中国城轨口述历史滕茂根访谈录：地铁车辆填补技术空白突破设计壁垒

【人物小传】

冯伯欣，城市轨道交通车辆专家，中车长春轨道客车股份有限公司原地铁研究所常务副所长。新中国成立之初，在艰苦的条件下带领同事们克服种种困难研发了我国第一代全部国产化地铁车（DK1型车），填补了国内空白；刻苦钻研，攻克了地铁车主保护装置不安全可靠的最大难题；夜以继日，艰苦奋斗数年，成功研制斩波调压地铁电动车；开拓国际市场，国产地铁车首闯海外市场获得成功；退休后担任重庆轨道交通集团副总工和车辆技术总监，全面完成了两列单轨车样车引进工作中的技术工作及单轨车的国产化工作，首创“山地城市A型车”（As车），提高技术性能。

采访时间：2020年8月21日

采访地点：北京·中国城市轨道交通协会

主持人：您是什么时候到长客厂的？

冯伯欣：我1957年到长客厂，当时长客是新厂，配备设备最好、最现代化。那时是计划经济，长客是地铁生产车辆的指定厂家，称为总成厂或者主机厂，现在叫车辆集成厂，因为有很多配件需要制造和组装。当时还有个一机部，叫湘潭电机厂，主要是这两个厂负责研制中国地铁车辆。

先介绍一下长春客车厂，建厂目的是主要生产国家的标准铁道车辆，年产能要达1600辆，配备的是国家各种加工厂，都是当时最现代化的设备，还有从东欧和前苏联进口的大型设备。

主持人：北京地铁首列列车车辆就是长客生产的，您还记得当年的情况吗？

冯伯欣：1959年，由唐山铁道学院、长春客车厂、株洲电力机车研究所和湘潭电机厂的技术人员共同组成团队，研究设计方案；同时，湘潭电机厂开始设计电机和电器。我原来是在动力部门做设备调试，那一年被调到设计部门，其中负责调试了90%以上厂里设备的电器部分。

第一辆地铁车辆的电器控制部分的设计工作，就是由长客厂负责。为了设计首列地铁车辆，成立了几个专门的小组：车体组、设备组、电器组、转向架组和水暖组，由设计科刘治荣担任支部书记，湖南大学毕业的周裕灯担任总设计师。当时参与研制的工程师，实际上都没有见过地铁，只能看一些前苏联留下来的资料，那时也不能出国考察，考察了人家也未必告诉你是什么情况。

那我们是如何做的呢？一方面参考前苏联的车辆基本是什么样，也就是莫斯科地铁的Д型车；另一方面，当时宝鸡电力机车厂已经成立，宝鸡到凤州的那条线也通车了，那是一条30‰以上大坡道的线路。我们就到宝鸡电力机车段学习，学习电力牵引的基本知识。

在设计方案出来前，湘潭电机厂要先制定一系列的车辆技术条件：宽度2.6米，长度（算上车钩）19.52米，高度3米多一点；车的最高运行时速是80公里，安装横向座椅，转向架没有按照前苏联的形式来搞，而是采用我们自己设计的转向架，电机参考前苏联76Kw电机；当时没有搞空调，前苏联到现在还是自然通风，既没有强制通风，也没有空调，因为那边凉快，我们第一辆车也是自然通风，刚开始运行时，北京地铁也很凉快，勉强还可以，但到了夏天以后有点热，后来就改成了强制通风。

技术条件定下来以后，就开始设计了，一个部件一个部件地做，当时车辆采用凸轮变阻是参考资料自己摸索出来的。想法有了，需要上线试验，最后才能定型。这个事情费了非常大的功夫，湘潭电机厂有一个老工程师叫黄祖干，他对电机特别熟悉，设计时他都是亲自过问，在研制过程中反复做了多次试验。除了叫星形轮的传动装置以外，还有直流串接电机和电动发电机（电动发电机是直流带交流的）。当时长客厂提供车体部分，把所有配件装配起来，开始到湘潭电机厂的临时试验线（给工矿机车试验用的）做试验。

主持人：大概是哪一年？

冯伯欣：1967年，那时电机已经完成，也就可以装车试验了。前一个阶段是部件试制。湘潭电机厂集中了上海交大毕业的一些人才，1966年底基本装完，再运到长客厂进行整车组装。那时文化大革命开始了，生产已经不太正常，跟工人在一块装电线、装设备，装完以后就运到北京，到京后也没有地方去试验，后来就跟铁道部环形试验线联系，但是环形试验线也试不了，为什么？因为它是25KV，跟我们750V完全不一样。另外，这辆车实际是按照前苏联的方式采用第三轨受电，电力机车是用受电弓受电的。750V没法做试验怎么办？我们就找了环形道一个叫姜明明的技术人员，进行现场改造。

主持人：那就是做了一个临时的受电弓。

冯伯欣：对。做好临时受电弓，这辆车就跑下来了。北京地铁筹备处也来了很多人，一起参加试验。长客、湘潭电机厂还有铁科院的人，为了这个试验，在一起共处了一年左右。

主持人：试验车就一辆？

冯伯欣：两辆。它是两辆组成一个车组，一个头一个尾，将来正式是要做四辆编组的，样车是两辆编组。

主持人：最后怎么定型的呢？

冯伯欣：1968年，古城车辆段有一个试验线开通了，就在那里做一个很简单的试验，做完以后基本定型。

为了迎接国庆20周年，中央决定正式开通北京地铁1号线。当时需要一批车，长春客车厂处于军管状态，就是军队已经进去了，原来的厂家干部全部靠边站。长客厂总厂长兼书记阎华是位1938年参加革命的老红军，他有时候会出出主意，对地铁做出过重要贡献。他曾经有一句话：“我宁可不生产地上客车了，也要保地铁车！”据我了解，他组织另外一帮人把车的外型做了一些改变，叫做DK2，转向架改了，电机电器有的部分也改了，但没有时间进行充分的试验就通车了，这导致后来在使用过程中，有些技术上的问题逐渐暴露，其中一个就是主保护出了问题，别的地方短路的时候保护不了，因而导致火灾事故。当时，成立了一个技术改造小组来做一些改造，把主保险作为重要的改造内容。上海电器陶瓷厂承担保险丝的研制任务，制成以后，我们在上海电器科学研究所进行试验。试验是我亲自去的，保险丝过关了。

其次，就是把名为DW10的空气断路器的交流用到直流上，但它不太适应，导致的故障较多，北京地铁反映也很大。当时有个地铁协作小组，有铁道部工业总局副局长石玉永，铁道兵十五师师长张锐，还有一机部电工局副局长李汉平，长客厂阎华和北京地铁公司总经理冯双盛，他们就研究怎么解决这个问题。任务到了我这里，我在参考资料里查阅到一个国外的高速断路器，通过分析觉得可行，我想把它引进来解决主保护问题，从而变电站跟车辆互相配合起来进行保护是更有效的，因此，我们弄了di/dt装置，△i保护装置，还有双边供电双边联跳，解决了保护协调的问题。上述这些问题证明，车辆不光是地铁车辆（体）的问题，实际上是一个系统问题。

主持人：从哪几批车开始就解决这个问题了？

冯伯欣：DK4以后，这个问题就不存在了。我们国产化最大能分到10万安培以上，同时把保护高速断路器的问题解决，而且高速断路器的结构可以用在一种叫做电控接触器的接触器上。

主持人：刚才您说的实际是凸轮变阻车，后来又经历了直流斩波的阶段。

冯伯欣：地铁车辆当然有它的特点，但是牵引系统主要是解决车辆启动调速自动最后能量回收的问题。

DK1属于第一代，当时直流的系统有两种电压，一种是750V，一种是1500V，北京地铁选用的750V，现在大部分选用1500V直流。其实不管是哪种，启动时必须得把电压降低、切除，并最后进入削弱磁场的阶段。制动时也是这样，无论电阻怎么改变，都要采用星形轮传动装置，来进行一级一级的切除。前苏联当时给它起了一个名字，叫来希托夫传动装置，可能是跟发明人有关。

中国第一代列车就开始采用这项技术。20世纪70年代初期，当时北京地铁铁道科学院副总工程师周翊民、袁维慈、王连成，搞电力电子的温俊炉，还有陈毅生等几个人，再加上朱耀金和苟海儒，共同攻关斩波调压技术。

当时基础工业太差了，要从元件开始研究，任何一个国家都没有这样的事。有一个控制元件叫作运算放大器，也叫线性元件，是由好几千个管子结合在一起的，现在叫芯片。当时，攻关组先从元件上研究，把两辆旧车进行改装，到长春市的环形试验线上试跑，一定要跑稳定，试验里程要超过5000公里，白天黑夜地干，就这么干了一年多，才到北京，试运行合格。这是第二代斩波调压技术，1975年经由铁道部推荐，获得全国科学大会奖。后来生产了两批车—DK6和DK9，之后没有再继续生产。

因为湘潭电机厂做了斩波调阻车，虽然在我看来这个技术比斩波调压要稍微差一点（我们启动时完全不用电阻，能量能够自动回收，电阻上也基本不消耗能量），但由于种种原因，在我们生产了DK6和DK9后，其他车辆都开始用湘潭电机厂的斩波调阻。技术进步是有一定过程的，再后来，到北京复八线的时候，已经开始用可变电压（VVVF）了。

主持人：您刚才讲到，有一段时间被调去上海搞VVVF。那和这个有什么关系呢？

冯伯欣：别的国家正在研制VVVF技术，我们也想尝试一下。为了研制下一代的VVVF，制造DK2时，我们买了一批可控硅（材料很难买），实际上那个元件制造出来不太成功，却也属于国产化的第一批产品，研究也进入了第三代VVVF时代了。后来没有进行到底，是因为DK2要进入正规生产，人手很紧张，就把我调回来了，这个组也就中断了。

北京复八线开始正式用VVVF，但不是我们自己生产的，而是引进的日本东洋电机的GTO，这跟我们现在的IGBT有些差别，属于第三代的VVVF。现在VVVF达到什么程度？简单说，现在VVVF是在IGBT的基础上做了非常大的改进，原来是用硅元件，发展到现在，是用当代最先进的碳化硅。我国现在在跟踪技术，硅元件在国外也还没有达到完全过关的程度，成品率比较低，价格比较贵。而有的国家的碳化硅元件，还不肯卖给你。目前国内还是大量采用硅元件，碳化硅只是小批量在用。

主持人：实际上都是我们自力更生做的这些工作，在我印象里，我们还走出去援助过平壤。这段历史您能否讲讲？

冯伯欣：我们第一次出口就是朝鲜的平壤地铁。我们给它提供车辆和一些机电设备。第一次去朝鲜考察整个线路，跟他们做了会谈。当时，在DK2改进后又生产出DK3，在DK3的基础上做了DK4，下了非常大的功夫，造的朝鲜列车质量非常好。平壤地铁线路引入线坡道比较大，北京只有20‰以上的坡道，平壤要达到45‰，正好我们研制的空压机就有一项技术，叫做恒速下坡，用电阻不高于50km/h的速度，来保证安全运行。第一次出口很成功，刘治荣领队还获得了金日成勋章。

主持人：平壤地铁是我们国家援助的。但是德黑兰地铁就是市场竞争的结果了。

冯伯欣：德黑兰地铁是在伊斯兰革命之前法国人帮他们设计的，挖洞是他们自己挖的，偏差比较大。德黑兰地铁要买一批车，批量比较大，开始计划要五百多辆车（后来我们给他生产交付了217辆车）。

当时，德国、法国、意大利、韩国都参与竞争，有的甚至组成了联合集团，竞争特别激烈。在竞标过程中，我就发现国际标准还是不太熟悉，有些地方其他国家比我们掌握得更多，我们就是一边学习一边竞标。前苏联比我们还要便宜，谈得我当时心脏病都犯了。

波斯人做生意特别有办法，他一项一项技术条件跟你落实，无一项遗漏，我们这方是我带队给的方案，前后一共做了八套方案，标书共八本，他都接受了。当时我认为一定要以电制动为主，我的助手也是我的同学徐锦帆，他就一点一点地算，花了很多功夫算出来。那时电阻一般都要装在车底部，电阻太大，底部装不下。怎么办？我坚决要求放在车顶上，这是我们第一次要把电阻放在车顶上。那么大的电阻，想了很多办法，最终还是装下了。牵引电机也是经过了重大设计调整的。由湘潭电机厂设计研制，把我们原来的76Kw提升到138Kw，是清华大学的一名高材生给设计的，一次性成功。这些设计调整过程中，我们各技术领域也学习了很多国内外先进经验，技术水平提高到相当高的水平。

事实证明，我们出口到伊朗的这些地铁车辆，经过技术调整后，虽然需要在大坡道上运行，但还是很顺利地通过了验收。

为了这个国际贸易谈判，我跟滕茂根一共去了19次德黑兰，有时候春节来个电话说那边要谈了，我马上就走。当时我说我一辈子做地铁车，这是好不容易得到的机会，要全力以赴地做好。功夫不负有心人，1996年双方签了正式合同。

主持人：德黑兰地铁经过这些年的运营，口碑还是很好的，当地人也很认可中国的技术。

冯伯欣：对。第一次走出国门，不是容易的事情，要起带头作用。现在中国的轨道交通车辆在世界很多国家都成功运营了。

主持人：除了地铁车辆，后来您还参与了重庆单轨车辆研制工作。

冯伯欣：2000年，重庆地铁派仲建华到全国各地考察国产化的车交给哪个厂比较好，到了我们厂正好是我跟陈厂长接待。他说他们要单轨车，我当时就表示很有兴趣。2003年他们请我去负责地铁车辆方面的工作，当时仲建华是总经理，董事长是沈晓阳，他们对我们这些“老头”特别重视，成立了专家组。我去了以后直接进入专家组，跟正常编制一样，给我挂上一个职，叫副总工程师兼车辆的技术总监。相当于，技术上的权力就全权交给我了。

单轨车跟地铁车原理上基本一样，比地铁车还要短，稍稍宽一点，3米左右，跟A型车差不多，底部跟汽车有点类似，传动部分比较复杂。我去了以后开始跟日本人谈判，引进了一些技术，很贵，一辆单轨车那么小，却比买两辆地铁车还要贵。当务之急是要把价格降下来，要实现国产化。于是这就成了摆在面前很重要的事情—组织实现国产化。

单轨车的轨道梁高1.5米，宽800米，轨道两边有接触网，用它来受电，电压是1500V的直流，实际运行的最高时速是75公里，设计时速是80公里，电机功率比较小，只有105Kw，采用VVVF控制技术，辅助电源采用SIV静止逆变器，交流传动……首先要做的工作是掌握日方技术，像使用、维修、救援等全部掌握了，然后跟他们谈判。国产化首先就是受电弓，跟北京地铁受电器不同，它是一个小的受电弓，经过努力，实现了国产化。

可是有些部件实现国产化的过程中，出了一些问题。举个例子，车钩上有一个叫棒式车钩橡胶关节的部件，在应用过程中老是往下掉。我了解后就把原来的图纸找出来，我是学日文的，一看就知道，工艺要求全都不一样。橡胶节点我们车上用得很多，后来通过技术攻关，彻底解决了问题。但我们要实现全面国产化，就包括VVVF。

科技部设了一个课题，由重庆科委组织专家，探讨怎么能国产化，

要装车，要通过检验。凭借以往经验，我给领导提供了建议，利用我们生产3型车的最后一列车，把除了信号以外的国外的东西都拿下来作为备品，把国产件装上去。装上去以后，这列车顺利通过了试验，最后专家评审全部通过。所以，单轨列车现在国产化率能达到90%左右，原本每辆车2000多万元的成本降到现在不到1000万元，这就是国产化成果的显现。

主持人：说到重庆单轨，就不能不说现在重庆地铁的A型车，和北京、上海的A型车还是不一样的，是一种适用于山城的A型车。

冯伯欣：重庆地铁分为好几个建设周期。第一期地铁是3号线、2号线、6号线和1号线，第二个周期是2号线和1号线。目前使用的地铁车辆长度是19.520米。我们一开始报的确实是A型车，但传统A型车的长度22米，包括头车都要23米多。

重庆是山地城市，嘉陵江和长江把重庆分割成了好多块，中间实际上都是山。我国的标准地铁爬坡道，能爬35‰，重庆几乎都是坡道，最大40‰多。最近的10号线更是几乎都是40‰以上的坡，用标准地铁就不行了。如果按照标准地铁的要求，把线路硬拉到35‰，就需要把线路加长，要购地，要拆迁，成本就非常大。

当时仲建华总经理提出来，车辆能不能改一改？我说能改，出口到伊朗的地铁，坡道都到了40‰、50‰的。仲总说，给伊朗设计的地铁车已经成功了，为什么不给我们做个50‰的？我说这得提出来。于是他就给我们总体上提出了要求—能爬50‰的坡。这是第一个A型车“改版”原因。

第二个就是重庆的弯道，小弯道特别多。A型车曲线半径要达到350米以上，但是9号线290米都达不到，也就是说，2.5米轴距的A型车根本不能用。有些桥梁还限制了轴重，它要求车的轴重不能超过15吨。车要轻，曲线半径要小，坡道还要爬得高。这个任务提出来后，形成了地方标准。我们就按照该标准对长客厂提出要求，同时进行招标。车要能够爬50‰的坡道，要能够通过250米的小曲线半径（80公里通过250米，可不是容易的事），要能够爬坡过小弯道，还要可以回收能量的刹车系统，节能环保（不能闸瓦灰出来就堆在隧道里）。

说到环保，着重提一下车头。以前地铁很多采用玻璃钢，但有个很大的问题——不能降解，大修时拆下只能埋起来，很不环保。长客就自己做了全金属的“脑袋”，墙板采用铝合金，车上没有一块玻璃钢，这就是环保的车了。

再来说说节能，刹车剩余能量可以在变电所装个吸收装置，把它吸收起来，还要有把送出去的那套装置，能够再生自动的装置，单这一项，一年就能节约电能20%至30%。

另外，车能自己救援，一个车分成两个部分，前面三节跟后面三节都是独立的，就等于两个机车重连，前面机车发生问题，后面机车给它推着走；后面机车发生问题，前面的就拉着走，解决了救援的大问题。除了救援以外，还有干扰的问题，我们现在用的VVVF或是斩波，有一个最大问题是什么呢？就是电流分段的脉冲会产生很多谐波，而谐波对周围造成非常大的影响，比如说打电话嗡嗡响。

还有，为了解决控制失灵，我们运用学到的东西，改造了车体结构，车上面的空调都是先挖一个坑再装上去，既影响车辆的强度，又费工时，我们就把空调直接装在上头。

以上都是As型车的特点，重庆随后的车辆都按照这个标准做。这个标准我希望能够扩展到全国各地。

主持人：在山区山岭城市，A型车就有了一个变形，叫As，将来B型车也可以搞一个Bs。

冯伯欣：当然也是可以的。这是我们前人也走了一些很多弯路，取得今天的成功是大家的功劳，大部分的工作都是共同做的，他们为我们地铁的事业做出了重要的贡献。我只起了一个螺丝钉的作用，所以我还得要衷心的感谢这些人。我们希望年轻的一代，在今天这么好的大环境里继续进行钻研新技术。