一一記高鐵技術(shù)早期先行者的歷程
樓修力，1941年生，浙江嵊州人，1965年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，分配到鐵道部株洲電力機(jī)車研究所工作，直至退休。教授級(jí)高級(jí)工程師。曾任所學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，《機(jī)車電傳動(dòng)》雜志編委會(huì)副主任。首創(chuàng)電力機(jī)車晶閘管級(jí)間平滑調(diào)壓和無級(jí)調(diào)速新技術(shù)，創(chuàng)辦電力機(jī)車刊物，擔(dān)任"韶山1型電力機(jī)車"主編，開拓內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制新技術(shù)，推動(dòng)了內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。電動(dòng)車組開發(fā)情報(bào)先行，鐵路大提速保駕護(hù)航，是中國高鐵技術(shù)早期開發(fā)先行者之一。
1．可控硅“機(jī)芯”開先河，首創(chuàng)電力機(jī)車無級(jí)
可控硅又稱晶閘管。第一只1957年在美國 GE 公司問世，并于1958年商業(yè)化。由于可控硅應(yīng)用廣泛，用于功率電氣控制效果明顯，在世界范圍內(nèi)掀起了一場功率控制技術(shù)革命。
1969年我參加韶山1型15號(hào)車改電子控制課題，先在SS1009車上試驗(yàn)，設(shè)計(jì)電力機(jī)車4臺(tái)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)裝置，接觸到可控硅和電子裝置。整車電子控制環(huán)節(jié)眾多，是學(xué)習(xí)控制技術(shù)的好機(jī)會(huì)，當(dāng)時(shí)年輕肯干，完成全部歸檔資料的整理，雖然這是件苦差事，但也從中嘗到了，積累電子控制系統(tǒng)基本知識(shí)的甜頭。（這臺(tái)SS1015電子控制樣車于1976年拆除）
1971年我主持電力機(jī)車采用可控硅（晶閘管）勵(lì)磁控制裝置研究，在韶山1型32號(hào)機(jī)車上裝車改造成功，推廣應(yīng)用于韶山1型92號(hào)及以后生產(chǎn)的機(jī)車。這是我國200A可控硅勵(lì)磁電源控制裝置第一次可靠應(yīng)用在韶山1型電力機(jī)車上。
1972年主持交﹣交自變頻變流器系統(tǒng)控制技術(shù)的研究，首先是24千瓦模擬試驗(yàn)，然后，重新設(shè)計(jì)同步電機(jī)，再開展一臺(tái)機(jī)組試驗(yàn)，中試功率420千瓦獲得成功，這是我國早期比較成功的交流傳動(dòng)變流技術(shù)的一次探索，這次成功在國內(nèi)影響較大，常有造船、造紙行業(yè)的研究人員來所交流取經(jīng)，我們也繪制了整車藍(lán)圖，等待批準(zhǔn)試生產(chǎn)，但在當(dāng)時(shí)形勢下，鐵道部是不會(huì)下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書的，有人喜稱的"中國車"，沒有推廣應(yīng)用，獲1978年全國鐵路科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。
1973年8月主持韶山1型電力機(jī)車采用晶閘管級(jí)間平滑調(diào)壓控制技術(shù)開發(fā)，首次在機(jī)車上應(yīng)用500安、1200伏晶閘管解決SS1型以8號(hào)車為代表的小號(hào)車的調(diào)壓開關(guān)燒損問題，在SS1031號(hào)機(jī)車上改造成功。我提出的九位八段調(diào)"級(jí)間平滑調(diào)調(diào)壓"方案，采用調(diào)壓開關(guān)和晶閘管相控相結(jié)合的級(jí)間平滑調(diào)壓電路，不但解決小號(hào)機(jī)車的調(diào)壓開關(guān)"放炮"燒損問題，而且可以實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車級(jí)間平滑調(diào)壓和無級(jí)調(diào)速，這是中國電力機(jī)車試制試驗(yàn)初期，首次在機(jī)車上采用12個(gè)500安、1200伏晶閘管元件，對(duì)每個(gè)上車元件都有參數(shù)要求。這是中國第二代相控電力機(jī)車實(shí)現(xiàn)技術(shù)替代的開始。首次采用恒流、限壓雙閉環(huán)控制；開創(chuàng)了中國電力機(jī)車晶閘管級(jí)間平滑調(diào)壓和無級(jí)調(diào)速的新時(shí)代。多項(xiàng)性能顯著提高，其中起動(dòng)牽引力提高13%~18%，獲全國鐵路科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。
該項(xiàng)成果不但小批量推廣應(yīng)用于寶成線上的小號(hào)車改造，而且還作為行之有效的方案。1975年經(jīng)鐵道部鑒定，重點(diǎn)推廣，1976年8號(hào)車為代表的小批量改造，開創(chuàng)了中國電力機(jī)車晶閘管級(jí)間無級(jí)調(diào)速新時(shí)代。之后推廣應(yīng)用于SS3車型電力機(jī)車，實(shí)現(xiàn)大批量推廣。SS3型獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
中國早期學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，后來學(xué)習(xí)法國。中國電力機(jī)車歷經(jīng)坎坷，最終走出了一條中國電力機(jī)車自主快速發(fā)展的道路，這是株洲所人引以自豪的。也是株洲所、成都局和株洲廠合作利用當(dāng)時(shí)最新電子技術(shù)改進(jìn)國產(chǎn)第一代電力機(jī)車，奠基第二代晶閘管機(jī)車的楷模，為電力機(jī)車提供關(guān)鍵核心技術(shù)，也是株洲所講馬角壩故事，探尋株洲所成長秘訣的中心內(nèi)容，在電力機(jī)車發(fā)展史上具有里程碑意義。
2．創(chuàng)辦《電力機(jī)車快報(bào)》，動(dòng)車組開發(fā)情報(bào)先行
1978年是改革開放的元年，科學(xué)的春天來到了，科技人員磨拳擦掌，躍躍欲試。那年春天鐵道科學(xué)研究院召開了首屆高速電動(dòng)車組研討會(huì)，株洲所以傅志寰為首的5人參加，株洲所安排我準(zhǔn)備了2萬多字的"國外高速電動(dòng)車組的專題"述評(píng)資料，在會(huì)上介紹了國外18種高速電動(dòng)車組和高速列車的發(fā)展情況，在《機(jī)車電傳動(dòng)》雜志增刊上以專題述評(píng)署名刊出。
1978年創(chuàng)辦《電力機(jī)車快報(bào)》，當(dāng)年共發(fā)行了30期，及時(shí)報(bào)導(dǎo)國外電力機(jī)車的發(fā)展情況。后改名為《電力牽引快報(bào)》，擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍，幾經(jīng)更名．....．現(xiàn)更名為《控制和信息技術(shù)》。后來還致力于《機(jī)車電傳動(dòng)》雜志公開發(fā)行，親擬英文名稱。
基于快報(bào)平臺(tái)，1978年還撰寫了國外電力機(jī)車發(fā)展概況的專題述評(píng)，明確提出應(yīng)把發(fā)展交流傳動(dòng)電力機(jī)車作為研究方向，而近期應(yīng)發(fā)展晶閘管相控電力機(jī)車，推薦奧地利Re1044系列電力機(jī)車采用"經(jīng)濟(jì)"4段橋主電路方案，后來被SS4型電力機(jī)車采納。
1982年參加國家重大技術(shù)政策制訂工作，論證牽引動(dòng)力發(fā)展方向和發(fā)展步驟，獲鐵道部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，主筆電力機(jī)車的選型和系列化發(fā)展論文，發(fā)表于《鐵道機(jī)車車輛》，這是為中國電力機(jī)車編制的第一部型譜，其成果作為二十世紀(jì)中國鐵路電力機(jī)車和電動(dòng)車組發(fā)展的依據(jù)。獲國家科委、國家計(jì)委、國家經(jīng)委頒發(fā)的積極貢獻(xiàn)表彰證書。
1983年受中國鐵道出版社和時(shí)任株洲所副所長傅志寰的委托，主編《韶山1型電力機(jī)車》一書，65萬字，劉友梅院士（時(shí)任總體佈置工程師）撰寫第九、第十二章。這是中國電力機(jī)車發(fā)展史上第一部比較全面完整的專著，深受讀者的好評(píng)，1991年第四次重印。1984年"關(guān)于可供引進(jìn)電力機(jī)車"的報(bào)告被鐵道部采納，作為引進(jìn)150臺(tái)8K電力機(jī)車的決策依據(jù)之一，促進(jìn)了韶山7B型機(jī)車的開發(fā)和90年代韶山3型123號(hào)機(jī)車的改進(jìn)和完善，株洲所講馬角壩的故事圓滿估朿。
3、借東風(fēng)配電腦，為鐵路大提速保駕護(hù)航
1984年，是株洲所發(fā)展的重要里程碑。這一年，自斷皇糧，開啟了株洲所高速發(fā)展的序幕。
1988年是株洲所內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)產(chǎn)業(yè)的元年。時(shí)任株洲所所長的丁愛國，把我這個(gè)老戰(zhàn)士調(diào)到開拓內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)新技術(shù)崗位上。目標(biāo)是在內(nèi)燃機(jī)車上開疆拓土。
組建新的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)組，配備三名研究生和一名84年進(jìn)所的計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生。負(fù)責(zé)引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)中國內(nèi)燃機(jī)車電傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。
1988年以后主持內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制工藝技術(shù)的引進(jìn)和國產(chǎn)化工作，1989年2月18日由鐵道部工業(yè)總公司株洲所高級(jí)工程師樓修力任組長，組員包括張明武，徐群清、成熹、蔡秉楠（大連所）、趙永安（大連廠）等6人組團(tuán)去美國 GE 公司學(xué)習(xí)C37一8機(jī)車的微機(jī)工藝技術(shù)。國產(chǎn)化樣機(jī)成功應(yīng)用于DF6型和DF10型內(nèi)燃機(jī)車上。
1991年，參加"八五"重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目﹣東風(fēng)11型準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車研究，主持微機(jī)控制裝置的開發(fā)工作，該項(xiàng)目在消化吸收美國 GE 工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上有許多創(chuàng)新。機(jī)車采用基于英特爾80C186微處理器的微機(jī)控制系統(tǒng)，具有恒功勵(lì)磁控制、防空轉(zhuǎn)防滑行控制、故障診斷顯示功能，能使機(jī)車在任何工況時(shí)處于最佳狀態(tài)下恒功率運(yùn)行，并具有全功率自負(fù)荷試驗(yàn)功能的電阻制動(dòng)系統(tǒng)，以及電空制動(dòng)系統(tǒng)、 TVM -300機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)、移頻機(jī)車信號(hào)及軸承溫度檢側(cè)等新技術(shù)。微機(jī)控制柜采用TPW5型。它將美國 GE 公司引進(jìn)的C37一8車微機(jī)控制裝置、歐洲50赫芝集團(tuán)引進(jìn)的8K車控制裝置和中國輔機(jī)控制裝置三者精華加以吸收，成功開發(fā)出適合中國內(nèi)燃機(jī)車的微機(jī)控制裝置，先后應(yīng)用于東風(fēng)11型和東風(fēng)8B型以及以后生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)車。
微機(jī)控制技術(shù)從引進(jìn)到創(chuàng)新，由于軟件是美元買不到的，雖然株洲所負(fù)責(zé)硬件，但課題組安排2人自主開發(fā)＂后生＂軟件，后來在DF11機(jī)車上試驗(yàn)成功。接著，硬件又在原引進(jìn)16位微機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的32位微機(jī)控制系統(tǒng)LC32，實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代，為后續(xù)發(fā)展提供非常有利的條件。
1994年參加八五重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目﹣東風(fēng)11準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車研究，主持開發(fā)微機(jī)控制裝置獲得成功，代表株洲所，為我國鐵路五次大提速主型機(jī)車提供"大腦"。
由東風(fēng)11派生的東風(fēng)11G重聯(lián)客運(yùn)機(jī)車是我國第5次鐵路大提速的主型機(jī)車。在提速實(shí)踐中我4遇鐵道部前線指揮傅志寰（時(shí)任鐵道部副部長），分別在北京2次、常州和北戴河。我參加鐵道科學(xué)研究院北京環(huán)形道性能試驗(yàn)，廣深線、滬寧線，京秦線、沈山線提速試驗(yàn)，作為微機(jī)控制裝置研制人員，為提速試驗(yàn)保駕護(hù)航。我在廣州機(jī)務(wù)段解決機(jī)車沖動(dòng)問題；在北京機(jī)務(wù)段解決空轉(zhuǎn)保護(hù)失靈問題；在山海關(guān)機(jī)務(wù)段解決機(jī)車功率不能發(fā)揮的問題；在上海機(jī)務(wù)段開辦株洲所產(chǎn)品學(xué)習(xí)班。
我常年累月跟隨東風(fēng)11機(jī)車參加提速試驗(yàn)，日夜奔波在試驗(yàn)線路上，其中在廣深線的試驗(yàn)時(shí)間最長，我們住在廣深線中間的常平。
研究人員不斷增加，微機(jī)課題組發(fā)展到內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品部（姚曉陽任部長）。與微機(jī)控制裝置一起，內(nèi)燃機(jī)車配套產(chǎn)品隨著每年200臺(tái)東風(fēng)11和東風(fēng)8B機(jī)車生產(chǎn)，10年間累計(jì)裝車約1600臺(tái)，牢牢占領(lǐng)著內(nèi)燃機(jī)車的半壁江山，實(shí)現(xiàn)了株洲所早年多次努力想打入內(nèi)燃機(jī)車市場的夢(mèng)想。
株洲所的微機(jī)控制技術(shù)已推廣到國內(nèi)外各型交直傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車及內(nèi)燃動(dòng)車組上，用于國內(nèi)的主要車型有：東風(fēng)11準(zhǔn)高速客運(yùn)機(jī)車，即前4次鐵路大提速的機(jī)車：東風(fēng)8B重載貨運(yùn)機(jī)車，現(xiàn)為貨運(yùn)重載干線機(jī)車，并成功實(shí)現(xiàn)了多機(jī)重聯(lián)牽引萬噸貨運(yùn)列車，還發(fā)展出輔機(jī)交流傳動(dòng)節(jié)能型東風(fēng)8B、加裝邏輯控制單元（ LCU ）的東風(fēng)8B等多種改進(jìn)車型：東風(fēng)11Z專運(yùn)機(jī)車，于2002年首臺(tái)出場，實(shí)現(xiàn)了高可靠性高穩(wěn)定性，已多次成功地完成專列任務(wù)：
我還在2002年主持東風(fēng)8B"雪域神舟"號(hào)青藏線高原機(jī)車的微機(jī)系統(tǒng)，于2002年和2005年生產(chǎn)了兩批，適用于青藏高海拔、低溫缺氧、強(qiáng)紫外線輻射的惡劣環(huán)境：東風(fēng)11G"跨越"號(hào)重聯(lián)提速機(jī)車，于2003年首臺(tái)出廠，通LonWorks 網(wǎng)絡(luò)將兩節(jié)東風(fēng)11機(jī)車固定重聯(lián)，采用雙微機(jī)冗余控制，成為第五次大提速的主型機(jī)車，也是國內(nèi)功率最大的客運(yùn)機(jī)車，東風(fēng)9客運(yùn)機(jī)車，于2005年大修時(shí)升級(jí)為微機(jī)控制機(jī)車：GKD2調(diào)車機(jī)車，即2002年新研制的GKD2調(diào)車機(jī)車上采用微機(jī)控制：東風(fēng)12調(diào)車機(jī)車，2005年大修時(shí)升級(jí)為32位微機(jī)控制車。
1994年，開發(fā)無源速度傳感器，我在北京內(nèi)燃機(jī)務(wù)段技術(shù)服務(wù)時(shí)發(fā)現(xiàn)DF1I準(zhǔn)高速機(jī)車空轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)失常，攜帶便攜式電子示波器，隨車反復(fù)測試診斷，終于發(fā)現(xiàn)美式有源轉(zhuǎn)速傳感器存在固有的缺陷。為此親自開發(fā)出無源型轉(zhuǎn)速傳感器。
1997年開始，相繼研制出高精度、高可靠、高隔離電壓的FG1477隔離放大器，用于輸入信號(hào)隔離和抗干擾。
同年研制出TQG10型電流，TQG11型電壓傳感器系列產(chǎn)品，用于機(jī)車電量信號(hào)的處理和檢測。
新的無源轉(zhuǎn)速傳感器，可靠應(yīng)用于DF11機(jī)車空轉(zhuǎn)保護(hù)，效果良好，日后還出口美國，在寧波分所出口 GE 公司時(shí)，在關(guān)鍵參數(shù)上無法滿足 GE 公司的規(guī)范，工藝專家來所本部與我商討，我詳細(xì)地告訴他解決辦法，最終順利出口美國 GE 公司，為國爭光。有問題找老樓被傳為佳話，這是一份責(zé)任，也是一份擔(dān)當(dāng)！
1996年本人榮獲鐵道部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
1997年由于樓修力團(tuán)隊(duì)對(duì)準(zhǔn)高速列車的不懈努力，株洲所獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
彩色液晶顯示器：早期的東風(fēng)11型機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)采用黑白顯示屏，清晰度低，
1993年我參加北京《鐵道部和 GE 公司交流會(huì)，電路和控制組技術(shù)交流》，在北京長城飯店，我作為中方線路組組長與 GE 公司座談時(shí)了解到美國 GE 公司已采用日本東芝生產(chǎn)的彩色液晶顯示器的信息，立即向鐵道部和株洲所提出研制大屏幕彩色液晶顯示器的建議，得到株洲所領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。正式以內(nèi)燃電力通用型大屏幕液晶顯示器為題由我牽頭，組織開發(fā)，參加人員有：顏小鵬（株洲所），黃昌榮（大連所），卞云航（戚廠）等聯(lián)合開發(fā)。從1998年開始生產(chǎn)的東風(fēng)11機(jī)車改為采用大屏幕彩色液晶顯示屏。內(nèi)燃機(jī)車采用后，電力機(jī)車也接著采用。這也是東風(fēng)11準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車上的一個(gè)亮點(diǎn)，促進(jìn)了中國軌道機(jī)車診斷顯示技術(shù)的進(jìn)步。
4、結(jié)論：
1957年第一只晶閘管在美國問世，世界范圍的新技術(shù)革命風(fēng)起云涌，帶動(dòng)電力機(jī)車的更新?lián)Q代和技術(shù)進(jìn)步。
我們是幸運(yùn)的，蘇聯(lián)專家撤走，年輕人進(jìn)所，歷史賦予我們新中國自己培養(yǎng)的40后一代人以重任。很榮幸趕上了電力機(jī)車發(fā)展的好時(shí)代。作為株洲所開發(fā)團(tuán)隊(duì)的一員，奉獻(xiàn)了自己綿薄的一份力量。成功歸功于株洲所的成事精神和團(tuán)隊(duì)精神。
? ? ? ? ? 后記
2018年在中車株洲所領(lǐng)導(dǎo)關(guān)愛下，先后召開了兩次紀(jì)念座談會(huì)，讓我有機(jī)會(huì)發(fā)表“電力無級(jí)史為先，內(nèi)燃微機(jī)拓新篇”和“電力機(jī)車發(fā)展里程碑”的講話。
2019 年是所慶 60 周年，國慶 70 周年和本人80壽慶之年，在這喜慶之年作為見證者與株洲所同成長，與軌道機(jī)車共發(fā)展，共同見證為祖國奉獻(xiàn)青春的近半個(gè)世紀(jì)的奮斗歷程。
而今，我已年屆八旬，憶往昔，機(jī)車動(dòng)車同開創(chuàng)，看今朝，高鐵名片共分享。在回顧自身軌道研究生涯和奮斗歷程的同時(shí)，一直關(guān)注軌道機(jī)車未來的發(fā)展，并祝福我國軌道交通事業(yè)不斷砥礪奮進(jìn)、永續(xù)輝煌。 （樓修力 2019.4.15原稿已作少量修改）
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《機(jī)車電傳動(dòng)》1975年第二期，韶山1型31號(hào)機(jī)車專輯
作者1994年參加DF11型183公里／小時(shí)中國第一速試驗(yàn)
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