為鐵路電氣化自動化奮斗的人——專訪中國工程院院士錢清泉教授

文/ 鄒榮君

為鐵路電氣化自動化奮斗的人
——專訪中國工程院院士錢清泉教授

文/ 鄒榮君

“從全套買國外的到我們研制出自己的設備，從一個購買者變成競爭者，他們對我們的態(tài)度從蔑視到主動要求合作，這讓我感覺到我們必須要獨立自主、自力更生?！?/p>

——錢清泉

專家簡介：

錢清泉，1936年出生于江蘇省丹陽市，1960年畢業(yè)于唐山鐵道學院（現(xiàn)西南交通大學）。長期從事鐵道電氣化與自動化領域的科研與教學工作。開拓了“鐵道微機監(jiān)控與綜合自動化”的研究方向，并主持研制成功了中國一套電氣化鐵道多微機遠動監(jiān)控系統(tǒng)，解決了工程科技中的一系列重大技術難題。于1987年實現(xiàn)產業(yè)化，在十多項國家、省部級重點工程中推廣應用，并在十多次世行貸款國際招標項目中擊敗國外強手，中標經費累計達2000多萬美元。成為國內替代進口的主導產品，使中國鐵路電氣化設備走上了國產化之路，創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。

參與組織和籌建牽引動力國家重點實驗室，實驗室于1989年正式開始籌建，1995年正式接受國家研究、試驗任務，1998年參加了教育部組織的預評估，2003和2008年的國家評估中兩次被評為優(yōu)秀國家重點實驗室。

他先后出版專著三部，其中有把研究成果充實教學內容，出版了國家重點教材《微機監(jiān)控技術原理及應用》，獲得省部優(yōu)秀教材一等獎。在國內外學術刊物及會議上發(fā)表學術論文近百篇，培養(yǎng)碩士、博士以及博士后50多名。為鐵道電氣化與自動化學科的發(fā)展和人才的培養(yǎng)做出了杰出貢獻。

曾榮獲有突出貢獻的中青年專家、全國優(yōu)秀科技工作者、全國優(yōu)秀教師和全國“五一”勞動獎章等十余項榮譽稱號。1997年當選為中國工程院院士。

六十多年前，一個少年遙望一條鋼鐵巨龍“嗚嗚嗚—”呼嘯著逼近，巨大的轟鳴聲挾著一股勁風由遠及近迅疾而來……第一次親眼所見的火車，讓這個少年激動而振奮。然而，在等車的時候，由于看的太專注，少年竟被火車冒的濃煙迷了眼睛。于是，一個“能不能用另一種動力來代替‘煤’”的想法開始在這個少年心里開始生根、發(fā)芽……幾十年后，中國有了自己的電氣化鐵路，當年的少年也成長為中國著名的鐵道電氣化與自動化專家——錢清泉院士。

2006年沈志云、錢清泉(右二）兩位院士視察西南交大峨眉校區(qū)

一股濃煙萌生一個想法

約見錢清泉院士實在不是一件易事，為人低調的他并不愿意接受我們的采訪，然而，經過記者的“苦苦糾纏”，錢院士終于抽出午休時間接受采訪。短短一個小時，記者被眼前這位學者的踏實肯干、不斷進取的科研精神所深深折服。

回憶起第一次坐火車的經歷，錢院士還記憶猶新，“小時候，每天都可以聽到隔著運河的滬寧線上的火車響，想象著火車冒著濃煙在奔馳。直到初中畢業(yè)考上高中，才第一次真正坐上火車，當時感到很興奮，覺得這個火車又長又大，確實是好。然而在等車時看的太專注，就讓火車冒的煙迷了眼睛，這時候我就想這個煤能不能用別的東西代替，比如說‘電’?！碑敃r的錢清泉只是個中學生，對于用電開車根本沒有聽說過，腦子里也沒有什么概念，只是隨便想想，沒想到這卻成為了他今后終身奮斗的事業(yè)。

1956年，錢清泉考入唐山鐵道學院，他師從曹建猷教授，成為該校第一屆電氣化專業(yè)的學生?！暗缴洗髮W的時候我才知道，當時全國只有唐山鐵道學院有電氣化這個專業(yè)，其他學校甚至清華都沒有這個專業(yè)。這個專業(yè)是由我的老師也是中國科學院院士曹建猷教授開創(chuàng)的，盡管當時中國還沒有電氣化鐵路，但他看到今后電氣化肯定是一個方向，因此設立了這個具有前瞻性的專業(yè)。也為像我們這樣有志于這方面追求的人提供了學習該專業(yè)知識和技術的土壤。”從懵懵懂懂到變?yōu)楝F(xiàn)實，變成自己的專業(yè)，錢清泉暗暗下了要為此奮斗終身的決心。

1961年8月，在蘇聯(lián)的幫助下，我國建成了第一條電氣化鐵路——寶成鐵路的北段，即寶雞到鳳州段，全長94公里。“為什么第一條電氣化要選在這里修呢？”記者提出了自己的疑問。錢院士回答說：“這是因為進入四川的鐵路要經過秦嶺，這一段坡度太大，用蒸汽牽引力不夠，同時，內燃機車產生的濃煙對這里種植的農作物會有污染，而且煙太大，司機和乘客都受不了。用電機車就可以解決這些問題，因為用電牽引不僅拉得多跑得快而且還環(huán)保?！?/p>

西南交通大學電氣學院院慶

暨南大學技術實驗平臺項目實施方案論證會

說到這里記者又提出了疑問，“發(fā)電也需要燒煤，燒煤還是會污染環(huán)境？”

錢院士笑了笑，認真的解釋道：“你說的也對，然而火車是一個到處跑的運輸工具，如果燒煤燒柴油的話，那不就是拉著濃煙走哪污染哪么？發(fā)電廠是集中發(fā)電，造成的局部污染也好治理，同時，發(fā)電的方式也多種多樣，有很多不污染環(huán)境的方式，像水力發(fā)電、風力發(fā)電等等。以前在中國電氣化鐵路占到30%的時候，它的運力達到了60%，因此電氣化鐵路是一個必然的發(fā)展趨勢。”

一次事故深刻一個認識

“第一條電氣化鐵路建成之后，接下來就是要實現(xiàn)遙控遙測，就是自動化控制，因為電氣化鐵路建成以后在速度不高的時候可以由人來駕駛，送電、停電都由人來指揮調度，但是這樣畢竟效率很低，比如說中間要停下電，這中間的環(huán)節(jié)會很多，調度員先要下令，下令完了值班員要接收，接收完了以后還要回復，回復完了還要執(zhí)行操作，操作過程中還有一系列的事情，因此實現(xiàn)自動化控制這是一個必然的趨勢?！?/p>

1960年，錢清泉還沒有畢業(yè)就提前留校作預備教師兼助教，并把電氣化鐵路遠距離控制列為自己的科研方向?！爱敃r來講這是一個新專業(yè)，也是比較尖端的技術，而且自己也比較有興趣去鉆研這個問題”。既要教學又要搞科研的錢清泉從未間斷自己的研究，隨著整個科學技術發(fā)展的腳步一步步的研究，從繼電器到晶體管，然后到集成電路，再到現(xiàn)在的計算機控制……

“說實在話，當時的研究只是一種好奇，一種興趣，但對于研究控制系統(tǒng)本身的意義并沒有很深刻的認識。而且當時有很多人反對搞這個控制系統(tǒng)，認為用人就可以了，用機械代替的話會造成很多人下崗等等反對的聲音。”然而一次火車相撞事故讓錢清泉深刻認識到了控制系統(tǒng)的必要性和重要性。

據(jù)錢院士回憶，相撞的兩列火車是由上海開往成都，成都開往西安的，相撞后車頭、車廂損毀嚴重并造成了人員傷亡。而這次事故則正是由于人力傳達指令效率低而造成的。當兩列火車對開的時候，發(fā)現(xiàn)線路錯了，就應該及時斷電，然而由于人的控制過程比較慢，因此在還沒斷電的情況下兩列火車已經相撞了?！霸谑鹿尸F(xiàn)場，我就在想，如果我們有自己的遠動控制技術，就可以避免這樣的災難了?！?/p>

當時在國際上，電氣化鐵路供電遠動技術的研究也是剛起步。在曹建猷教授的倡導下，錢清泉所在課題組的研究成果參加了1965年在北京展覽館舉行的全國工業(yè)新產品展覽會，得了發(fā)明二等獎。之后，課題組開始了第二個課題的研究——電氣化鐵路分區(qū)亭遠動技術裝置。

一個諷刺激起一份決心

上世紀七十年代開始，計算機發(fā)展起來，用計算機軟件來實現(xiàn)遠程控制的微機遠動系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來?！案母镩_放后，大家出去一看，發(fā)現(xiàn)我們和國際上的差距確實很大。為了實現(xiàn)四個現(xiàn)代化，我們開始跟國外合作，就是要走‘引進消化吸收再創(chuàng)新’的道路。作為一個科技工作者，我也感覺到了自己的使命感?！?/p>

為了建設京秦線，中國引進了日本的全套設備，包括供電遠動裝置。1984年，為驗收設備，錢清泉去了日本?！澳菚r真是覺得人家的東西比我們的好，但又覺得很不甘心——日本人能研發(fā)出來的中國人為什么不行？當然，日本人并不希望我們能掌握這門技術，在研討會上凡是涉及技術的問題統(tǒng)統(tǒng)回避。而且態(tài)度也很輕蔑，他們認為這個系統(tǒng)我們十年、八年也研究不出來?！弊鳛橐粋€中國人，錢清泉的民族自尊心受到了極大的傷害。

“買別人的東西并不是長久之計，買一個就要有學習、有提高，研制出自己的東西，這才能解決根本問題。”在日本的四個多月里，錢清泉每天干到凌晨兩點，研究收集資料……回國后，錢清泉發(fā)現(xiàn)設計中漏掉了一些東西，然而要追加就要花大價錢，比如說系統(tǒng)要用到的一個模擬屏，日本要價1000萬人民幣?！爱敃r大家每月的工資也不過幾十塊錢，這在當時是個天文數(shù)字。領導很著急，要搞現(xiàn)代化，但是又買不起現(xiàn)代化設備，那種受制于人的感覺真是難受?！卞X院士感慨的說道。

鐵道部領導找到了錢清泉：“如果這樣下去，要實現(xiàn)現(xiàn)代化實在是太困難了?！碑斅牭借F道部領導對他說“拜托了”時，錢清泉深受感動。于是，他暗自下定決心，一定要攻克這個難關，做出我們自己的供電遠動裝置。

當時的錢清泉四十多歲，還只是一個小小的講師，這樣的難題對他來說既是壓力也是動力。1984年到1985年，錢清泉帶領十多個人，夜以繼日地工作。當時學校在峨嵋，他們依靠從日本帶回來的那些資料研究攻關。學校電氣館下面就是操場，每到星期六都要放露天電影。露天電影是當時最大的娛樂活動，他們在電氣館里做研究時，誰也不為樓下的掌聲和電影的音樂聲所動。當時也沒有獎金和勞務費，誰干到夜里12點以后，可以得到一個煮雞蛋的獎勵。大家經常干到后半夜，春節(jié)也只休息兩天，到正月初三就上班。就這樣干到1986年，他們終于做出了樣機。

日本人說我們十年做不出來的東西，他們三年就做出來了。樣機當年通過鑒定，隨后與成都鐵路局合作，在西南鐵路上使用了他們研制的電氣化鐵路的遠動裝置。錢清泉和他的課題組因此得了獎，他個人也被評為教授，“當然我們的初衷并不是為了這些，當時只是為了國家的生產需要?！?/p>

一種需求成就一個產業(yè)

科研成果有了，但“如何將其產業(yè)，體現(xiàn)它的實際價值”是錢清泉和他的課題組面臨的下一個問題。當時他們既要搞教學、寫教材，又要搞實驗研究，到現(xiàn)場去調試……全套的過程，兩年的時間就實現(xiàn)了工程化。

“其實中國人還是很聰明的，從全套買日本的到我們研制出自己的設備，從一個購買者變成他們的競爭者，我們有很大的優(yōu)勢，因為我們的生產成本比他們要低的多，那時候我們一個月的工資也就十幾塊錢，我們付出的很多，但是我們要求的不多。等我們研制出了自己的設備，日本的態(tài)度就和以前不同了，反而要跟我們合作，這讓我感覺到我們必須要獨立自主、自力更生?！?/p>

1991年，川黔線電氣化工程，因為使用了世界銀行貸款，所以進行國際招標，他們一舉中標。之后，蘭（州）武（威）段電氣化，他們也中標，國產遠動裝置的產業(yè)化進程大大向前邁進了一步。

“我們是在這樣的基礎上發(fā)展起來的：一個是原始創(chuàng)新，就靠自己慢慢積累；一個是繼承創(chuàng)新，就是根據(jù)自己的特點進行繼承創(chuàng)新。還有一個是引進消化吸收再創(chuàng)新，這樣我們就站在了一個比較高的起點上，就好比是站在別人的肩膀上，使我們的技術邁上了一個新臺階。”到上世紀九十年代初期和中期，中國電氣化鐵路供電設備的70%至80%都實現(xiàn)了產業(yè)化。遠動技術的研究到這時才算是完成了“引進－消化－吸收－產業(yè)化”這條道路。

另外，錢清泉帶領他的科研人員圍繞“微機遠動監(jiān)控系統(tǒng)與綜合自動化”這一研究方向，主持研制了國內首創(chuàng)的“牽引供電仿真培訓系統(tǒng)”，該系統(tǒng)部分指標達到國際水平。隨后，DWC—01型變電站電氣試驗車、WGW—62GA型牽引供電系統(tǒng)微機故障點距裝置、牽引變電所主變壓器的微機保護裝置相繼研制成功，并形成高科技產品，在電氣化鐵道中得到廣泛應運，在國際投標中擊敗諸多強勁對手而中標，成為中國鐵路市場的主導產品。

一份努力收獲一份成果

隨著國家發(fā)展得越來越好，自動化技術發(fā)展得越來越快，錢清泉感覺到國家會有更高的需要——發(fā)展軌道交通。那么什么才是軌道交通呢？

“軌道交通分為三大類，一是干線軌道交通包括高速客運和重載貨運；二是城市軌道交通，包括地鐵、輕軌、郊區(qū)鐵路和單軌電車；三是新型軌道交通，即磁懸浮和真空高速管道列車，并且還在不斷更新中”，錢院士繼續(xù)說道，“中國人口這么多，鐵路又比較少，速度慢、效率低，老百姓坐車難、慢，都需要我們更進一步自主創(chuàng)新來解決這些問題?！币虼?，1988年錢清泉參與沈志云教授精心組織和籌建的“牽引動力國家重點實驗室”。經過五年的時間，實驗室初步建成，1993年8月由鐵道部批準開放運行，1995年正式接受國家研究、試驗任務。

高速鐵路要關注的兩個關系是：弓網關系和輪軌關系。所謂弓網關系是指受電弓和接觸網之間的耦合動態(tài)性能，由受電弓、接觸網本身的性能決定。輪軌關系則是解決重載運輸?shù)年P鍵。輪軌接觸面的摩擦必須小，才能保證低阻力重載運輸；但同時，也要求有足夠的摩擦力，滿足牽引力、制動力和列車轉向的需要。

作為一個工程類實驗室，實驗室重視設備建設，自主研發(fā)了一整套機車車輛試驗研究裝備，當時實驗室重點要做一個機車車輛整車滾動振動試驗臺，由于滾動、振動相結合的試驗臺要實現(xiàn)垂向、橫向和滾動三維運動的精確藕合，難度較大，故各國大都只建單一功能的試驗臺，僅德國慕尼黑研制了一臺。但由于只有將滾動、振動結合起來，才能動態(tài)模擬機車車輛線路運行情況，直接為提高我國機車車輛研究開發(fā)能力服務。所以，牽引動力國家重點實驗室堅持高起點，一步到位，直接研制這種結構復雜、體積龐大、技術最先進的機車車輛整車試驗臺。是目前世界上僅有的兩臺具有左右滾輪獨立激振的滾、振結合試驗臺之一。

機車車輛整車滾動振動試驗臺的研制成功，使中國機車車輛自主研究開發(fā)的能力大大提高，加速了中國新型高速、重載機車車輛的研制速度，提高了機車車輛性能。滾動振動試驗臺為中國鐵路客運提速，貨車的重載、快速運輸，以及200－300km／h高速機車車輛的研制做出了重要貢獻。該實驗室目前已經成為中國發(fā)展高速、重載試驗和培養(yǎng)高級人才的基地。為中國鐵路的高速、重載運輸提供了重要的理論依據(jù)與技術保障?！盃恳齽恿抑攸c實驗室”正一步步向著國際一流的目標奮進。

一個安全問題喚起一份責任

錢院士與學生們在一起

2009年6月18日上午，第七屆中國·海峽項目成果交易會

西南交通大學電氣學院院慶

高速鐵路安全嗎？這是一個很多人都會問到的問題。那是不是隨著速度的提高危險性就越高？錢院士的回答是：“不是的，只是技術問題會更多。其實不管是200公里還是300公里，只要是出事都一樣，都是重大事故?！惫?jié)能、減排等一系列環(huán)保問題固然重要，然而安全還是頭等大事，這是一個全民關注的問題。

“我個人認為，按照現(xiàn)在的科技手段和建設要求，高鐵應該說是很安全的?！睋?jù)錢院士介紹，如今各種防護措施都很周全，譬如現(xiàn)在的高速鐵路，列車在運行之前，會由高速綜合檢測列車去跑，跑過一遍之后什么參數(shù)都有了，什么地方有什么問題都會清清楚楚。說到這里，錢院士給我們舉了個例子：一個鐵環(huán)滾的很快的時候是不容易倒的，就像自行車一樣，速度很快不會倒，速度慢反而會倒。

“現(xiàn)在的列車技術上都不存在什么問題，現(xiàn)在大多數(shù)的事故都是人為的，比如2008年山東膠濟鐵路火車相撞特大事故就是由于人為原因導致的，屬于管理上的失誤。還有前不久，就是2010年5月，滬昆鐵路列車脫線事故，是由于山體滑坡引發(fā)的，但這種情況是很難預料的。當然，我們現(xiàn)在也提出了這個問題，想找出一種檢測手段?！?/p>

錢院士還談到了日本兵庫縣2005年發(fā)生的那次重大事故，鐵軌上發(fā)現(xiàn)被電車粉碎的石頭粉末說明可能是由于鐵軌上的石頭引發(fā)了事故?！敖窈螅裆襟w滑坡、路上有沒有什么障礙等各種檢測設備都將具備。還有地震可不可以預報等一系列預警系統(tǒng)的問題，專家都在積極的研究，我認為將來這些都可以保證列車更加安全?！?/p>

除此之外，錢院士認為對管理人員的教育，特別是責任心的培養(yǎng)也是一個不容忽視的問題?！皼r且列車是要經常檢修的，以前是定期檢修，現(xiàn)在都是狀態(tài)檢修，就是指根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術提供的設備狀態(tài)信息，安排檢修項目和時間，并主動實施的檢修。通過這些，列車應該說是比較安全的。”

一個理念啟迪一代學子

幾十年來，錢清泉一直戰(zhàn)斗在教學與科研的第一線，1977年恢復高考后，錢清泉在搞科研的同時，把研究成果編寫成教材，運用到教學中。1983年，錢清泉編出國內第一本遠動技術教材《電氣化鐵道遠動技術》。

對教學與科研的關系，他自己也有著獨特的見解。錢院士認為，教學是培養(yǎng)人，科研是充實人。通過科研體會到創(chuàng)新所在，才能把這些新的知識教給學生，這樣可以啟發(fā)學生新的思維?！拔业膶W生都很輕松自由，反而他們自己給自己加壓力，我總是勸他們要規(guī)律作息，多休息。學生反問我自己怎么不休息，我說我跟你們不一樣，畢竟損失了十年的時間，感覺要把它補回來?！?/p>

因此錢院士認為，只搞教學很難給學生補充新的知識。同時，他還認為應該用自主創(chuàng)新和自己努力工作的精神去激勵學生?！耙粋€全面的高素質人才不僅要具備知識、能力，還要有團隊合作精神，要懂得與人和諧相處，任何科研成果都不是一個人能單干出來的?！?/p>

1982年以后錢清泉主要開始帶研究生?！霸谖疫@畢業(yè)的學生，不管是在國內的還是國外的，都非常優(yōu)秀，當然，他們自身的條件也很好。在我手下工作的年輕人，我給他們鼓勵、給他們信任、給他們任務，這樣他們提高的也比較快。對于我的博士生，我不會明確給出課題，但對他們的要求是課題要有前瞻性、二是自己要有扎實的基礎，三是一定要有興趣?！?/p>

一個追求成就一個夢想

親歷了我國電氣化鐵道的從無到有、逐步建設，從山區(qū)建到平原，再到大城市……經歷了重重難關后，錢清泉和他的團隊收獲的不僅僅是喜悅，還有無法言語的成就感。“在這條路上，我們遇到了很多困難，盡管條件差，但我們有信念和決心。當時大家?guī)缀趺刻於际歉傻绞欢c，每個人都很自覺，根本不需要去叫人干，因為每個人都覺得這是一件很有意義的事情，對于我們來說既是個人樂趣，又是一種奉獻?！?/p>

錢院士還告訴記者，目前，中國要在京滬線1000多公里建成380km／h的高

科速鐵路，這樣的速度不在國外之下，而且我們正在逐步實現(xiàn)鐵路公交化，以前的列車是靠車頭的動力拉著走，現(xiàn)在高鐵動車組的動力是分散的，即每節(jié)車廂都有動力，這就保證了即使個別車廂的動力出現(xiàn)問題，照樣不影響列車的整體運行。同時，要實現(xiàn)車廂變長為短，高密度發(fā)車，從以前的每天發(fā)幾趟逐步實現(xiàn)幾分鐘一趟，從而解決老百姓坐車難的問題。

談起新興的軌道交通——磁懸浮列車，錢院士也給我們耐心講解了它的基本原理：磁懸浮列車利用的是大家都知道的“同極相斥，異極相吸”原理，線圈里流動的交流電將線圈變成電磁體，列車頭部的電磁體N極與被安裝在靠前一點軌道上的電磁體S極所吸引，同時又與被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。循環(huán)交替，列車就向前奔馳。但由于磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，兩個磁極之間會有間隙，這個間隙會使效率變低，然而從另外一個角度講，這樣的懸浮又避免了車輪和軌道的摩擦。

“其實，真正高速起來，能耗大在空氣阻力，因此，我們要在城市里發(fā)展中低速磁懸浮。目前，北京、深圳都要準備開始籌建這樣的中低速磁懸浮列車，大約為80到100km／h，因為站與站之間也很近，速度也不能高?！?/p>

看著眼前精神矍鑠的錢院士，怎么也不像一位70多歲的老人，談到保養(yǎng)之道，錢院士笑著說：“我這個人從來都是無關的事不想，天天就是忙這些事情，比較單一，就是干事、干活?！甭牭竭@些，記者不禁感嘆，正是有了像錢院士這樣老一輩科學家的奮斗，我們國家才有了今天的發(fā)展，我們才有了今天的美好生活。