株所风云60年丨李中浩:有故事的韶山1-274号车

● 李中浩 ●

1981年研究生毕业后来所工作了10年。

1991-2000年,历任铁道部科技司高级工程师、处长、副司长,铁道部信息技术中心主任。工作期间获得多项殊荣:电力机车辅助系统静止变流器及其微机控制获铁道部科技进步二等奖,国家科技进步三等奖;GTO变流器国产化获科技进步三等奖;组织攻关使我国机车车辆设计制造从140km/h提高到200km/h;1994年、1999年两次被铁道部授予“火车头奖章”。现任中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会副主任。

有故事的韶山1-274号车

电力机车发展史上有很多关键的车号,在这些车号上记录了我国电力机车成长的印记,韶山1-274号车就是这样一台有故事的车。在大流量套餐这台车上留下了我和我们团队的很多回忆,借所庆60周年的机会写出来与大家分享。

(▲ 左二)

前几天与铁路总公司列车运行监控装置的主管,原来在铁道部机务局技术处工作的杨志刚相聚,谋划推动新一代的列车装置LKJ-15的事,谈论间他主动提到了韶山1-274号车,让我兴奋不已。看来,在我国电力机车发展的亲历者中,韶山1-274号车还是有一定的地位的!志刚的画画得很好,当时约定他画一幅画、配一首诗,我写一篇回忆韶山1-274号车的文章,以此来纪念株洲所成立60周年。

(▲ 左一)

我是文革后第一届研究生,专业是机车电传动,1982年初毕业分配到株洲所工作。到所后分到总体线路室,随我的师傅万广一起研发240kVA大流量套餐静止劈相机,当时我们的组里还有张子广、周书芹,他们也是60年代毕业的大学生。

我的电传动研究生是在铁科院读的,铁科院在交直交牵引传动领域是有点名气的,在101实验室做的交-直-交牵引传动试验,功率做到了100kW,当时在国内的交流传动研究中是领先的了。带领我们做实验的是我的导师郝荣泰,我的研究生论文是电力机车四象限变流器主电路参数的研究。到了株洲所以后还能继续从事交流传动方面的工作,使我十分兴奋。相比于交流主传动,辅助系统的交流传动控制难度小一点,因为没有轮轨之间的粘着关系,没有防空转、防滑行的控制要求。那时候矢量控制、直接力矩控制等控制方式还处于实验室研究阶段。我们辅助系统的逆变控制是开环的,大流量套餐功率器件采用晶闸管,整流侧为单相半控整流桥。虽然主电路较简单,但是交流传动功率等级在全国还是领先的,达到了240kVA。

(▲ 左一)

由于接触网网压不稳定,劈相机烧损是当时的主要惯性故障之一,我们的课题就是用交直交传动的静止变流器取代旋转劈相机。我加入项目团队的时候,地面试验已经成功了,主要任务是装到电力机车上进行运行考核,这使我与韶山1-274号车结下了不解之缘。装车过程中遇到最大的困难是电磁干扰问题,晶闸管触发脉冲变压器电容耦合引起的虚拟电位与控制机箱接地方式有很大的关系,如何防止电磁干扰是我们在装车过程中遇到的主要困扰;在功率电路上遇到的主要问题是单相半控整流桥的功率因数较低,直流侧电抗器大流量套餐的开路磁通引起的机架发热;经过艰苦的努力,我们的变流器终于装到了韶山1-274号车上了。由于风机负载噪音特别大,我们要等到大家下班了,才能开始做实验。记得很清楚,那是1983年的平安夜,我们终于可以在车上进行满功率试验了!274号车停在研究所在机车厂的试验厂房里,机车从厂房内引入的25kV供电线上受流,所有的通风机打开,反复地投入空气压缩机试验变流器的负荷冲击能力。深夜,在空旷的车间里,灯火通明,风机持续的轰鸣很是壮观与激动人心。这是我们国家第一台自主化的大功率交流传动变流器在电力机车上的工程应用!在我国电力机车的发展历史上是一个突破,使得韶山1-274号车有了一席之地。

(▲ 后排左四)

韶山1大流量套餐-274号车配属在北京局石家庄机务段,运行在电气化刚开通不久的石太线上,那时西南交大毕业的穆亚翔,上海铁道学院毕业的张炜先后加入了我们的团队,万广师傅带着我们一起到石家庄机务段去跑车。辅助变流器的负载是电机通风机、制动电阻通风机、空气压缩机,它的可靠性直接关系到行车安全,所以我们放心不下,轮着班跟车运行。因为地面试验做的较充分,设计功率余量也较大,在跑车期间,240kVA静止劈相机没有出过一次事故,顺利的通过了10万公里装车运行考核。274号车运行的石家庄-阳泉区间是太行山风景最美的一段,井陉、娘子关等这些耳熟能详的抗战时期著名的军事要地都留下了我们的足迹。

(▲ 右二)

在240kVA静止劈相机大流量套餐成功上车的基础上,我们开始研究了静止劈相机微机控制的研究,那时万广师傅搞防空转的研究去了,计算机才子付晋山从上海铁道学院毕业来到了我们的团队,我们用Z80芯片自己设计计算机控制板,装在陈国仁设计的装有CA20芯插头的铸铝电子插件框里,用微机控制替代原来的模拟控制;在软件上研究变流器逆变脉冲分配的算法,用软件编制PI调节器,有一股初生牛犊不怕虎的劲头。那时用的是汇编语言,通过单板机编译直接写入EPROM中,控制存储芯片和I/O接口,这段经历使得我们对计算机控制的原理有更直接的理解。

在韶山1-274号车上将240kVA静止变流器改成微机控制,并进行了3万公里运行考核试验。这也是我国第一次微机控制在大流量套餐机车上的应用,将这两项成果合在一起,取名“微机控制240kVA静止变流器”获得了铁道部科技进步二等奖,国家科技进步三等奖。

(▲ 右四)

8K型电力机车引进以后,在电力机车辅助系统,我们继续开展50kVA的GTO变流器的研究,这时钱禾正式到我们团队来了,前后还有北京交通大学研究生毕业的邓秋生、丁燕、吴强,从华中科技大学来的李春尧,大连铁道学院毕业、现在成为我们研究所首席设计专家的周桂法,真是兵强马壮!我们在消化吸收8K车辅助变流器的基础上,采用了我们自己研制的GTO器件,半导体是黄慧牵头在研究,将器件的研究和应用的研究结合在一起的感觉还真是不一样,记得我们烧了有半筐自己做的GTO,由于是自己做的器大流量套餐件,胆子还真的比较大;研究所将功率半导体器件和应用结合起来发展的技术路线,跟随了功率半导体二极管、晶闸管、GTO、IGBT发展的4代技术,培养了一批又一批人才,成为了我们所的核心竞争力。我们在消化吸收了GTO触发回路的集成保护芯片,厚膜保护电路以及功率电路的导热绝缘小岛等技术难关后,研究成了自主化的50kVAGTO变流器。将我们研究的GTO辅助变流器到大同机务段8K机车上替代进口变流器做装车试验,取得了成功。1991年我考上了铁道部科技司的公务员离开了这个团队,装车考核等工作是在邓秋生的带领下完成的。这是我们国家第一个上车的GTO变流器,持续功率50kVA,峰值功率可以可达90kVA,用的是株大流量套餐洲所自己研制的1200V/300A的GTO器件,这个项目也取得了铁道部科技进步三等奖。

(▲ 家人留影)

回忆这一段愉快的科研经历,深深体会到在株洲所,一是科研成果要变成产品,产生生产力;二是科技人员要能吃苦,不维上,讲实效。这些作风,我们在万广身上得到了传承。一晃34年过去了,两代株所人在韶山1-274号车和电力机车辅助变流器上得到了锻炼,给我国电力机车的发展划上了自己的印痕。借以此文,纪念我视为技术生命摇篮的株洲电力机车研究所成立60周年,怀念在那段岁月里一起奋斗的同事们。

来源/ 美丽株所

编辑/清浅

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