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。”

——錢清泉

專家簡介：

錢清泉，1936年出生于江蘇省丹陽市，1960年畢業于唐山鐵道學院（現西南交通大學）。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控系統，解決了工程科技中的一系列重大技術難題。于1987年實現產業化，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《微機監控技術原理及應用》，獲得省部優秀教材一等獎。在國內外學術刊物及會議上發表學術論文近百篇，培養碩士、博士以及博士后50多名。為鐵道電氣化與自動化學科的發展和人才的培養做出了杰出貢獻。

曾榮獲有突出貢獻的中青年專家、全國優秀科技工作者、全國優秀教師和全國“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

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’。”當時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。

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的學生。“到上大學的時候我才知道，當時全國只有唐山鐵道學院有電氣化這個專業，其他學校甚至清華都沒有這個專業。這個專業是由我的老師也是中國科學院院士曹建猷教授開創的，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。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知識和技術的土壤。”從懵懵懂懂到變為現實，變成自己的專業，錢清泉暗暗下了要為此奮斗終身的決心。

1961年8月，在蘇聯的幫助下，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保。”

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，“發電也需要燒煤，燒煤還是會污染環境？”

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？發電廠是集中發電，造成的局部污染也好治理，同時，發電的方式也多種多樣，有很多不污染環境的方式，像水力發電、風力發電等等。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，這中間的環節會很多，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，回復完了還要執行操作，操作過程中還有一系列的事情，因此實現自動化控制這是一個必然的趨勢。”

1960年，錢清泉還沒有畢業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。“當時來講這是一個新專業，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，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的必要性和重要性。

據錢院士回憶，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，發現線路錯了，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。“在事故現場，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。”

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新產品展覽會，得了發明二等獎。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，計算機發展起來，用計算機軟件來實現遠程控制的微機遠動系統也隨之發展起來。“改革開放后，大家出去一看，發現我們和國際上的差距確實很大。為了實現四個現代化，我們開始跟國外合作，就是要走‘引進消化吸收再創新’的道路。作為一個科技工作者，我也感覺到了自己的使命感。”

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。“那時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統回避。而且態度也很輕蔑，他們認為這個系統我們十年、八年也研究不出來。”作為一個中國人，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，錢清泉發現設計中漏掉了一些東西，然而要追加就要花大價錢，比如說系統要用到的一個模擬屏，日本要價1000萬人民幣。“當時大家每月的工資也不過幾十塊錢，這在當時是個天文數字。領導很著急，要搞現代化，但是又買不起現代化設備，那種受制于人的感覺真是難受。”錢院士感慨的說道。

鐵道部領導找到了錢清泉：“如果這樣下去，要實現現代化實在是太困難了。”當聽到鐵道部領導對他說“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。”

一種需求成就一個產業

科研成果有了，但“如何將其產業，體現它的實際價值”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，到現場去調試……全套的過程，兩年的時間就實現了工程化。

“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。”

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化進程大大向前邁進了一步。

“我們是在這樣的基礎上發展起來的：一個是原始創新，就靠自己慢慢積累；一個是繼承創新，就是根據自己的特點進行繼承創新。還有一個是引進消化吸收再創新，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%都實現了產業化。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“微機遠動監控系統與綜合自動化”這一研究方向，主持研制了國內首創的“牽引供電仿真培訓系統”，該系統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

隨著國家發展得越來越好，自動化技術發展得越來越快，錢清泉感覺到國家會有更高的需要——發展軌道交通。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新來解決這些問題。”因此，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的關鍵。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展高速、重載試驗和培養高級人才的基地。為中國鐵路的高速、重載運輸提供了重要的理論依據與技術保障。“牽引動力國家重點實驗室”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。”節能、減排等一系列環保問題固然重要，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，按照現在的科技手段和建設要求，高鐵應該說是很安全的。”據錢院士介紹，如今各種防護措施都很周全，譬如現在的高速鐵路，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。

“現在的列車技術上都不存在什么問題，現在大多數的事故都是人為的，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的，但這種情況是很難預料的。當然，我們現在也提出了這個問題，想找出一種檢測手段。”

錢院士還談到了日本兵庫縣2005年發生的那次重大事故，鐵軌上發現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了事故。“今后，像山體滑坡、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。”

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也是一個不容忽視的問題。“況且列車是要經常檢修的，以前是定期檢修，現在都是狀態檢修，就是指根據狀態監測和診斷技術提供的設備狀態信息，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，教學是培養人，科研是充實人。通過科研體會到創新所在，才能把這些新的知識教給學生，這樣可以啟發學生新的思維。“我的學生都很輕松自由，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。”

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新和自己努力工作的精神去激勵學生。“一個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。”

1982年以后錢清泉主要開始帶研究生。“在我這畢業的學生，不管是在國內的還是國外的，都非常優秀，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。”

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。當時大家幾乎每天都是干到十一二點，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。”

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鐵路公交化，以前的列車是靠車頭的動力拉著走，現在高鐵動車組的動力是分散的，即每節車廂都有動力，這就保證了即使個別車廂的動力出現問題，照樣不影響列車的整體運行。同時，要實現車廂變長為短，高密度發車，從以前的每天發幾趟逐步實現幾分鐘一趟，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。”

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。”聽到這些，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展，我們才有了今天的美好生活。