兴,1955年,吸收苏联及一些东欧国家的先进技术,快速提高国家工业化水平被提上日程。当时,电力机车产业对于中国来说还是零基础,要使中国迅速迈入世界轨道交通电力牵引这一高端领域,引进技术无疑是加快这一进程的有效途径。1957年,曾任株机厂第二任负责人的周励随国家领导人出访苏联时积极建议,争取到在《中苏技术合作协定》里确定将电力机车技术予以引进的有利条件。

1958年,中国电气化铁路宝成铁路正在修建,与我国电气化铁路密切相关的一件大事也正在快马加鞭地筹备中——试制国产电力机车。同年12月30日,由拥有机械和电机优势的株机厂、湘潭电机厂联合研制的中国国产电力机车6Y1型(6表示6轴,Y表示引燃管整流,1表示车型系列序号)成功下线,从此,株洲成为中国电力机车的摇篮。

“78处重大修改,优于苏制H60型机车原设计水平。”《株机厂志》(1936-1999)这样记载。不久,宝成线的宝鸡至凤州电气化区段正式通车,1号车参加了通车典礼,正式牵引运行。消息传开后,国人欢呼雀跃。

1959年国庆节期间,6Y1型001号电力机车与大连机车车辆工厂的巨龙型、戚墅堰机车车辆工厂的先行型、青岛四方机车车辆厂的卫星型柴油内燃机车一同前往北京展出,并于同年12月参加第二次全国工业交通展览会。同年11月12日,时任全国人大常委会副委员长、中国科学院院长的郭沫若亲自题诗祝贺:“电掣风驰今在眼,巨龙追逐卫星奔。韶山初见星星火,此日已经燎大原。”

引进吸收,让新中国快速掌握了轨道交通电气化牵引技术。1960年伊始,2号机车、3号机车也开始了紧锣密鼓的试制工作,然而,关键时刻中苏关系恶化,苏联专家一夜撤走。

“国产电力机车的试制应立足于自力更生!”面对不期而至的巨大困难,株机厂负责人毫不气馁,在那个寒冬里描绘了电力机车未来发展之路。可是谁曾想到,这个寒冬一过就是8年。8年的时间,以赵琦、陈国栋、蒋之骥、刘友梅、柯以诺、高培庆等为代表的中国电力机车事业技术人员,在寒冬中摸索前行,画图、安装、试验,如此周而复始。

通过6Y1型4号机车“改硅”试验和7号机车改四极牵引电动机、加装制动电阻以及对法国6Y2型电力机车的技术借鉴,1968年3月,株机厂制成8号电力机车,完成了国产电力机车重大技术改造。在完成了牵引性能试验后,1969年10月20日,8号机车同9号机车参加了宝成线广元至马角坝电气化线路正式通车典礼。

同年,株机厂还在汲取法国6Y2型机车先进技术基础上,试制了一台SS2型电力机车。因受制于当时中国的工业技术,机车部分部件尚未具备批量生产的条件,但为后来SS1型电力机车的改进和其他型号电力机车的设计生产积累了经验。

8号电力机车的制成具有历史性意义,真正开启了中国电力机车制造史的新纪元,机车正式投入编列运用,并开始了小批量生产。同时,国产6Y1型电力机车被正式命名为韶山1型(汉语拼音简写为SS1)。此后,株机厂与株洲电力机车研究所、中国铁道科学研究院等科研单位合作,在1978年前对SS1型电力机车进行了两次重大技术改造。从1979年SS1型221号电力机车开始,SS1型电力机车正式定型,实现了交直传动模式国产电力机车定型:轴式Co-Co,轴重23吨,交直主传动,650千瓦直流电机轴驱动,中抽式全波硅半导体整流。

历经磨难20年,中国电力机车事业先驱者终于播下了一颗希望和耕耘的“火种”,为国产电力机车的发展壮大奠定了坚实的基础。株机厂也当之无愧地成为中国电力机车的发祥地,并始终引领着中国电力机车的发展。

最近,伴随中国电力机车60年成长历史的中国工程院院士刘友梅提出,可以将中国电力机车发展历史大概划分为三个20年。他认为,从1958年至1978年这20年,是国产电力机车起步成长阶段。

 

 

锐意进取 蓬勃发展

刘友梅说,第二个20年(1978年至1998年)是国产电力机车升级换代阶段。国产电力机车在第二个20年建立了交直主传动、无级平滑调压、直流电机驱动、特性控制调速的系列化、型谱化、标准化技术平台,实现了货运重载、快速客运电力机车的产品配套,满足了我国铁路运输需求。

1978年,沐浴改革开放的春风,敢为人先的株机厂决策者审时度势,决定拆掉修理蒸汽机车的设备,全力向电力机车产业进军。根据国家铁路既定技术政策,工厂奉令于1978年第四季度正式停修蒸汽机车,转为电力机车专业制造工厂。按照标准化、简统化、通用化的要求,工厂开始对SS1型电力机车的技术图纸作全面整顿。1980年整图完毕,报铁道部审批后,从同年生产的SS1型221号机车起一律按部批图纸组织生产,至1988年,累计生产了826台SS1型电力机车。

作为我国轨道牵引的绿色动力机车,SS1型机车不但性能稳定,而且运行时十分安静,已经成为电力机车中的一个经典。自此,中国电力机车云程发轫,万里可期,在此后近20年间,不断开发研制、升级换代韶山系列机车,开创了中国铁路以“韶山”命名的干线电力机车家族生产历史。

从1979年起,株机厂先后研制了干线客货两用电力机车SS3型,这是中国铁路的第二代电力机车车型之一;1985年,研制用于重载货运电力机车SS4型,是8轴6400千瓦货运电力机车,也是中国铁路第三代(无级调压、交直流电传动)电力机车的初型机车。1990年研制的SS5型客运电力机车是快速客运电力机车。SS5型电力机车属于实验性车型,然而由于其黏着性能存在较大问题,未能投入批量生产,仅试制两台。

1991年,株机厂研制了SS6型电力机车,这是在继承SS3型电力机车的传统设计和制造经验基础上,结合进口8K型电力机车的部分先进技术而成的客货通用电力机车。

1994年,株机厂研制的SS8型快速客运电力机车,是四轴准高速干线客运电力机车,也是中国第八个五年计划重点科技攻关项目,原设计是用于广深准高速铁路的电力机车,后成为用于中国干线铁路牵引提速旅客列车的主型机车。机车运行速度为每小时170公里。1998年,株机厂研制出SS9型快速客运电力机车,属于准高速干线客运机车。

这些几乎全部由株机厂研制的机型中,有不同功率、不同轴式、不同牵引定数等级配套的机车,基本形成了较为完整的货运、客运系列,完成了国产电力机车的系列化、型谱化、简统化要求,能适应全天候、不同地域、不同线路的各种运行要求,基本满足了铁路一般客货运输和重载提速运输市场的需求。其中,株机厂值得载入史册的还有:1997年出口伊朗12台TM1型客运电力机车,这是中国较早出口的电力机车;1998年,SS8型电力机车创下了每小时240公里的速度。

在韶山系列机车中,SS4型是量产较多的货运机车,此前是中国货运的绝对主力;SS7、SS8、SS9型都是客运机车,时速均为170公里,直到如今仍有不少Z、T、K开头的普速列车由其牵引。各种韶山型电力机车成为了一代铁路人的共同记忆,很多车型还被车迷起了个性化昵称,如芍药(SS1)、小三(SS3)、四哥(SS4G)、燕小六(SS6)、大脸猫(SS7A)、扫把(SS8)、青娃(SS9)。

轨道交通电力牵引作为一种先进的技术方式,从落地株机厂起,就承担起了为中国铁路发展提供动力的历史使命。特别值得一提的是,在韶山系列直流传动电力机车蓬勃发展的20年当中,国家也培养造就了一大批电力机车相关人才和企业。

在1979年至1998年自身发展壮大期间,株机厂怀揣“产业报国”的理想信念,通过产业分离、援建、联合研制、技术平移等方式,带动了中国一批整车及核心零部件企业的建立与发展,全国所有电力机车厂的造修技术均源自于此,并使株洲成为中国电力机车专业制造基地、中国电力机车之都。

 

 

转型创新 精彩飞跃

按照刘友梅院士划分的中国电力机车发展阶段,第三个20年(1999年至2018年)即为国产电力机车技术创新进化阶段。主要特征是:国产电力机车推进“绿色智能”交通的进化,完成了交直主传动向交直交异步主传动技术进化;客运普速向高速技术进化;货运普载牵引向重载万吨列车牵引技术进化;轮轨模式运行向磁浮贴地飞行技术进化;牵引网输供电式向全线无网车载储能式技术进化;实体轨道交通方式向虚拟智轨交通方式技术进化。

关于电力机车技术发展,毋庸置疑的一点是:交流传动取代直流传动是现代工业发展的趋势,也是最近20年中国铁路电力机车发展的重要转折。第四代电力机车产品的基本特征采用交直交电传动方式。交流传动机车与直流传动机车相比,牵引功率更大,控制更先进,是更先进的机车平台,高铁动车组也是交流传动,基本原理是一样的。

20世纪90年代,国内研制开发了1000千瓦电力牵引交流传动系统。在此基础上,1996年国内研制出交流传动电力机车(样机)——株机厂研制的AC4000交直交异步主传动原型电力机车成功下线,标志着中国电力机车进入了交流传动时代。此后,株机厂通过引进国外技术,于2001年合作生产了DJ1型货运机车,这是中国批量生产的交流电传动电力机车。2001年,株机厂联合株洲电力机车研究所等单位研制成功DJ2型机车。由于该型机车出厂时适逢中国成功申办2008年北京奥运会,因此被命名为“奥星”。DJ2型电力机车是在DJ1型机车基础上改进而成的交流传动高速客运电力机车,持续功率为4800千瓦,运行速度为每小时200公里,采用中国自主研制的GTO水冷牵引变流器、交流传动控制系统、牵引电动机和微机控制系统,因此也被称为中国拥有自主知识产权的交流传动电力机车。

时代在前进,铁路在发展。2003年,按照国务院“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的要求,铁道部坚持走技贸合作与自主创新相结合的发展道路,加速了机车车辆装备国际化的发展步伐。从2004年起,在铁道部统一组织下,株机厂、大同机车厂、大连机车厂等生产企业成功引进德国西门子公司、法国阿尔斯通公司、日本东芝公司等知名公司的先进技术,消化吸收再创新,形成HXD1、HXD2、HXD3型系列产品,实现了电力机车由直流传动向交流传动、由中等功率向大功率的跨越式发展。

得益于我国电力机车在直流传动时代打下的坚实基础,在引进国外先进技术之后,以中车株机公司为代表的国内厂家通过研制开发和谐系列的A、B、C三代产品,逐步实现了自主化。以中国大功率交流传动电力机车HXD1型为例:机车在2006年11月成功下线后,株机人在创新的路上不断加速,2009年1月自主研制出6轴9600千瓦的HXD1B型机车,6月研制出6轴7200千瓦的HXD1C型机车。

到2013年,中车株机公司推出了深度国产化的HXD1型电力机车,随后大同的HXD2型电力机车也研制成功。与一代相同,都是8轴重载,不过基本实现了自主化,从主机厂到主要供应商均为国内企业。同时,中车株机公司还研制了大功率14400千瓦(12轴)重载电力机车。此外,中车株机公司还开发研制了HXD1D型(时速160公里)客运电力机车,用来替代部分老旧的韶山型电力机车,牵引直达、特快列车。如今,中车株机公司生产的电力机车已在全国各地、甚至世界一些地方风驰电掣。

近17年来,凭借多年积累的电力机车技术优势,中车株机公司还成功进入城市地铁装备制造行业,并在储能式轨道交通、中低速磁浮交通、跨坐式单轨、自动驾驶地铁等前沿技术中发挥了作用。

2017年出版、由中国铁路总公司运输局机务部编写的《铁路机车概要》前言中写道:20世纪90年代以来,中国铁路通过自主研发和技术引进,逐步建立了其有中国待色、世界先进水平的铁路交流传动机车技术体系和产品系列,铁路牵引动力实现交—直流传动向交流传动的转换。这可谓中国电力机车交流传动技术发展20多年来的精准论断。其中甘苦,谁得其味?

重温中车株机公司60年来从无到有、从小到大、从弱到强、从落后到先进的历史进程,再次领略国产电力机车研制从普载到重载、从常速到高速、从直流传动到交流传动、从引进到出口的精彩飞跃,无不为这个电力机车生产研制基地所迸发的中国力量而感动、震撼。

当下,电力机车已然成为我国铁路运输的主力军。国家铁路局发布的统计数据显示,截至2017年底,全国铁路机车拥有量为2.1万台,其中,电力机车占比59.5%。

60年风雨如磐,中车株机公司砥砺前行,不仅为国内铁路事业提供了持续发展的原动力,而且走出国门,机车出口到南非、塞尔维亚、德国等多个国家,成为推动全球轨道交通发展的中坚力量。