中国城轨口述历史陈穗九访谈录:城轨交通国产化着力提高基础工业水平
2022-07-19宋敏华
【人物小传】
陈穗九,城市轨道交通行业知名专家,广州地铁运营公司原总经理,早年是机械部湘潭电机厂的工程师,曾参与北京地铁一期、二期的车辆建设工作,20世纪90年代初调入广州地铁,参与广州地铁1号线的建设运营。从北京首条地铁到广州首条地铁,从技术专家到运营领导,细致严谨的工作作风始终贯穿着他投身于城轨交通事业的每一刻。1991年退休后,一直参加中国城市轨道交通协会的国产化工作,先后参加并主持了50多条地铁线段的国产化评审。目前是中国城市轨道交通协会专家和学术委员会荣誉委员,继续参加各项技术促进工作。
采访时间:2020年11月24日
采访地点:广州·广州地铁集团有限公司会议室
主持人:北京地铁一期工程的车辆是由长客厂和湘潭厂共同研制的,请您讲讲这段历史。
陈穗九:我是1963年毕业于唐山铁道学院电机系电力机车专业,遵从国家分配至湘潭电机厂,负责大机车的试验和验收等工作。湘潭电机厂当时是国内三大电机厂之一,其他两个是上海电机厂和哈尔滨电机厂。上海是火力发电为主,哈尔滨主要是水力发电为主,其它的就由湘潭电机厂负责。
为什么跟地铁有缘呢?是因为我们做矿山的电力机车,直流牵引都是1500伏,地铁是直流牵引750伏(现在都是1500伏),当时正好只有电机厂有这个条件,包括直流电机、开关、电压等级等,都符合地铁的直流牵引制造条件,所以,当时的国家计委就把地铁的车辆交给长春客车厂和湘潭电机厂负责。按照国家计划,这个任务就是根据这两个厂的条件定的。
湘潭电机厂1936年成立,是国民党资源委员会的一个厂,“一五”期间是苏联援建的156项工程中的一个。长春客车厂也是156项中的一个,虽然是新厂,但都是贯彻苏联的管理模式和生产程序的,工艺标准比较正规,并且在当时算是中央直属的大企业,所以就把这个任务交给这两个厂了。
我是1965年到1966年才参与这个工作,但国家要修地铁这项任务1959年就确立了。车辆是地铁的主要设备,原铁道部和原机械部很早就成立了联合工作组。根据工厂更早参与修建任务的一些人的说法,1962年在湘潭开会,包括唐山铁道学院的教授、长春客车厂的技术领导,以及湘潭电机厂的一些技术主管和工程技术人员研究,就是要把车辆的主要技术参数和规格定下来。这在当时是很困难的,不仅西方国家封锁我们,抗美援朝后至20世纪60年代期间,跟苏联的关系也几乎是断绝的,我们无法获得相关参考资料。后来,大概是我们国家的一批留苏学生在书店里买到一本书,是关于莫斯科II型车的,里面有文字还有一些简图及一些示意图的原理,正是这本书成了我们的蓝本。
当时,湘潭电机厂技术力量较雄厚的,清华、交大的毕业生非常多,这些技术人员就根据书中的原理和图形来设计,设计出了跟莫斯科Д型车规格基本一样的车辆:750伏,三轨供电,电机76千瓦,切换电阻进行控制。这是工程师徐渭浩做出来的雷歇托夫机构,切换电阻核心是一个星形轮,那边一个气缸顶一下往这边走,这边一个气缸顶一下往那边走,来回顶那个轮子,使它不停地转。
车辆需要的其他接触器,对于做电机的问题不大,就在原来工矿车辆的电子接触器和电控接触器基础上进行改造。当然,这有两个比较创新点,一是加速继电器怎么控制,凸轮晋级有一个信号,要根据电流衰减下来往上进一级,再衰减进一级的原理工作,用了一个磁放大器,使得它区别于苏联,成为无节点的,稍微创新改造。另一个是电动发电机组的辅助电源,要来稳定频率和电压,由陆凤生工程师设计,用晶体管搞了一套稳频稳压装置,比苏联稍微进步。
以上这些零件组装起来,车辆能不能跑,我们还不知道,那就得做个试车试试看。当时符合试车条件的只有湘潭电机厂,因为它要试工矿电力机车,备有一条两三公里的试车线,但它是接触网,不是地铁车辆要求的三轨。怎么办?我记得1965年底还是1966年初,长春客车厂运来了一块底板,两个转向架,上面没有电机也没有管道,我就很好奇该怎么试车。到1966年春节后,开始安装湘潭制造的电机和电器设备,箱子全吊起来,电机装到转向架上去,再把线连起来。长客派了一些工人过来,跟我们一起把线都接起来。那么,没有车体怎么试车呢?就搞了一些铁皮,做成那个车的样子,把司机台装上,把受电弓装到顶上,代替受流器,代替三轨,就这么把车搭起来在试车线上跑。
确切地说,我当时还不是设计员,但要参与整个试车试验,就天天陪着他们做,日复一日就和地铁结下了缘分,五十多年不曾离开。这样断断续续搞到当年10月,开始写试验报告,把车基本上定了型,再做一些修改。
1967年发到长春客车厂,装了两台车,DK1新的001号车和002号车,随后送到铁科院去试车。试车完成后,又做了一些行驶试验,再根据行驶试验中出现的问题加以改进和整顿,更改图纸,再生产DK2。DK2生产80辆车,国庆二十周年献礼就用的这个车,百分百国产,也没什么经验,就送到北京。
那时候在杨庄的古城车辆段,条件很艰苦,十几个人睡一间大房子。我在那儿负责修车(因为有很多的经验教训,动手能力也增强了,能够总结出规律),一看动作就知道是哪儿有毛病。
1969年10月1日,北京地铁首条线路正式开通。当时没有卖票,发参观券。我印象最深的就是,车里面既没风扇也没空调,就上面几个通风孔,人太多了,挤得不得了,乘客跑出来说,这地铁好是好,就是太闷了,喘不过气来。尽管如此,大家还是很高兴,因为那是中国第一条地铁。
主持人:10月1日开通,11月11日就出了一个问题。
陈穗九:11月11日,当时我还在古城车辆段,就听说出问题了。当时一列车只有两节,当班司机判断说有故障,但还能动,于是申请清了乘客,驶回古城段。在返程至五棵松和万寿路区间时,突然发生接地短路故障,“嘣”的一声,车辆开始电弧不断,烧着了,司机开始自己灭火,但多方尝试无果后也只能逃生。他从隧道里面逃到车站上来,然后报警。这期间,这个车就不断地在燃烧。
主持人:那时我们是没有什么阻燃材料的。
陈穗九:地铁车辆建造确实是从零开始,一步一步走向成熟的,也有很多经验教训。车上的装饰、船板都是木板,凳子、电缆也是可以烧着的,而电缆里的橡胶、塑料烧着是会产生很多有毒气体。电弧没有烧断,但上面都是易燃材料。为了救火,大家都往里面冲,但是隧道里充满浓烟,冲在前面的人被熏的倒下来了,后面的人又去救前面的人,又倒下来。这一批批倒下来,形成了恶性循环。
当时临时成立了抢险指挥部,指挥部下令,谁也不准下去,就在站台上搞了好多大通风机通风;但火势没法阻止,只能眼睁睁看着那两节车烧完。万寿路驻扎着一个防化司令部,遂动员防化兵下去救人,不行,也出来了……他们带的设备可滤掉有毒气体,但隧道里的氧气因为燃烧已经耗光了。后来,又有人到门头沟去找京西矿务局抢险队,他们背着氧气来时,车基本上烧完了,问题是要救人,把所有人都救出来以后,再开轨道车进去,两节车差不多只剩骨架了,把它拉出来,拉到车辆段。在北京这算是很大的事故,周总理都批示要加以整顿,整个项目就停下来了。
那时我还在北京,讨论事故时又把铁科院、天津传动所等单位人员请过来共同分析,最后认为是车辆短路或接地故障,产生了极大的电流(有几千安培之多),如果断不了电,后果就不堪设想。最关键的是什么?车辆里有一个保护系统,就像房间有保险丝一样,车上也可以用那种熔断器,但熔断器经常熔断,有时候不明原因就熔断,会影响运营。所以,当时我们希望有个开关,叫快速断路器或高速断路器,它能在几个毫秒内分开电流,有很强的灭弧能力。但很遗憾,这个开关我国当时是没有的,所以用了灭弧罩带一个熔断片,实际证明这是不起作用的,电弧还一直在烧。
怎么解决呢?车上的开关很小,变电所的开关比较大,这牵涉到分工协调的问题,经过努力,慢慢逐渐统一了之后再做试验。做试验时还有插曲。为了模拟之前那个情况是不是猜测那样,就搞了5台电空接触器,接通一个短路电流做试验,看它能动不。一动下来,电弧又断不了了。这时,有一位老师傅一看这个电弧又起来了,由于每个三轨前面都有一个隔离开关,他就用手去拉,其实这个开关没有任何灭弧能力,一拉就冒大火,“唰”一下,不是几秒,就是一两秒的时间,像个大炼钢炉一样,就把箱子全烧着了。当时在场的几百人都惊呆了。所有人都说,这可把事故现场活生生地模仿出来了,火灾就是这么起的。
后来多方想办法解决问题。一是购买熔断器,加上一个三相交流开关DW10,把这两个串起来,但不好使,成为了过渡方案;二是做了好多试验,比如湘潭电机厂研究先进产品,费了很大劲,但始终做不好,这对技术和工艺要求非常高,几毫秒的动作,灭弧能力又很强,非常难做。到现在为止,我国地铁上使用的绝大部分制造高速断路器还是进口的。北京地铁这方面花了很大功夫,包括跟北京城建院、长客厂、湘潭厂一起做了很多试验。
后来,除了车上加上熔断器以外,就是双边供电加联跳保护,这中间只要有一个跳了,另一个也会跟着跳,再加一个联跳,检测电流上升率每个毫秒上升多少,几百安培还是几千安培;加上DIDT保护和电流增量保护,三重保护可以使得变电所在车上能够及时采取一些临时的、待用的措施,基本解决了问题。改革开放以后,进口了一些先进产品,比较可靠、小巧,到目前为止,还是用此来预防此类问题。希望我国的基础工业能力还是要加强,高速断路器、车上的轴承等一些关键零件还要下功夫,追赶世界先进水平。
我主要是做电器产品和控制的,是着重于牵引系统。长客厂主要是做机械部分和总体。牵引系统以及电器方面还是湘潭厂要作为主要的意见方,出具方案。而湘潭厂的组长,也是我的师傅,叫孙龙宝,他是国内最早接触晶体管和可控硅这一类电力电子技术的人,电阻原来是用凸轮来控制,是有节点的,不好控制,也经常出问题,他就想用可控硅来调电阻,调得更细。在北京地铁的支持下,我们在DK2上面运用这一技术改造了4辆车,跑得还可以,还在1978年的科学大会上拿了奖。
主持人:作为中国第一个境外商业地铁项目——伊朗德黑兰地铁,也成为了这一代地铁人共同的回忆。
陈穗九:当时伊朗要买我们的车,考虑到德黑兰地铁有50‰坡道,北京城建院就决定用五动两拖的一个车辆配置。坡道角度确实大,它最重要的问题是下坡怎么刹车。最有效的办法就是电阻制动,它不产生磨耗的发电状态,仅消耗在电阻上。就当时国内实际工业水平来说,就只能做到用斩波来调阻。于是,德黑兰地铁全部采用斩波调阻技术。在这之后,长客厂和铁科院克服了很多困难,研发出可以回馈再生能量的斩波调压车,无论是从节能方面还是技术方面,都要优于斩波调阻。但由于国内当时的器件生产和工业水平还是不够,要大量装车还存在很多问题,于是做了一列车运行了两年后,也就没再大批生产。
恰逢此时,国家开始改革开放,我们就想是不是可以引进国外技术,当时长春客车厂的党委书记阎华和北京地铁总经理冯双盛,准备从日本进口一辆列车,然后再进一步引进技术。自此,斩波器的技术就由永济电机厂做,其他的电器和电机还是由湘潭厂做。我们到日本去学习,也转让了技术,最后装了一列车。我记得那年还是在复兴门,当时这辆车要给李鹏总理看,结果头一天车子的斩波器烧了,只好弄一辆老车去代替,大家心情很沉重,整个项目也因此搁浅。
后来,广州地铁和北京的复八线开始设计,改成使用交流电机。我是1994年到的广州地铁,他们大概1993年由主持工作的金峰和陈韶章,确定要使用交流电机。我来了以后,把车上最后一台直流电机空气压缩机的电机,由直流改成交流,于是,从广州地铁1号线开始,车辆段就再也没有检修直流电机的设备。
主持人:时间奔驰三十余年,距离横跨两千余公里,带着丰富的行业经验,您于20世纪90年代初,参与并组织了广州地铁第一条线路的开通及运营。
陈穗九:我记得是广州地铁1号线于1993年12月开始动工,在花地湾那边挖了第一铲,同月成立的地铁公司筹备处,整个车辆由我负责,到德国去跟德国人谈判,包括价格谈判。直流的空气压缩机特别容易坏,我就要求改成交流,当时也达到这个技术阶段了,再早也不行,到这个时候正好。
主持人:广州地铁1号线实际上已经用交流电机了。
陈穗九:对,全交流化,再没有直流电机了,这是一个大的突破。北京复八线也是在这一年,同样采用了交流传动。广州地铁1号线是1999年6月28日通车,北京复八线是9月28日通车,时间相差无几,也都是采用交流电机进行交流传动。
主持人:广州地铁1号线,还有当时在建的上海地铁1号线,应该说代表了那个年代比较先进的水平。广州机车车辆跟北京比起来,您觉得在哪些方面有了比较大的提升?
陈穗九:第一,交流电机的使用。上海地铁1号线用的德国政府贷款,比我们早了几年的决策,使用直流电机和斩波调压。而我们是更进一步,全部交流化了,交流电机的维修工作量非常小,技术和系统更上了一个台阶。而且广州地铁把空气压缩机也改成交流电机,还是有一定的引领作用的。
第二,首次安装司机使用的显示屏。广州地铁1号线为司机安装了专用显示屏,各项数据都看得很清楚,速度、故障等各项信号都第一次用数字传输网络来进行传输。以前是用那个有节点的传输技术,车钩上诸多节点接起来,再把信号传过去,而现在则用一根总线进行数字化直达传输。
主持人:广州地铁、上海地铁,当年因为用了外资,大量地引进了设备,使得造价很高。后来我们就提出来要降低造价,要国产化,国产化工作您也参与了吧?
陈穗九:我参与了很多。朱镕基总理提出,国产化率要达到70%以上。当时国家发展改革委成立了专家组(13名专家),组长是焦桐善,我是其中之一。如果这一条线国产化达到70%以上,就可以免一些税。前几次国产化审查是由滕茂根和阎景迪负责的,后来就全部是由我代表专家组组长主持,参加了至少50条线的国产化审查。再有,专家组还要进行国产化新产品的鉴定,也就是用国产化新产品、新技术取代进口产品和技术。
主持人:当年的那个70%的国产化政策也确实促进了我国制造业的发展,发挥了很大作用。
陈穗九:我们那时刚开始买A型车,一节车厢至少一千多万元,国产化政策后,现在可以做到800万元左右。广州地铁1号线几乎100%进口,因为用了德国政府贷款,就有了两个最卡脖子的地方。一是电控方面,需要无条件进口牵引系统和交流变频变压的调速系统;另一个就是机械制动方面——刹车。
这两个卡脖子的地方现在都攻破。比如,株洲的电力与时代,铁科院的纵横,目前分别在国内市场上占比约60%以上。
专家组审查北京房山线设计时,用了北京纵横的自动系统和株洲时代的牵引系统,再加上自己的车,国产化率达到90%以上。这是一个标志,证明我们实际的国产化率确实很高,80%或90%一点问题都没有。我们目前生产的车也出口到很多国家,欧洲、东南亚,甚至南美洲和美国,或在当地建厂生产。我们在这些领域的技术水平,一点都不比人家差,这应该也是国产化比较大的成就。
主持人:您是一个电气工程师,是不是一直在做牵引系统?后来您去广州地铁做运营总经理,从乙方变成了甲方,这个跨度还是很大的,当年是怎么考虑的?
陈穗九:从制造厂调到业主单位,有一定的制造和使用经验,同时了解现场和制造情况,对于当业主是有好处的。但我不赞成大学生一毕业就当业主,要么到设计单位,要么到制造单位,或者先到运营单位工作一段时间,再去当业主比较好。要不然,从学校出来什么也不知道,心中没数,是管不好的。我在制造厂做过设计、制造,也在现场服务过很长时间,当业主时比较了解这些签约的车辆厂,合作时也知道哪个地方是关键。
德国人曾经提到过广州地铁车辆反应最快,提出问题很快就有答复,一方面与我们具备乙方经验有关,另一方面也要归功于领导信任。在我主张签合同以后,我们和制造厂就是战友,要在各自的专业领域内实事求是。
举个例子,当时德国公司负责1号线的车辆制造,工人在给车轮轮心上漆时,操作失误,造成漆的颜色跟原来设计的不一样。这需要把所有车轮拆下来重新漆的。他的负责人来问怎么办,我说不是关键性的影响就算了,不要再返工,单这一点就节省很多。同理心,下次我要加一样东西,你必须得加,这样甲乙方的合作就比较灵活。包括长客厂等在内,跟我们合作完就是朋友,也不是说没有原则,价格谈判时,我们压价还是压得很厉害的。
就我个人而言,1号线快通车了,工程快完了,1998年年底,把我调到运营公司来当总经理,是个很大的考验,我也并不想做。为什么呢?
首先,地铁公司在做第一条线的时候,往往建设和运营之间存在很大的认知差距,甚至有时候矛盾很尖锐,工程质量怎么样大家心里没数,验收就成了问题。其次,施工进度能不能满足我的运营要求,又是一个问题。
还有一个激发矛盾的更重要的原因,就是市政府会规定你什么时候一定要通车,这个压力大得很。广州地铁的建设和运营需求,与市政府的期望值是客观存在的有矛盾的,时任市委书记曾经说过:“截至1999年的春节,地铁已经建了五年了,总要给市民看一看吧?还有好多港澳同胞、华侨要回来过年,总得给他们看看你们的成绩怎么样。”这其实就是要求运营开通。
最后来做我的工作,要我去承担运营开通的任务,当时工程还没有完全结尾,特别是信号没调试,联调没完成,却要在春节这一天开通,开通十五天,并且到元宵节要保证大客流。这是考验。
我在北京做了那么长时间的现场服务,知道如果正规设备不行,可以用土办法保证至少8分钟一趟车。用电话闭塞、人工驾驶,都还能做得到,心里还是有一点底。于是接下任务,我提出来一个口号,那就是一切保开通,其他事情都不要想。
这中间有一个插曲。1999年春节是2月16日,2月13日我们演练跑车,有个司机反映,杨体区间(杨箕到体育西路区间)松动了,车跑上去好像在浮着,我们马上停,到晚上一看是漏水了。我记得很清楚,我当晚赤脚下到很深的水里,轨道已经这样子,是个大问题。源于防水没做好。地下水量太大,它完全崩出来,根本没法收回,只好采取疏导的方式,由工程处马上打孔,把水放出来,然后再稍微整一整,但是轨道已经没有办法恢复原状了。轨道拱出五毫米左右,我想这下完了,2月16日通车是不可能了。有人提议说在东山口折返,我说那不行。当时有位做轨道的老师傅,他说走还是能走的,但速度要减下来,研究后确定通过那个地方的时速只能控制在15公里,我们就重新改调度程序、信号程序,到了那地方就自动限速15公里,但通过时要“咯噔”一下,有些市民可以感觉出来。
大年初一,1号线开通,当天就卖了12万张票,那是很大的考验,幸运的是,一直开到元宵节也没出过一次问题。后来,广州市建委给了我一个先进工作者荣誉,公司也给了“标兵”称号。那段时间压力很大,但这一关总算是挺过来了。此后,一直到退休,我都在从事和国产化审查相关的工作。
主持人:也就是说,广州地铁1号线是在您手里开通的?
陈穗九:应该这么讲,全线开通是我负责的。
主持人:您一毕业就从事城市轨道交通行业,负责过地铁的制造、建设、运营等工作,后来又当了很多年的专家。您对现在行业快速发展有什么想法和建议吗?
陈穗九:我们现在国产化很高了,超过90%,但有一些基础的元件还存在一些缺口和问题。比如高速断路器,还有车辆上的轴承,目前大部分依赖进口。我们的继电器也做不好,A型车和统型车里负责推进的设备,全部是国外厂家的产品。这些工作还要做扎实些,这是制造方面的问题。
第二就是制式可以多样化。我不是说城市非要搞很多样式,是针对不同的运量(大中小运量),可以采用不同制式,这样可能会节省一点资金。
第三,现在发展得很快,但还是要考虑效益问题。有些城市开了很多线没人坐,经济效益将来怎么回收呢?
最后,我希望年轻地铁工作者们,也要像老一辈人一样自力更生、艰苦奋斗、勇于创新,在平凡的工作岗位上兢兢业业。地铁的技术进步很快,智能化也越做越强,有些基础工作仍需谨小慎微地对待,每天都要做到扎扎实实,忠于本职工作。