中国电气化铁路的艰难起步:以宝成线电气化建设为中心(1952—1975)
2023-10-08王斌
王斌
中国科学院自然科学史研究所,北京 100190
引言
电气化铁路是指通过一套牵引供电系统向电力机车(或电动车组)供电,利用电力来牵引列车的铁路。它用电力机车取代了蒸汽机车、内燃机车,具有安全、无污染、速度快、牵引力大等特点,可使铁路运输能力增长一倍以上,同时运输成本大为降低,是铁路牵引动力的发展方向,也是铁路现代化的重要标志[1]。世界上最早的电气化铁路于1879年出现在德国柏林举行的世界博览会上,中国第一条电气化铁路建成于1961年,晚了82年。
中华人民共和国成立后,经过三年国民经济恢复时期和“一五”计划时期的努力建设,在中部、西部和东部沿海地区新建了成渝、天兰、宝成、兰新、包兰、丰沙、鹰厦等铁路6180千米[2],其中约半数以上的新线集中于中西部地区,显著地改善了中国铁路网一直以来集中于东部、地区发展不平衡的突出问题。当时中国铁路全部采用蒸汽机车牵引,设备落后,运能低下。1958—1961年,为了解决宝成铁路穿越秦岭山区的困难,宝(鸡)凤(州)段建成了电气化铁路,拉开了中国电气化铁路建设的序幕。此后一段时间,由于国内政治经济形势的不利影响,加之人们对电气化铁路的认识不足,中国铁路电气化建设停滞了多年。直到1968年,国家才又开始对宝成全线进行电气化改造,1975年改造完工。
回顾中国铁路现代化的开端,必然追溯到中国最早的电气化铁路——宝成电气化铁路。关于中国电气化铁路的早期建设史,主要见于铁道部档案史志中心[3]、中铁电气化工程局[4]和中国铁道学会电气化委员会[5]等铁路部门及江凡[6]、丁华[7]等铁路从业者的相关论著,史学界目前关注较少。本文聚焦于中国电气化铁路的起步阶段,以宝成电气化铁路建设为中心,分析中国发展电气化铁路的考量和选择、电流制式的比较研究和选择、宝成电气化铁路的设计和施工建设、电力机车从研制到进口再到研制的过程,并对宝成电气化铁路建设进行评价和总结。
1 宝成铁路电气化建设的背景和技术路径选择
1.1 宝成铁路电气化建设的背景
从世界范围来看,中国电气化铁路的起步较晚。至1956年,世界电气化铁路约有56000千米,主要集中在欧洲国家,其中瑞士铁路几乎全部实现电气化。其他发达国家中,除美国以内燃牵引为主外①美国资源情况特殊,当时主要采用柴油机车牵引。过去铁路网盲目发展,大部分线路运量不大,如果改用电气牵引,初期投资不容易收回,加上美国电费的某些规定不合理,电气牵引长期得不到发展。,法国、英国、联邦德国、日本等,也都在现有电气化铁路的基础上加大投资建设。苏联约有5500千米电气化铁路,大部分建于战后。鉴于铁路电气化对国民经济的重大意义,苏联当时正计划要在未来15年内电气化40000千米的铁路。[8]
电力牵引与内燃、蒸汽牵引相比,牵引力大,过载能力强,热效率高,能耗低,操作简便,无污染,具有强大生命力。首先,由于电力机车上没有原动机,单位质量的功率大,可以拉得多跑得快,它的功率也不像其他机车那样受到原动机功率的限制,可以在短时间内从电网取用超额电力,因而它可以充分发挥牵引电动机的优越特性[8]2。其次,电力牵引的热效率最高。试验表明,各类机车的热效率约为:电力22%~27.5%(水力发电60%),内燃20%~21.6%,蒸汽6%~7%。内燃机车的热效率和电力机车接近,但它们使用的能源不同。我国原油短缺,采用内燃机车又有排烟污染,对长、大隧道的线路不宜采用,高原缺水缺氧地区,亦不宜使用内燃牵引;我国水力和煤炭资源丰富,火力发电可用次煤、劣质煤,所以采用电力牵引也符合我国的能源情况。在6‰的双线铁路上,采用电力牵引年输送能力可达5600万吨,内燃牵引可达3700万吨,蒸汽牵引为1771万吨,三者之比约为3∶2∶1[9]。再次,电气化铁路所需操作人员较少,劳动生产率较高,劳动条件较好[8]3。
1956年铁道部制订的《铁路12年科技发展规划》提出,铁路牵引动力改革要迅速地有步骤地由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车上去[3]90。方针定下了,但由于电力牵引一次性投资大,而国家当时经济困难,所以上内燃还是电力,要作技术经济比较。这就存在一个采用电力牵引的标准问题,即达到什么条件采用电力牵引最为有利。对这一问题,各国算法不同,但基本出发点是一致的,即根据本国的能源政策和实际运输需要选定牵引动力。[9]554-558
1952年动工修筑的宝成铁路是新中国成立后修建的第一条工程艰巨的铁路,是“一五”计划的重点工程,其最大的困难是穿越秦岭山区。在苏联专家的帮助下,比较了各种选线方案,最后选定了穿越秦岭的线路。该线路从宝鸡跨过渭河后,即进入陡峭的秦岭山区,在航空距离25千米内,沿清姜河谷以两个马蹄形和一个8字形(图1)的迂回展线上升810多米,然后穿越长2364米的秦岭隧道,沿嘉陵江而行,随后入川[10]。对于宝鸡秦岭段,勘测设计初期拟用20‰蒸汽双机坡度,以配合全线12‰的限制坡度。后来鉴于地形复杂、工程艰巨以及将来货运量增长的需要,认为若采用蒸汽牵引的话,运输效率会受到限制,1953年底决定采纳苏联专家建议,在宝(鸡)凤(州)段率先实行电气化,采用30‰电力双机坡度,并拟定通车后两年实现电气化[11]。1958年元旦宝成铁路通车,宝凤段电气化建设尚未动工,暂以蒸汽机车牵引。
图1 宝凤段线路示意图[12]Figure 1 Baoji—Fengzhou section line sketch[12]
1.2 电流制式的理论研究与比较选择
宝凤段确定建设电气化铁路后,1954年由铁道部第一设计院仿照苏联3 kV直流电进行设计,因为当时国外采用的主要也是直流制。但也正是在那段时期,国际上出现了新技术发展,法国在交流制上取得了良好的试验效果,并开始应用到铁路建设中。此前的1952年,铁道部鉴于铁路电气化发展的需要,滕代远部长就指示唐山铁道学院设置电气运输专业,院长顾稀任命曹建猷①曹建猷(1917—1997),湖南长沙人,铁道电气化专家,西南交通大学(前身是唐山铁道学院)教授。1940年毕业于交通大学,1950年获美国麻省理工学院博士学位,1980年当选为中国科学院院士(学部委员)。中国铁道牵引电气化与自动化科学的创始人,我国铁道采用25 kV单相工频交流制的主要决策论证者,中国铁路电气化事业奠基人。任电机系主任,主持创办“电气运输”专业[13]。曹建猷教授在研究过程中了解到国外的最新科技进展,他敏锐地意识到,电流制的选择关系到全局,于是着手对各种电流制的技术状态与存在问题及经济效果进行研究与分析。他认为从发展上看,我国应采用工频单相交流制。
自从电气牵引在铁路上应用以来,最受关注的问题就是电流制式的选择问题。因为电流制的选择在很大程度上决定着电气牵引的经济和技术质量,并影响到铁路电气化的应用范围和规模。苏联在采用电气牵引以前,也研究过铁路电气化所应采用的电流制问题,最初主要观点认为应该采用3 kV直流制,这是由于当时在技术上还没能解决交流制所引起的一系列问题,尤其是制造可靠的交流电力机车的问题。自1929年苏联铁路开始采用电气牵引以来,用的就是这种直流制式。但由于3 kV直流制存在若干缺点,发展上受到一定限制,因而1939年苏联科学院由部分专家组成的一个委员会又重新研究电流制问题,认为直流制和工频单相交流制最适合苏联情况,并主张在交流电力机车未获解决以前仍继续采用3 kV直流制。[8]7-8
工业频率单相交流制1932年创始于匈牙利,但由于机车牵引系统过于复杂,没有推广。1936年德国曾建成一个试验区段。20世纪50年代以来由于电工技术的进步,采用工频单相交流制电气化在技术上已经可以实现,尤其法国已积累了较多的经验。1950年,法国建设了一段试验性线路,取得了十分有利的结果。1954年起,法国开始在其东北部地区将重要干线改造成单相工频交流电气化铁路,取得了成功。1955年,一些国家在法国里尔召开了有关工频单相交流电力牵引的学术会议,在会上不少专家介绍了这种电流制的优点[5]。到1956年,已有匈牙利、联邦德国、英国、土耳其等国家在某些线路上采用这种制式,日本、奥地利、葡萄牙等也决定在新建的电气化线路上采用工频单相交流制。苏联科学院电气牵引新制委员会也极力推荐电气牵引采用工频单相交流制[8]7-8。1955年,苏联还在莫斯科—顿巴斯铁路建设了137千米的工频单相交流电气化试验区段,对供电装置、通信信号和交流电力机车进行研究[13]28。
采用工频单相交流制的优点是,不需要在牵引变电所内设置整流和变频设备,能直接从具有巨大容量的电力系统取得电能,并以较高的电压向电力机车供电,简化变电所的供电设备,缩小接触导线的截面,减少电能损耗[14],每100千米可以节省铜200吨以上,总投资要比直流制少1/4,运营费也较低。交流电力机车的牵引性能比直流电力机车更为优越,采用交流制增加了它们可能而有利的类型,可以按照不同的线路和运输要求,选用最合适的机车类型[8]8。至于通信线路电缆所需要的额外投资,由于电缆维护费很低,成本一般在3~4年就可以收回。针对有人提出的可以在我国某些区段暂时采用直流制的主张,曹建猷[15]认为没有必要,因为直流制和交流制并用,在技术上是非常复杂的,为了铁路运输的长远利益和国防要求,我国应避免走这条弯路,防止给以后带来更大的困难。
在1956年召开的全国铁道科学工作会议上,曹建猷报告了他的研究成果,引起了与会专家的强烈反应。会后曹建猷应《人民日报》科技版约稿,将论文要点在该报上发表。为进一步科学地论证其观点的正确性,曹建猷主持开展了“干线铁路电力牵引电流电压制标准”重大项目研究,以我国当时拟实施电气化的典型线路如北同蒲、丰沙大、宝成、陇海等大干线为依据,分别进行了3 kV直流和两种单相工频交流电压等级(25 kV和35 kV)的供电系统总体布置容量选择、电力机车功率、选型与机务设施的设计研究,接触网结构、导线截面与按电气绝缘要求确定隧道、建筑物限界等的设计、研究,通过对各方案进行总体的技术经济对比分析和论证,确定25 kV单相工频交流电压制为最优方案[13]77。
1957年2月,铁道部派出铁路电气化考察团,赴苏联、民主德国、波兰、捷克、匈牙利等国考察铁路电气化技术,曹建猷担任考察团副团长。考察团详细考察了各国的电气化铁路运营管理、发展规划、交流制试验区段进展,以及人才培养和培训等各方面的情况与经验。同年8月在国家计委主持下,召集铁道部和有关科研单位的专家学者,就我国电气化铁路究竟采用何种电流电压制进行了深入的探讨和论证,最后认为单相工频交流制供电系统更简单可靠,不用变频设备,又易于提高工作电压,导线截面小,能耗低,最终决定采用单相工频25 kV交流制。[9]555-556
1957年9月宝凤段电气化工程按新的工频单相25 kV交流制重新设计。1974年,铁道部科学研究院提出,把单相工频25 kV交流制作为中国电气化铁路的固定制式,经国家批准列入国家标准执行。这个电流电压制的优选和决策,关系到中国电力机车制造、电气化设备产品正常生产、标准化、系列化、铁路桥隧限界的确定,及现有限界的改造、基建总投资等方面,十分重要。几十年的实践证明,这一决定具有远见卓识,技术方向正确,其长远技术经济效果是好的,是中国铁路发展史上一项正确的决策。[9]556
2 宝成铁路电气化建设
2.1 宝凤段电气化铁路的设计与施工建设
早在1953年,铁道部就开始筹备电气化铁路设计工作了,当时没有电气化专业人员,没有电气化设计的技术资料,要进行初步设计是很困难的。1953年4月,铁道部设计总局总工程师林诗伯同志亲自率领电气化铁路考察组,到阜新、抚顺煤矿参观考察,在那里收集到了一套苏联3 kV直流电气化设计图纸,它成为当时宝凤段电气化设计的主要参考资料[7]。1954年3月,铁道部设计总局以西北设计分局为主体,抽调设计总局、电务设计事务所、华北设计分局部分人员[4]115,唐山铁道学院派杜庆萱①杜庆萱(1921—2012),浙江杭州人,铁道电气化专家,西南交通大学教授。1942年毕业于交通大学,1948年获斯坦福大学硕士学位。参与创办唐山铁道学院电机系和电气运输、电力机车、电力铁道供电等专业,主持了我国第一台韶山型电力机车的设计与试制工作。教授等5人,在北京共同组建了宝凤段电气化设计组,在苏联专家的指导下开始进行设计。苏联线路专家巴斯库金同志编写了电气化初步设计的内容并针对设计可能存在的问题作了答疑[16]。1954年底,完成了直流3 kV电气化初步设计,1955年3月送请苏联交通部代为鉴定,同年6月完成鉴定。1956年7月完成电气化技术设计[5]3。
1957年铁道部正式确定改用工频单相25 kV交流制后,由第三设计院电气化处重新设计。由于这一新的交流制是铁道电气化中最新的科学,世界各国在理论上尚不完整,缺少系统完整的技术资料。设计人员重新学习设计,1958年3月完成初步设计,再次送交苏联交通部代为鉴定,同年5月通过鉴定,随即开展施工设计。由于工程已于1958年6月开工,很多设计文件是在宝鸡施工现场完成的。[4]115-116
在此之前,我国还没有建设电气化铁路的专业施工队伍,与之相近的只有铁道部通信信号工程公司。为建设宝凤段电气化铁路,铁道部从上海、齐齐哈尔和广州等铁路局调来10多名技术人员,从煤炭部阜新矿务局调来14名有直流电气化铁路维修经验的技术工人,从唐山铁道学院和济南铁路机械学校分配来50多名电气化供电专业的毕业生。在原有通信信号工程公司的基础上,调整组建了包括接触网、牵引变电所、机务供电、站场照明、通信信号等专业的综合施工队伍,于1958年10月成立了电气化铁道工程局,这是我国第一支电气化施工队伍[6]18。电气化铁道工程局成立后,为了培训技术力量和增强施工能力,设立电气化技工学校,培养电气化技术工人,派送技术人员和工人到与电气化铁路工程相近的电力部门参加施工和学习;还设立了电气化器材工厂,成立专门物资供应机构;聘请了三位苏联电气化施工专家来指导工程施工,成立专家工作室和学习组[4]118。
由于宝成铁路工程涉及的施工单位较多,陕西、四川两省分别成立了铁路电气化工程领导小组,来统一领导和指挥,协调各单位运行。广大工人和干部树立全局观念,在施工中互相配合,互相支援[17]。天津电气化信号器材厂、保定通信器材厂、宝鸡电气化器材厂、德阳混凝土预制厂等工厂为宝成铁路电气化工程生产了1490多种专用设备器材,受到了使用部门的好评[18]。
根据牵引供电计算,宝凤段在任家湾、秦岭、凤州3处设牵引变电所,牵引变电所设有专用线,供移动备用变压器使用[14]172。1960年5月宝凤段电气化铁路建成,在随后的通电试车过程中,除了初期一次由苏联专家主持的由秦岭变电所向南段送电出现事故以外,其余的通电试车均由曹建猷指挥,一次成功[19]。1961年3月秦岭至凤州间改为电力牵引,4月宝鸡至秦岭间改为电力机车牵引,8月15日宝凤段电气化铁路正式交付运营[5]5,成为中国第一条电气化铁路。
2.2 宝成全线电气化改造
在修建宝凤段电气化铁路的同时,我国还对包头至白云鄂博线、丰台至沙城线、太原至朔州线、石家庄至太原线及沈阳至大石桥线进行了电气化调查和设计,有的已经动工修建。但在随后数年间,由于国内政治、经济形势的不利影响,加上人们当时对电气化铁路的作用认识不深,原本已经进行了调查和设计的几条铁路的电气化工程,均被停建。1961年11月,电气化铁道工程局被撤销,缩编为电气化工程处。我国铁路电气化建设经历了最艰难的时期。与此同时,世界电气化铁路却在经历了最快的发展时期,平均每年修建电气化铁路5000多千米,其中苏联每年修建2004千米、联邦德国486千米、日本332千米、印度272千米。我国的电气化铁路刚刚起步就遭遇停建,不仅造成了巨大的经济损失,而且使我国铁路现代化进程滞后了将近10年。[5]6
到了20世纪60年代中期,国家经过调整,国民经济逐渐好转。当时以国防工业和基础设施建设为中心的三线建设逐步开展,入川物资急剧增加,宝成线运力紧张的情况日益严重,继续采用蒸汽机车牵引或改用内燃机车牵引都有困难。鉴于此前宝凤段电气化铁路取得了巨大的经济效益,宝成全线进行电气化改造成为提高运输能力的必然选择。按铁道部指示,1965年底开始对宝成线凤州至成都各段进行电气化调查,1967年6月完成了电气化初步设计,并决定分段修建和运营,依次修建广元—绵阳段、凤州—广元段、绵阳—成都段(表1)。同时,完成宝鸡至秦岭段供电设施及有关车站线延长和改善隧道净空等工程。1968年12月电气化改造工程开工,1975年7月1日宝成电气化铁路全线通车(图2和图3)。为了适应我国电气化铁路建设的发展,1974年1月,曾被撤销的铁路电气化工程局恢复建制。[5]8-9
表1 宝成铁路各路段电气化工程建设时间[20]Table 1 Timetable of the electrification construction of Baocheng Railway[20]
图2 宝成线示意图[5]11Figure 2 Sketch of Baocheng Line[5]11
图3 1975年7月1日宝成电气化铁路全线通车[22]Figure 3 Scene on the day of Baocheng whole line’s openness to traffic[22]
凤州至成都段电气化铁路采用了很多新设备、新材料,在技术上比宝凤段有很大改进。例如,牵引变电所内采用了27.5 kV室内型六氟化硫气体断路器和少油断路器。接触网的悬挂形式,在中坝车站以南采用全补偿链形悬挂,在净空6米的隧道内采用带补偿的简单悬挂。接触网支柱采用横腹杆式预应力钢筋混凝土支柱和绝缘腕臂。采用了自行研制的吸流变压器—回流线装置(即BT供电方式)代替直接供电方式,它在牵引网内增设一条回流线和每隔2~4 km串入一台吸流变压器,利用吸流变压器的作用,将使经由钢轨和大地流回变电所的电流改由回流线回变电所,从而提高了供电回路的平衡度,可以减少电讯线路改迁工程,缩短工期,节约投资[20]。宝成线的电气化,由于目标明确,改造范围恰当,投资仅为修建一条新线的十分之一,实现了输送能力成倍增长,为我国电气化铁路建设提供了宝贵经验[21]。
2.3 电力机车的研制→进口→研制
牵引动力的内燃化、电气化是铁路现代化的基础。1958年9月,在长辛店、四方和大连机车车辆厂等相继研制出中国最早的一批内燃机车,同年12月,田心(后改株洲)机车车辆厂在湘潭电机厂、铁道部科学研究院、唐山铁道学院等单位大力援助下,以苏制H60型机车为基础,试制出中国第一台电力机车6Y1型机车(6轴引燃管电力机车)[3]71,90。这也拉开了中国铁路牵引动力改革的序幕。
然而在实地试运行时,国产6Y1型电力机车却因引燃管经常失燃、逆弧和阳极头过热烧毁,加上机车牵引调速控制方式简单,机车运行级位只有9个,电机电流冲击大、环火故障多等,无法达到正线运营要求。为了解决电力机车短缺的问题,保证宝凤段电气化铁路及时开通运营,铁道部决定从法国阿尔斯通公司进口25台大功率6Y2型电力机车,该机车每台车重138吨,持续功率为4620 kW,最大速度100 km/h[23],商定于1960年交货。为接收首批进口的电力机车,铁道部从株洲电力机车车辆厂、山西大同机车厂、宝鸡电力机车段、西安整流器厂、南京机务段等单位抽调技术人员和翻译共11 人,组成电力机车验收代表团。鉴于苏联此前已从法国进口了50台同型号电力机车,代表团于1959年12月先赴苏联学习该型号电力机车的运行及维护保养技术。当时中国与法国尚未建立外交关系,代表团经由就已同中国建交的瑞士赴法国开展验收工作。代表团在这一年里,学习了电力机车的内部构造、动力装置、操作要领等专业知识。待这批机车在法国阿尔斯通公司制造组装后,分批海运到上海,再由蒸汽机车牵引到宝鸡。在对机车进行调试后,分批投入到宝凤段电气化铁路线上运行,并成为主力机车。我国也在学习借鉴法国先进机车技术的基础上,对6Y1型电力机车进行全面改进,试制新的电力机车。[24]
1962年,铁道部确定动力改革“内燃、电力机车并重,以内燃为主”的方针。1963年,经国务院批准成立了以铁道部代理部长吕正操为组长的“国家大功率牵引动力内燃化、电气化领导小组”[3]90-91。鉴于此前的宝凤段电气化铁路取得了巨大的经济效益,铁道部规定,“在新线建设中遇到地形复杂,要求输送能力大的情况下,一般采用电力机车牵引”[5]8。然而,真正确立以电力牵引为主的方针政策,要等到1977年。
1958—1965年,株洲电力机车厂先后试制5台电力机车,均因存在较严重的质量问题无法运行。直到1969年,株洲机车厂试制成功SS1(韶山1)型电力机车,并进入批量生产,在宝成线电气化改造完工通车后投入使用,至1976年共生产电力机车191台[3]92,99,134。20世纪80年代初,株洲电力机车厂又试制出SS2、SS3型电力机车,其中SS3型机车成为取代SS1型车的客货两用干线电力机车。1985年,又研制成功两节式功率6400 kW的SS4型机车,成为后来大秦重载铁路电力机车的主车型。[3]156-158
3 宝成电气化铁路建设的评价
自主进行电气化铁路建设,是新中国成立后铁路发展中的重大技术进步,具有承上启下的重要意义。从1953年开始筹备宝凤段电气化铁路,先后经历了电流制式设计的转变、电力机车的研制失败而改进口和1961年宝凤段建成后的数年停滞,直到1975年才完成宝成全线电气化改造,前后长达20余年。其中的艰难曲折,既有技术方面的原因,也与当时国内动荡的政治经济形势有关。然而,广大科研工作者和建设者克服了重重困难,最终建成了中国第一条电气化铁路,其重要意义体现在技术路径选择、推动电气工程教育和学科发展、队伍建设和经验积累,以及运输条件改善和经济效益等方面。
3.1 选择了正确的技术路径
中国铁路电气化建设起步较晚,最初于1954年在苏联专家的指导下,按直流制进行了电气化设计。但以曹建猷院士为首的中国专家没有迷信苏联经验,而是对先进国家的技术进展进行了较为广泛的调研,并从理论上对直流制和交流制进行了严格比较和反复论证,于1957年最终确定我国应采用单相工频25 kV交流制,被铁道部采纳。这一英明决策保证了宝凤段电气化铁路选用了世界上最先进的电流制式,使中国电气化铁路在起步阶段就确立了正确的发展方向,避免了重走先直流后交流、先低压后高压的发展老路,同时也避免了交流与直流接轨的技术难题,为我国电气化铁路建设的发展奠定了良好的技术基础。[5]3-4
3.2 推动了中国电气工程教育和相关学科的发展
1952年按国务院计划部门和铁道部的部署,为改变中国铁路技术落后状态,提高运输效益,提出学习苏联经验、逐步建设和发展电气化铁路,唐山铁道学院设置了“电气运输”专业。当时主要参照苏联同专业教学计划和教学大纲制订年度计划,教材也主要依靠和翻译苏联教材。宝凤段电气化铁路开始筹备之后,唐山铁道学院派杜庆萱教授等参与电气化设计。首届电气运输专业毕业班的毕业设计,就是以宝凤段实际资料为内容进行毕业设计的,1956年7月首届毕业班40多人顺利毕业,立即投入到宝凤段电气化铁路建设。1959年,为满足电气化铁路建设和运营的需求,在曹建猷教授的倡议和主持下,“电气运输”专业又分为“电气铁道供电”和“电力机车”两个专业,在随后的若干年里,每年都为国家培养一百多名本科毕业生,他们分别在铁道电气化、电力机车制造和机车业务的工作岗位上发挥各自的专长[25]。
唐山铁道学院电气化专业初设之时,由于国内尚无电气化铁路,教学计划和教学内容都以照搬苏联模式为主,宝成电气化铁路的建设为电气化专业教学提供了丰富而生动的内容,以及现场教学和实习场所,同时也在客观上推动了我国电气工程教育的发展。除了唐山铁道学院以外,上海交通大学和北京铁道学院(北方交通大学的前身)也分别于1955和1956年开办了电力机车专业。在其他一些重要的铁路枢纽和工业城市,如南口、郑州、济南、沈阳、太原、内江等地,也开办了包含电气化铁道供电和机车专业的中等专业学校,部分学校在1958年以后改为铁道学院并设置铁道电气化专业,以满足铁路部门对不同层次工程技术人才的需求[26]。宝成电气化铁路建设推动了中国电气工程教育和相关学科发展以及人才培养,而这些人才又在20世纪70年代以后中国铁道电气化的大发展中发挥了重要作用。
3.3 培养了电气化铁路建设队伍和积累了相关经验
宝成铁路电气化建设几乎是零基础起步。在设计方面,从铁道部各设计单位和唐山铁道学院抽调人员组成工程设计组,起初参照苏联直流制进行设计,1957年确定改为交流制后,他们重新学习、重新设计,仅用了半年左右的时间就完成了新的设计。在施工队伍建设方面,以原有通信信号工程公司为基础,加上从多个铁路局和矿务局抽调的技术工人和分配来的毕业生,组建了我国第一个电气化铁路建设队伍即电气化铁道工程局,在施工建设的同时加强技术培训。在施工过程中,很多工厂发扬了协作精神,攻克各种技术难关,为电气化铁路提供了所需的各项器材设备,保证了工程的急需。在电力机车的研制方面,由于中国自行研制的6Y1型电力机车存在质量问题,不得已从法国进口机车用于宝凤段电气化铁路的运营。中国在学习借鉴法国机车技术的基础上,经过不断努力和改进,于1969年成功研制出SS1型电力机车。通过宝成铁路电气化建设,我国逐步在设计、施工建设和机车制造方面,培养出一批电气化建设的人才队伍,也为我国电气化铁路建设积累了宝贵的经验。[27]
3.4 运输条件改善和经济效益提升
1961年宝凤段电气化铁路交付运营后,运输条件大大改善,显示出巨大的威力。采用电气化以前,宝凤段在30‰上坡道用3台蒸汽机车前拉后顶、只能牵引960吨,改用3台电力机车后,牵引质量提高到2400吨,运能提升了1.7倍。全线行车时速由20~25千米提高到50~70千米。从1975年通过广元交接口实际完成的货物净重看,分别为电气化前蒸汽机车牵引的三倍左右(上、下行),相当于一条电气化铁路完成了三条蒸汽机车牵引线路的运输任务[28]。1961年至1980年的20年期间,宝成铁路共节约煤炭336万吨,每万吨千米的机务成本由原来的42.7元减少到16.8元,降低了60%。以前列车通过长隧道,烟熏火烤,司机室内温度高达50 ℃,劳动条件极差,尤其夏季车窗关闭、车内闷热、空气污浊,旅客乘坐体验极不舒适。改为电气化后,司机室干净宽敞,冬有暖气夏有电扇,夏季列车经过长隧道,旅客也可以不必关闭车窗,车内保持空气新鲜[14]174-175。
宝成电气化铁路所取得的显著经济效益,对于后来的电气化铁路建设起到了示范效应。1973年9月,贯穿陕南的阳(平关)安(康)电气化铁路开工,其特点也是隧道密集且长隧道多,采用蒸汽机车牵引困难,因而决定一次建成新线电气化铁路。1977年,铁道部正式制定了“内电并举、以电为主”的牵引动力发展技术政策,中国电气化铁路建设开始走向了有计划的发展路程,并由山区铁路向繁忙干线发展,由单线电气化向双线电气化发展,这是我国电气化铁路建设中的一个重大转变[5]8-9。
4 结论
宝成电气化铁路开启了中国铁路事业发展的新篇章。宝成电气化铁路是中国铁路电气化建设的奠基之作,是中国铁路由传统动力牵引向现代动力牵引转型发展的重要标志,是具有里程碑意义的重大工程项目,在整个中国铁路史上具有浓墨重彩的一笔。它所采用的25 kV单相工频交流制为中国电气化铁路的发展确立了正确的技术发展方向。它在设计、施工建设和机车制造方面,培养出一批电气化建设的人才队伍,也为我国电气化铁路建设积累了宝贵的经验。它所取得的显著经济效益,也为后来的铁路政策制定和电气化铁路建设起到了示范效应。
宝成电气化铁路建设推动了中国电气工程教育的发展。宝成电气化铁路为电气化专业教学提供了丰富的内容以及教学和实习场所,并成为唐山铁道学院首届电气运输专业毕业班的毕业设计主题。为满足和适应电气化铁路建设和运营的需求,上海交通大学、北京铁道学院也相继设置了电力机车专业,其他一些城市也设立了铁道学院以及铁道电气化专业。电气工程教育和相关学科的发展,又为20世纪70年代以后中国铁道电气化的大发展储备了充足的人才。