中國城軌口述歷史滕茂根訪談錄：地鐵車輛填補技術空白突破設計壁壘

【人物小傳】

馮伯欣，城市軌道交通車輛專家，中車長春軌道客車股份有限公司原地鐵研究所常務副所長。新中國成立之初，在艱苦的條件下帶領同事們克服種種困難研發了我國第一代全部國產化地鐵車（DK1型車），填補了國內空白；刻苦鉆研，攻克了地鐵車主保護裝置不安全可靠的最大難題；夜以繼日，艱苦奮斗數年，成功研制斬波調壓地鐵電動車；開拓國際市場，國產地鐵車首闖海外市場獲得成功；退休后擔任重慶軌道交通集團副總工和車輛技術總監，全面完成了兩列單軌車樣車引進工作中的技術工作及單軌車的國產化工作，首創“山地城市A型車”（As車），提高技術性能。

采訪時間：2020年8月21日

采訪地點：北京·中國城市軌道交通協會

主持人：您是什么時候到長客廠的？

馮伯欣：我1957年到長客廠，當時長客是新廠，配備設備最好、最現代化。那時是計劃經濟，長客是地鐵生產車輛的指定廠家，稱為總成廠或者主機廠，現在叫車輛集成廠，因為有很多配件需要制造和組裝。當時還有個一機部，叫湘潭電機廠，主要是這兩個廠負責研制中國地鐵車輛。

先介紹一下長春客車廠，建廠目的是主要生產國家的標準鐵道車輛，年產能要達1600輛，配備的是國家各種加工廠，都是當時最現代化的設備，還有從東歐和前蘇聯進口的大型設備。

主持人：北京地鐵首列列車車輛就是長客生產的，您還記得當年的情況嗎？

馮伯欣：1959年，由唐山鐵道學院、長春客車廠、株洲電力機車研究所和湘潭電機廠的技術人員共同組成團隊，研究設計方案；同時，湘潭電機廠開始設計電機和電器。我原來是在動力部門做設備調試，那一年被調到設計部門，其中負責調試了90%以上廠里設備的電器部分。

第一輛地鐵車輛的電器控制部分的設計工作，就是由長客廠負責。為了設計首列地鐵車輛，成立了幾個專門的小組：車體組、設備組、電器組、轉向架組和水暖組，由設計科劉治榮擔任支部書記，湖南大學畢業的周裕燈擔任總設計師。當時參與研制的工程師，實際上都沒有見過地鐵，只能看一些前蘇聯留下來的資料，那時也不能出國考察，考察了人家也未必告訴你是什么情況。

那我們是如何做的呢？一方面參考前蘇聯的車輛基本是什么樣，也就是莫斯科地鐵的Д型車；另一方面，當時寶雞電力機車廠已經成立，寶雞到鳳州的那條線也通車了，那是一條30‰以上大坡道的線路。我們就到寶雞電力機車段學習，學習電力牽引的基本知識。

在設計方案出來前，湘潭電機廠要先制定一系列的車輛技術條件：寬度2.6米，長度（算上車鉤）19.52米，高度3米多一點；車的最高運行時速是80公里，安裝橫向座椅，轉向架沒有按照前蘇聯的形式來搞，而是采用我們自己設計的轉向架，電機參考前蘇聯76Kw電機；當時沒有搞空調，前蘇聯到現在還是自然通風，既沒有強制通風，也沒有空調，因為那邊涼快，我們第一輛車也是自然通風，剛開始運行時，北京地鐵也很涼快，勉強還可以，但到了夏天以后有點熱，后來就改成了強制通風。

技術條件定下來以后，就開始設計了，一個部件一個部件地做，當時車輛采用凸輪變阻是參考資料自己摸索出來的。想法有了，需要上線試驗，最后才能定型。這個事情費了非常大的功夫，湘潭電機廠有一個老工程師叫黃祖干，他對電機特別熟悉，設計時他都是親自過問，在研制過程中反復做了多次試驗。除了叫星形輪的傳動裝置以外，還有直流串接電機和電動發電機（電動發電機是直流帶交流的）。當時長客廠提供車體部分，把所有配件裝配起來，開始到湘潭電機廠的臨時試驗線（給工礦機車試驗用的）做試驗。

主持人：大概是哪一年？

馮伯欣：1967年，那時電機已經完成，也就可以裝車試驗了。前一個階段是部件試制。湘潭電機廠集中了上海交大畢業的一些人才，1966年底基本裝完，再運到長客廠進行整車組裝。那時文化大革命開始了，生產已經不太正常，跟工人在一塊裝電線、裝設備，裝完以后就運到北京，到京后也沒有地方去試驗，后來就跟鐵道部環形試驗線聯系，但是環形試驗線也試不了，為什么？因為它是25KV，跟我們750V完全不一樣。另外，這輛車實際是按照前蘇聯的方式采用第三軌受電，電力機車是用受電弓受電的。750V沒法做試驗怎么辦？我們就找了環形道一個叫姜明明的技術人員，進行現場改造。

主持人：那就是做了一個臨時的受電弓。

馮伯欣：對。做好臨時受電弓，這輛車就跑下來了。北京地鐵籌備處也來了很多人，一起參加試驗。長客、湘潭電機廠還有鐵科院的人，為了這個試驗，在一起共處了一年左右。

主持人：試驗車就一輛？

馮伯欣：兩輛。它是兩輛組成一個車組，一個頭一個尾，將來正式是要做四輛編組的，樣車是兩輛編組。

主持人：最后怎么定型的呢？

馮伯欣：1968年，古城車輛段有一個試驗線開通了，就在那里做一個很簡單的試驗，做完以后基本定型。

為了迎接國慶20周年，中央決定正式開通北京地鐵1號線。當時需要一批車，長春客車廠處于軍管狀態，就是軍隊已經進去了，原來的廠家干部全部靠邊站。長客廠總廠長兼書記閻華是位1938年參加革命的老紅軍，他有時候會出出主意，對地鐵做出過重要貢獻。他曾經有一句話：“我寧可不生產地上客車了，也要保地鐵車！”據我了解，他組織另外一幫人把車的外型做了一些改變，叫做DK2，轉向架改了，電機電器有的部分也改了，但沒有時間進行充分的試驗就通車了，這導致后來在使用過程中，有些技術上的問題逐漸暴露，其中一個就是主保護出了問題，別的地方短路的時候保護不了，因而導致火災事故。當時，成立了一個技術改造小組來做一些改造，把主保險作為重要的改造內容。上海電器陶瓷廠承擔保險絲的研制任務，制成以后，我們在上海電器科學研究所進行試驗。試驗是我親自去的，保險絲過關了。

其次，就是把名為DW10的空氣斷路器的交流用到直流上，但它不太適應，導致的故障較多，北京地鐵反映也很大。當時有個地鐵協作小組，有鐵道部工業總局副局長石玉永，鐵道兵十五師師長張銳，還有一機部電工局副局長李漢平，長客廠閻華和北京地鐵公司總經理馮雙盛，他們就研究怎么解決這個問題。任務到了我這里，我在參考資料里查閱到一個國外的高速斷路器，通過分析覺得可行，我想把它引進來解決主保護問題，從而變電站跟車輛互相配合起來進行保護是更有效的，因此，我們弄了di/dt裝置，△i保護裝置，還有雙邊供電雙邊聯跳，解決了保護協調的問題。上述這些問題證明，車輛不光是地鐵車輛（體）的問題，實際上是一個系統問題。

主持人：從哪幾批車開始就解決這個問題了？

馮伯欣：DK4以后，這個問題就不存在了。我們國產化最大能分到10萬安培以上，同時把保護高速斷路器的問題解決，而且高速斷路器的結構可以用在一種叫做電控接觸器的接觸器上。

主持人：剛才您說的實際是凸輪變阻車，后來又經歷了直流斬波的階段。

馮伯欣：地鐵車輛當然有它的特點，但是牽引系統主要是解決車輛啟動調速自動最后能量回收的問題。

DK1屬于第一代，當時直流的系統有兩種電壓，一種是750V，一種是1500V，北京地鐵選用的750V，現在大部分選用1500V直流。其實不管是哪種，啟動時必須得把電壓降低、切除，并最后進入削弱磁場的階段。制動時也是這樣，無論電阻怎么改變，都要采用星形輪傳動裝置，來進行一級一級的切除。前蘇聯當時給它起了一個名字，叫來希托夫傳動裝置，可能是跟發明人有關。

中國第一代列車就開始采用這項技術。20世紀70年代初期，當時北京地鐵鐵道科學院副總工程師周翊民、袁維慈、王連成，搞電力電子的溫俊爐，還有陳毅生等幾個人，再加上朱耀金和茍海儒，共同攻關斬波調壓技術。

當時基礎工業太差了，要從元件開始研究，任何一個國家都沒有這樣的事。有一個控制元件叫作運算放大器，也叫線性元件，是由好幾千個管子結合在一起的，現在叫芯片。當時，攻關組先從元件上研究，把兩輛舊車進行改裝，到長春市的環形試驗線上試跑，一定要跑穩定，試驗里程要超過5000公里，白天黑夜地干，就這么干了一年多，才到北京，試運行合格。這是第二代斬波調壓技術，1975年經由鐵道部推薦，獲得全國科學大會獎。后來生產了兩批車—DK6和DK9，之后沒有再繼續生產。

因為湘潭電機廠做了斬波調阻車，雖然在我看來這個技術比斬波調壓要稍微差一點（我們啟動時完全不用電阻，能量能夠自動回收，電阻上也基本不消耗能量），但由于種種原因，在我們生產了DK6和DK9后，其他車輛都開始用湘潭電機廠的斬波調阻。技術進步是有一定過程的，再后來，到北京復八線的時候，已經開始用可變電壓（VVVF）了。

主持人：您剛才講到，有一段時間被調去上海搞VVVF。那和這個有什么關系呢？

馮伯欣：別的國家正在研制VVVF技術，我們也想嘗試一下。為了研制下一代的VVVF，制造DK2時，我們買了一批可控硅（材料很難買），實際上那個元件制造出來不太成功，卻也屬于國產化的第一批產品，研究也進入了第三代VVVF時代了。后來沒有進行到底，是因為DK2要進入正規生產，人手很緊張，就把我調回來了，這個組也就中斷了。

北京復八線開始正式用VVVF，但不是我們自己生產的，而是引進的日本東洋電機的GTO，這跟我們現在的IGBT有些差別，屬于第三代的VVVF?，F在VVVF達到什么程度？簡單說，現在VVVF是在IGBT的基礎上做了非常大的改進，原來是用硅元件，發展到現在，是用當代最先進的碳化硅。我國現在在跟蹤技術，硅元件在國外也還沒有達到完全過關的程度，成品率比較低，價格比較貴。而有的國家的碳化硅元件，還不肯賣給你。目前國內還是大量采用硅元件，碳化硅只是小批量在用。

主持人：實際上都是我們自力更生做的這些工作，在我印象里，我們還走出去援助過平壤。這段歷史您能否講講？

馮伯欣：我們第一次出口就是朝鮮的平壤地鐵。我們給它提供車輛和一些機電設備。第一次去朝鮮考察整個線路，跟他們做了會談。當時，在DK2改進后又生產出DK3，在DK3的基礎上做了DK4，下了非常大的功夫，造的朝鮮列車質量非常好。平壤地鐵線路引入線坡道比較大，北京只有20‰以上的坡道，平壤要達到45‰，正好我們研制的空壓機就有一項技術，叫做恒速下坡，用電阻不高于50km/h的速度，來保證安全運行。第一次出口很成功，劉治榮領隊還獲得了金日成勛章。

主持人：平壤地鐵是我們國家援助的。但是德黑蘭地鐵就是市場競爭的結果了。

馮伯欣：德黑蘭地鐵是在伊斯蘭革命之前法國人幫他們設計的，挖洞是他們自己挖的，偏差比較大。德黑蘭地鐵要買一批車，批量比較大，開始計劃要五百多輛車（后來我們給他生產交付了217輛車）。

當時，德國、法國、意大利、韓國都參與競爭，有的甚至組成了聯合集團，競爭特別激烈。在競標過程中，我就發現國際標準還是不太熟悉，有些地方其他國家比我們掌握得更多，我們就是一邊學習一邊競標。前蘇聯比我們還要便宜，談得我當時心臟病都犯了。

波斯人做生意特別有辦法，他一項一項技術條件跟你落實，無一項遺漏，我們這方是我帶隊給的方案，前后一共做了八套方案，標書共八本，他都接受了。當時我認為一定要以電制動為主，我的助手也是我的同學徐錦帆，他就一點一點地算，花了很多功夫算出來。那時電阻一般都要裝在車底部，電阻太大，底部裝不下。怎么辦？我堅決要求放在車頂上，這是我們第一次要把電阻放在車頂上。那么大的電阻，想了很多辦法，最終還是裝下了。牽引電機也是經過了重大設計調整的。由湘潭電機廠設計研制，把我們原來的76Kw提升到138Kw，是清華大學的一名高材生給設計的，一次性成功。這些設計調整過程中，我們各技術領域也學習了很多國內外先進經驗，技術水平提高到相當高的水平。

事實證明，我們出口到伊朗的這些地鐵車輛，經過技術調整后，雖然需要在大坡道上運行，但還是很順利地通過了驗收。

為了這個國際貿易談判，我跟滕茂根一共去了19次德黑蘭，有時候春節來個電話說那邊要談了，我馬上就走。當時我說我一輩子做地鐵車，這是好不容易得到的機會，要全力以赴地做好。功夫不負有心人，1996年雙方簽了正式合同。

主持人：德黑蘭地鐵經過這些年的運營，口碑還是很好的，當地人也很認可中國的技術。

馮伯欣：對。第一次走出國門，不是容易的事情，要起帶頭作用。現在中國的軌道交通車輛在世界很多國家都成功運營了。

主持人：除了地鐵車輛，后來您還參與了重慶單軌車輛研制工作。

馮伯欣：2000年，重慶地鐵派仲建華到全國各地考察國產化的車交給哪個廠比較好，到了我們廠正好是我跟陳廠長接待。他說他們要單軌車，我當時就表示很有興趣。2003年他們請我去負責地鐵車輛方面的工作，當時仲建華是總經理，董事長是沈曉陽，他們對我們這些“老頭”特別重視，成立了專家組。我去了以后直接進入專家組，跟正常編制一樣，給我掛上一個職，叫副總工程師兼車輛的技術總監。相當于，技術上的權力就全權交給我了。

單軌車跟地鐵車原理上基本一樣，比地鐵車還要短，稍稍寬一點，3米左右，跟A型車差不多，底部跟汽車有點類似，傳動部分比較復雜。我去了以后開始跟日本人談判，引進了一些技術，很貴，一輛單軌車那么小，卻比買兩輛地鐵車還要貴。當務之急是要把價格降下來，要實現國產化。于是這就成了擺在面前很重要的事情—組織實現國產化。

單軌車的軌道梁高1.5米，寬800米，軌道兩邊有接觸網，用它來受電，電壓是1500V的直流，實際運行的最高時速是75公里，設計時速是80公里，電機功率比較小，只有105Kw，采用VVVF控制技術，輔助電源采用SIV靜止逆變器，交流傳動……首先要做的工作是掌握日方技術，像使用、維修、救援等全部掌握了，然后跟他們談判。國產化首先就是受電弓，跟北京地鐵受電器不同，它是一個小的受電弓，經過努力，實現了國產化。

可是有些部件實現國產化的過程中，出了一些問題。舉個例子，車鉤上有一個叫棒式車鉤橡膠關節的部件，在應用過程中老是往下掉。我了解后就把原來的圖紙找出來，我是學日文的，一看就知道，工藝要求全都不一樣。橡膠節點我們車上用得很多，后來通過技術攻關，徹底解決了問題。但我們要實現全面國產化，就包括VVVF。

科技部設了一個課題，由重慶科委組織專家，探討怎么能國產化，

要裝車，要通過檢驗。憑借以往經驗，我給領導提供了建議，利用我們生產3型車的最后一列車，把除了信號以外的國外的東西都拿下來作為備品，把國產件裝上去。裝上去以后，這列車順利通過了試驗，最后專家評審全部通過。所以，單軌列車現在國產化率能達到90%左右，原本每輛車2000多萬元的成本降到現在不到1000萬元，這就是國產化成果的顯現。

主持人：說到重慶單軌，就不能不說現在重慶地鐵的A型車，和北京、上海的A型車還是不一樣的，是一種適用于山城的A型車。

馮伯欣：重慶地鐵分為好幾個建設周期。第一期地鐵是3號線、2號線、6號線和1號線，第二個周期是2號線和1號線。目前使用的地鐵車輛長度是19.520米。我們一開始報的確實是A型車，但傳統A型車的長度22米，包括頭車都要23米多。

重慶是山地城市，嘉陵江和長江把重慶分割成了好多塊，中間實際上都是山。我國的標準地鐵爬坡道，能爬35‰，重慶幾乎都是坡道，最大40‰多。最近的10號線更是幾乎都是40‰以上的坡，用標準地鐵就不行了。如果按照標準地鐵的要求，把線路硬拉到35‰，就需要把線路加長，要購地，要拆遷，成本就非常大。

當時仲建華總經理提出來，車輛能不能改一改？我說能改，出口到伊朗的地鐵，坡道都到了40‰、50‰的。仲總說，給伊朗設計的地鐵車已經成功了，為什么不給我們做個50‰的？我說這得提出來。于是他就給我們總體上提出了要求—能爬50‰的坡。這是第一個A型車“改版”原因。

第二個就是重慶的彎道，小彎道特別多。A型車曲線半徑要達到350米以上，但是9號線290米都達不到，也就是說，2.5米軸距的A型車根本不能用。有些橋梁還限制了軸重，它要求車的軸重不能超過15噸。車要輕，曲線半徑要小，坡道還要爬得高。這個任務提出來后，形成了地方標準。我們就按照該標準對長客廠提出要求，同時進行招標。車要能夠爬50‰的坡道，要能夠通過250米的小曲線半徑（80公里通過250米，可不是容易的事），要能夠爬坡過小彎道，還要可以回收能量的剎車系統，節能環保（不能閘瓦灰出來就堆在隧道里）。

說到環保，著重提一下車頭。以前地鐵很多采用玻璃鋼，但有個很大的問題——不能降解，大修時拆下只能埋起來，很不環保。長客就自己做了全金屬的“腦袋”，墻板采用鋁合金，車上沒有一塊玻璃鋼，這就是環保的車了。

再來說說節能，剎車剩余能量可以在變電所裝個吸收裝置，把它吸收起來，還要有把送出去的那套裝置，能夠再生自動的裝置，單這一項，一年就能節約電能20%至30%。

另外，車能自己救援，一個車分成兩個部分，前面三節跟后面三節都是獨立的，就等于兩個機車重連，前面機車發生問題，后面機車給它推著走；后面機車發生問題，前面的就拉著走，解決了救援的大問題。除了救援以外，還有干擾的問題，我們現在用的VVVF或是斬波，有一個最大問題是什么呢？就是電流分段的脈沖會產生很多諧波，而諧波對周圍造成非常大的影響，比如說打電話嗡嗡響。

還有，為了解決控制失靈，我們運用學到的東西，改造了車體結構，車上面的空調都是先挖一個坑再裝上去，既影響車輛的強度，又費工時，我們就把空調直接裝在上頭。

以上都是As型車的特點，重慶隨后的車輛都按照這個標準做。這個標準我希望能夠擴展到全國各地。

主持人：在山區山嶺城市，A型車就有了一個變形，叫As，將來B型車也可以搞一個Bs。

馮伯欣：當然也是可以的。這是我們前人也走了一些很多彎路，取得今天的成功是大家的功勞，大部分的工作都是共同做的，他們為我們地鐵的事業做出了重要的貢獻。我只起了一個螺絲釘的作用，所以我還得要衷心的感謝這些人。我們希望年輕的一代，在今天這么好的大環境里繼續進行鉆研新技術。