首创电力无级，开拓内燃微机

作者: 中车楼外楼 | 来源:发表于2023-04-04 17:36 被阅读0次

一一记高铁技术早期先行者的历程

楼修力，1941年生，浙江嵊州人，1965年毕业于上海交通大学，分配到铁道部株洲电力机车研究所工作，直至退休。教授级高级工程师。曾任所学术委员会委员，《机车电传动》杂志编委会副主任。首创电力机车晶闸管级间平滑调压和无级调速新技术，创办电力机车刊物，担任"韶山1型电力机车"主编，开拓内燃机车微机控制新技术，推动了内燃机车技术的发展和进步。电动车组开发情报先行，铁路大提速保驾护航，是中国高铁技术早期开发先行者之一。

1．可控硅“机芯”开先河，首创电力机车无级

可控硅又称晶闸管。第一只1957年在美国 GE 公司问世，并于1958年商业化。由于可控硅应用广泛，用于功率电气控制效果明显，在世界范围内掀起了一场功率控制技术革命。

1969年我参加韶山1型15号车改电子控制课题，先在SS1009车上试验，设计电力机车4台风机的自动延时启动装置，接触到可控硅和电子装置。整车电子控制环节众多，是学习控制技术的好机会，当时年轻肯干，完成全部归档资料的整理，虽然这是件苦差事，但也从中尝到了，积累电子控制系统基本知识的甜头。（这台SS1015电子控制样车于1976年拆除）

1971年我主持电力机车采用可控硅（晶闸管）励磁控制装置研究，在韶山1型32号机车上装车改造成功，推广应用于韶山1型92号及以后生产的机车。这是我国200A可控硅励磁电源控制装置第一次可靠应用在韶山1型电力机车上。

1972年主持交﹣交自变频变流器系统控制技术的研究，首先是24千瓦模拟试验，然后，重新设计同步电机，再开展一台机组试验，中试功率420千瓦获得成功，这是我国早期比较成功的交流传动变流技术的一次探索，这次成功在国内影响较大，常有造船、造纸行业的研究人员来所交流取经，我们也绘制了整车蓝图，等待批准试生产，但在当时形势下，铁道部是不会下达设计任务书的，有人喜称的"中国车"，没有推广应用，获1978年全国铁路科学大会奖。

1973年8月主持韶山1型电力机车采用晶闸管级间平滑调压控制技术开发，首次在机车上应用500安、1200伏晶闸管解决SS1型以8号车为代表的小号车的调压开关烧损问题，在SS1031号机车上改造成功。我提出的九位八段调"级间平滑调调压"方案，采用调压开关和晶闸管相控相结合的级间平滑调压电路，不但解决小号机车的调压开关"放炮"烧损问题，而且可以实现电力机车级间平滑调压和无级调速，这是中国电力机车试制试验初期，首次在机车上采用12个500安、1200伏晶闸管元件，对每个上车元件都有参数要求。这是中国第二代相控电力机车实现技术替代的开始。首次采用恒流、限压双闭环控制；开创了中国电力机车晶闸管级间平滑调压和无级调速的新时代。多项性能显著提高，其中起动牵引力提高13%~18%，获全国铁路科学大会奖。

该项成果不但小批量推广应用于宝成线上的小号车改造，而且还作为行之有效的方案。1975年经铁道部鉴定，重点推广，1976年8号车为代表的小批量改造，开创了中国电力机车晶闸管级间无级调速新时代。之后推广应用于SS3车型电力机车，实现大批量推广。SS3型获国家科技进步二等奖。

中国早期学习苏联，后来学习法国。中国电力机车历经坎坷，最终走出了一条中国电力机车自主快速发展的道路，这是株洲所人引以自豪的。也是株洲所、成都局和株洲厂合作利用当时最新电子技术改进国产第一代电力机车，奠基第二代晶闸管机车的楷模，为电力机车提供关键核心技术，也是株洲所讲马角坝故事，探寻株洲所成长秘诀的中心内容，在电力机车发展史上具有里程碑意义。

2．创办《电力机车快报》，动车组开发情報先行

1978年是改革开放的元年，科学的春天来到了，科技人员磨拳擦掌，跃跃欲试。那年春天铁道科学研究院召开了首届高速电动车组研讨会，株洲所以傅志寰为首的5人参加，株洲所安排我准备了2万多字的"国外高速电动车组的专题"述评资料，在会上介绍了国外18种高速电动车组和高速列车的发展情况，在《机车电传动》杂志增刊上以专题述评署名刊出。

1978年创办《电力机车快报》，当年共发行了30期，及时报导国外电力机车的发展情况。后改名为《电力牵引快报》，扩大业务范围，几经更名．....．现更名为《控制和信息技术》。后来还致力于《机车电传动》杂志公开发行，亲拟英文名称。

基于快报平台，1978年还撰写了国外电力机车发展概况的专题述评，明确提出应把发展交流传动电力机车作为研究方向，而近期应发展晶闸管相控电力机车，推荐奥地利Re1044系列电力机车采用"经济"4段桥主电路方案，后来被SS4型电力机车采纳。

1982年参加国家重大技术政策制订工作，论证牵引动力发展方向和发展步骤，获铁道部科技进步三等奖，主笔电力机车的选型和系列化发展论文，发表于《铁道机车车辆》，这是为中国电力机车编制的第一部型谱，其成果作为二十世纪中国铁路电力机车和电动车组发展的依据。获国家科委、国家计委、国家经委颁发的积极贡献表彰证书。

1983年受中国铁道出版社和时任株洲所副所长傅志寰的委托，主编《韶山1型电力机车》一书，65万字，刘友梅院士（时任总体佈置工程师）撰写第九、第十二章。这是中国电力机车发展史上第一部比较全面完整的专著，深受读者的好评，1991年第四次重印。1984年"关于可供引进电力机车"的报告被铁道部采纳，作为引进150台8K电力机车的决策依据之一，促进了韶山7B型机车的开发和90年代韶山3型123号机车的改进和完善，株洲所讲马角坝的故事圆满估朿。

3、借东风配电脑，为铁路大提速保驾护航

1984年，是株洲所发展的重要里程碑。这一年，自断皇粮，开启了株洲所高速发展的序幕。

1988年是株洲所内燃机车微机产业的元年。时任株洲所所长的丁爱国，把我这个老战士调到开拓内燃机车微机新技术岗位上。目标是在内燃机车上开疆拓土。

组建新的内燃机车微机组，配备三名研究生和一名84年进所的计算机专业大学生。负责引进吸收国外先进技术，推动中国内燃机车电传动技术的进步。

1988年以后主持内燃机车微机控制工艺技术的引进和国产化工作，1989年2月18日由铁道部工业总公司株洲所高级工程师楼修力任组长，组员包括张明武，徐群清、成熹、蔡秉楠（大连所）、赵永安（大连厂）等6人组团去美国 GE 公司学习C37一8机车的微机工艺技术。国产化样机成功应用于DF6型和DF10型内燃机车上。

1991年，参加"八五"重点攻关项目﹣东风11型准高速内燃机车研究，主持微机控制装置的开发工作，该项目在消化吸收美国 GE 工艺技术的基础上有许多创新。机车采用基于英特尔80C186微处理器的微机控制系统，具有恒功励磁控制、防空转防滑行控制、故障诊断显示功能，能使机车在任何工况时处于最佳状态下恒功率运行，并具有全功率自负荷试验功能的电阻制动系统，以及电空制动系统、 TVM -300机车信号系统、移频机车信号及轴承温度检侧等新技术。微机控制柜采用TPW5型。它将美国 GE 公司引进的C37一8车微机控制装置、欧洲50赫芝集团引进的8K车控制装置和中国辅机控制装置三者精华加以吸收，成功开发出适合中国内燃机车的微机控制装置，先后应用于东风11型和东风8B型以及以后生产的内燃机车动车。

微机控制技术从引进到创新，由于软件是美元买不到的，虽然株洲所负责硬件，但课题组安排2人自主开发＂后生＂软件，后来在DF11机车上试验成功。接着，硬件又在原引进16位微机控制技术的基础上，开发出有自主知识产权的32位微机控制系统LC32，实现更新换代，为后续发展提供非常有利的条件。

1994年参加八五重点攻关项目﹣东风11准高速内燃机车研究，主持开发微机控制装置获得成功，代表株洲所，为我国铁路五次大提速主型机车提供"大脑"。

由东风11派生的东风11G重联客运机车是我国第5次铁路大提速的主型机车。在提速实践中我4遇铁道部前线指挥傅志寰（时任铁道部副部长），分别在北京2次、常州和北戴河。我参加铁道科学研究院北京环形道性能试验，广深线、沪宁线，京秦线、沈山线提速试验，作为微机控制装置研制人员，为提速试验保驾护航。我在广州机务段解决机车冲动问题；在北京机务段解决空转保护失灵问题；在山海关机务段解决机车功率不能发挥的问题；在上海机务段开办株洲所产品学习班。

我常年累月跟随东风11机车参加提速试验，日夜奔波在试验线路上，其中在广深线的试验时间最长，我们住在广深线中间的常平。

研究人员不断增加，微机课题组发展到内燃机车产品部（姚晓阳任部长）。与微机控制装置一起，内燃机车配套产品随着每年200台东风11和东风8B机车生产，10年间累计装车约1600台，牢牢占领着内燃机车的半壁江山，实现了株洲所早年多次努力想打入内燃机车市场的梦想。

株洲所的微机控制技术已推广到国内外各型交直传动内燃机车及内燃动车组上，用于国内的主要车型有：东风11准高速客运机车，即前4次铁路大提速的机车：东风8B重载货运机车，现为货运重载干线机车，并成功实现了多机重联牵引万吨货运列车，还发展出辅机交流传动节能型东风8B、加装逻辑控制单元（ LCU ）的东风8B等多种改进车型：东风11Z专运机车，于2002年首台出场，实现了高可靠性高稳定性，已多次成功地完成专列任务：

我还在2002年主持东风8B"雪域神舟"号青藏线高原机车的微机系统，于2002年和2005年生产了两批，适用于青藏高海拔、低温缺氧、强紫外线辐射的恶劣环境：东风11G"跨越"号重联提速机车，于2003年首台出厂，通LonWorks 网络将两节东风11机车固定重联，采用双微机冗余控制，成为第五次大提速的主型机车，也是国内功率最大的客运机车，东风9客运机车，于2005年大修时升级为微机控制机车：GKD2调车机车，即2002年新研制的GKD2调车机车上采用微机控制：东风12调车机车，2005年大修时升级为32位微机控制车。

1994年，开发无源速度传感器，我在北京内燃机务段技术服务时发现DF1I准高速机车空转保护系统失常，携带便携式电子示波器，随车反复测试诊断，终于发现美式有源转速传感器存在固有的缺陷。为此亲自开发出无源型转速传感器。

1997年开始，相继研制出高精度、高可靠、高隔离电压的FG1477隔离放大器，用于输入信号隔离和抗干扰。

同年研制出TQG10型电流，TQG11型电压传感器系列产品，用于机车电量信号的处理和检测。

新的无源转速传感器，可靠应用于DF11机车空转保护，效果良好，日后还出口美国，在宁波分所出口 GE 公司时，在关键参数上无法满足 GE 公司的规范，工艺专家来所本部与我商讨，我详细地告诉他解决办法，最终顺利出口美国 GE 公司，为国争光。有问题找老楼被传为佳话，这是一份责任，也是一份担当！

1996年本人荣获铁道部科技进步特等奖。

1997年由于楼修力团队对准高速列车的不懈努力，株洲所获国家科技进步一等奖。

彩色液晶显示器：早期的东风11型机车微机控制系统采用黑白显示屏，清晰度低，

1993年我参加北京《铁道部和 GE 公司交流会，电路和控制组技术交流》，在北京长城饭店，我作为中方线路组组长与 GE 公司座谈时了解到美国 GE 公司已采用日本东芝生产的彩色液晶显示器的信息，立即向铁道部和株洲所提出研制大屏幕彩色液晶显示器的建议，得到株洲所领导的大力支持。正式以内燃电力通用型大屏幕液晶显示器为题由我牵头，组织开发，参加人员有：颜小鹏（株洲所），黄昌荣（大连所），卞云航（戚厂）等联合开发。从1998年开始生产的东风11机车改为采用大屏幕彩色液晶显示屏。内燃机车采用后，电力机车也接着采用。这也是东风11准高速内燃机车上的一个亮点，促进了中国轨道机车诊断显示技术的进步。

4、结论：

1957年第一只晶闸管在美国问世，世界范围的新技术革命风起云涌，带动电力机车的更新换代和技术进步。

我们是幸运的，苏联专家撤走，年轻人进所，历史赋予我们新中国自己培养的40后一代人以重任。很荣幸赶上了电力机车发展的好时代。作为株洲所开发团队的一员，奉献了自己绵薄的一份力量。成功归功于株洲所的成事精神和团队精神。

后记

2018年在中车株洲所领导关爱下，先后召开了两次纪念座谈会，让我有机会发表“电力无级史为先，内燃微机拓新篇”和“电力机车发展里程碑”的讲话。

2019 年是所庆 60 周年，国庆 70 周年和本人80寿庆之年，在这喜庆之年作为见证者与株洲所同成长，与轨道机车共发展，共同见证为祖国奉献青春的近半个世纪的奋斗历程。

而今，我已年届八旬，忆往昔，机车动车同开创，看今朝，高铁名片共分享。在回顾自身轨道研究生涯和奋斗历程的同时，一直关注轨道机车未来的发展，并祝福我国轨道交通事业不断砥砺奋进、永续辉煌。（楼修力 2019.4.15原稿已作少量修改）

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