应尚才

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  应尚才,机械工程专家和教育家。首次自行设计并监造了适合我国需要的大型蒸汽机车。长期致力于实现中国铁路机务技术标准化,主持并制订了一系列铁路机车车辆的技术标准规范,是中国铁路技术标准的开拓者之一。后期转入教学领域,从事培养机械工程和铁路机务技术人才,为中国铁路牵引动力的发展、科技人才的培训、技术标准的制定作出了重要的贡献。
  应尚才生于1896年7月17日,浙江省奉化县(今奉化市)人。幼年家境清寒,但聪颖好学。由于父亲去世过早,母亲被迫背井离乡、携儿带女到上海谋生。在十里洋场的上海和自己的家乡,应尚才亲眼目睹清朝政府的腐败软弱、丧权辱国和外国人的专横跋扈,饱尝了中国人民所承受的各种屈辱。在探索强国富民的道路上,他和同时期的许多爱国志士一样,认定中国的出路在于学习西方列强、掌握先进的科学技术,实现“技术救国”。1911年,应尚才以优异的成绩提前从上海中西书院毕业,同年考入北京清华学堂(今清华大学)。1913年又提前从清华学堂毕业,因为当年的国家留学生经费已经用完,乃于第二年公费赴美,在俄亥俄州克利夫兰市凯斯工业技术大学(Case Institute of Techno1ogy,Cleveland,Ohio)攻读机械工程。1918年毕业后,在美国的沃纳-斯瓦塞(Warner&Swasey)半自动机床制造工厂、威斯汀毫斯(Westing-house)蒸汽涡轮机制造工厂、鲍尔温(Baldwin)蒸汽机车制造工厂等地工作。1924年回国,1927年在北宁铁路山海关桥梁信号工厂(今山海关铁路桥梁工厂)任机械工程司,1928年在津浦铁路任机务处工程司,1932年调南京铁道部任路政司技正。从此为我国的铁路工业的发展、技术标准的制定和人才的培训奋斗了近半个世纪,作出了重要的贡献。

首次自行设计并监造我国大型蒸汽机车

  1929年,铁道部为贯通粤汉铁路(今京广线广州―武昌段)全线,决定在湖南株洲和广东韶关之间修筑铁路,完成湘粤铁路广州―韶关段和长沙―株洲段的接轨工程,与湘鄂铁路(今京广线长沙―武昌段)连成一体。为此成立了粤汉铁路株韶工程局,并向英国政府筹借中英庚子赔款,用于工程施工、购置机车车辆及其他器材设备。1933年签订了贷款协议后,筑路工程的进展比较顺利,但是在选购机车的问题上却遇到了困难。因为粤汉铁路是我国南北交通运输干线,运量大、运距长,还要翻越南岭山脉,需要使用大功率机车作为牵引动力。可是,粤汉铁路各段,分别由广东、湖南、湖北三省集资修建,施工时间有先后,工程标准不一致,和国外相近铁路比较,突出的问题是其线路和桥梁承载能力低。国外大型蒸汽机车的功率虽大,但其动轮轴重都超过了粤汉铁路线桥的承载能力,而动轮轴重较轻的机车又因功率偏小,不能满足运输需要,因而都不适用。面对这样一个难题,正在铁道部路政司技术标准委员会工作的应尚才建议自力更生,自行设计一种适合我国铁路运输需要的大型蒸汽机车,并且在路政司帮办杨毅的支持下承担了这项任务。

  1933年7月,应尚才主持并组织中国机车专家,奋战近半年,终于胜利地完成了KF1型(2-4-2轴列)客货两用大型蒸汽机车的技术设计。这是首次由中国人自己设计的机车,它采用了当时最先进的技术。在设计思想和设计理论上也有自己的特色,主要特点如下:

  1.通过改进锅炉、炉床的结构和大、小烟管的布置形式,采用E型过热管和复式汽阀,在不增大锅炉尺寸的条件下,扩大了蒸发、传热和过热面积,提高了锅炉的热效率。采用高强度合金钢火箱板,提高锅炉汽压到1.55兆帕,因而机车的功率较大,保证满足快速起动、长时间运行的和多拉快跑。

  2.机车走行部采用2对导轮、4对动轮和2对从轮,用较多的导轮和从轮轮轴分担机车重量,动轮轴重适当减轻,使机车可以通过设计承载能力为古柏氏E-35级以上的桥梁。导轮和从轮的双轴转向架还可以保证机车安全、平稳地通过小半径曲线,因而机车可以在建筑标准偏低的我国铁道线路上行驶。

  3.改进了驾驶室的布局,从轮和煤水车轴箱配备了恒温式自动给油装置、自动加煤机等当时最先进的设备,改善了司机和司炉的工作条件。

  4.根据对机车性能的整体要求,在设计中注重实现锅炉供汽能力、汽机工作能力和68吨粘着轴重的均衡配合,整个设计比较经济合理。机车轮周功率为2350马力在当时除去8轴4汽缸的马兰特型机车外,是最大的一种蒸汽机车。除此之外,在机车性能评价、重量分配方法、汽机阀动机构设计、牵引计算等方面也都有创新和改进。

  30年代的中国工业基础十分薄弱,株洲总机厂尚未建成,没有制造机车的能力。在应尚才完成KF1型机车设计之后,铁道部只能向国外招标选择生产厂家。由于款源借自英国,因此只能由英商承制。然而当时英国铁路的运距不长、大型机车极少,其机车设计水平和生产制造技术都比不上美、德等先进国家。中标承制的伏尔冈机车制造工厂(The VulcanFoundry Ltd,Locomotive Builders)因经验不足和难以理解设计意图,不得不电请设计者赴厂指导。1934年,应尚才奉派赴英监造他所设计的机车,并且向英国的同行介绍了他的均衡设计思想和设计要求,受到了英国同行的欢迎和尊敬。

  按照款源,向伏尔冈机车制造工厂订购的机车共24台。合同规定:6台整车运到青岛交货,6台整车运到上海交货,其余12台则是运到广州交货的散装部件。1936年1月运到青岛的一批机车,曾经在胶济铁路四方与沧口、女姑口之间和津浦铁路浦口与三十里堡之间做过试车运行;同年3月运到上海的一批机车,也曾经在南京――上海间进行过性能测试及牵引特快客车和货物列车的运营考核。测试考核的结果以及后来的实际运用情况都证明KF1型机车的性能良好,与当时国外最先进的大型蒸汽机车不相上下。这种机车运到中国,正值抗日战争,没有正式运用就转到桂林,1944年,在撤退时又遭破坏。从1950年起,整修出的21台KF1型机车就一直在沪宁线担任客运任务和高级专列任务,到1974年,上海机务段改用内燃机车后才被淘汰。

  KF1型机车是中国人首次自行设计的大型蒸汽机车。由于在设计过程中采用了一系列先进技术,成功地减轻了大功率机车的动轮轴重,适应了我国铁路运输的特点和需要,在设计思想和计算方法上也超越了当时英国的技术水平。这种机车的设计和制造,在中英两国的铁路发展史上无疑都是十分值得纪念的大事。因此,当中国铁路代表团于1979年7月访问英国时,英方向我方提出了希望能买一台KF1机车的请求。1981年,我国政府决定将上海机务段的KF1型7号机车整修一新后赠送给英国政府,并于1983年3月30日在英国国家铁路博物馆举行了正式交接仪式。从此,这辆由中国人设计、英国制造的大型客货两用蒸汽机车便在英格兰的约克市落户;另一台KF1-6号机车也在北京铁道博物馆内陈列,供国人参观,这是中英两国技术合作和友好往来的标志。

长期坚持不懈,制定铁路机务技术标准

  我国早期的铁路几乎都是西方列强在不同时期独资或借款分段修建的。他们为了掠夺中国的资源和抢占中国市场,在中国划分势力范围,按照本国的需要和标准建造铁路,各条铁路的线路桥梁承载能力、机车车辆型号、器材设备规格都不一致,各搞一套,不能通用。因而机车车辆不能换路过轨使用,客货运输手续繁冗。工厂、车站设置重复,器材零件的供应与线路设备的维修也很困难,致使作为国民经济动脉的铁路运作不畅。

  1912年中华民国成立以后,为统一铁路技术标准和管理规章制度,1917年成立了铁路技术委员会,陆续公布了“铁路客车运输通则”、“铁路货车运输通则”和“铁路会计条例”。1922年又公布了铁路建筑的各项标准及规范(采用国际度量衡制,规定铁路干线轨重为每米43公斤、桥梁设计活载为C-20级;支线轨重为每米30公斤、桥梁设计活载为C-14级)。1933年应尚才在铁道部路政司设计KF1型机车时,就采用了这些标准。

  1937年,应尚才再次奉派出国,考察了美国铁路机务技术标准化的情况,回国后提出了加强推行标准化工作的建议。1938年,铁道部并入交通部,应尚才任铁路标准委员会技正。全面负责铁路机务标准设计处的工作。由于日本发动侵华战争,铁路机务标准设计处被迫于1938年4月由南京迁往汉口,后又迁往贵阳,1944年2月再迁往重庆。尽管局势动荡、转移频繁,铁路机务标准设计处的工作在应尚才的主持和指导下却始终没有停顿。从1938年到1946年,先后完成了一系列蒸汽机车、铁路客货车辆的标准设计和技术规范以及窄轨铁路车辆的推荐标准,此外还提出了有关铁路工厂管理计划和改进我国铁路机务部门工作的建议。为改变我国原有铁路技术标准零乱不一、促进铁路建设发展,应尚才深入细致,沤心沥血,既根据当时国际铁路技术发展趋势,又按照中国实际,制定了大量统一标准,是中国铁路技术标准开拓者之一。

耕耘教坛,培育后人

  应尚才十分重视人才的培养工作,1925年回国后不久就在天津南开大学开始他的教书生涯。1932年调到铁道部路政司时,又在南京中央大学(今南京大学)任教。在铁路机务标准设计处工作期间,他既为指导设计工作编写技术资料,又为实习生制订培训计划、编写培训教材、上课辅导,同时还先后在之江大学贵阳、重庆分校和丁家坳国立交通大学唐山工学院的讲坛上往返奔波、辛勤耕耘。

  1947年,应尚才受聘于杭州之江大学,从此专心从教,在之江大学筹建了机械工程系和教学实习工厂。1950年到北京,任北方交通大学北京管理学院(1952年改称北京铁道学院,即今北方交通大学)教授,清华大学、北京大学工学院兼职教授。1956年参加筹建北京铁道学院铁道机械系;1958年铁道机械系成立,任系主任、系学术委员会主任委员、系务委员会主任委员。他不顾年事已高、体弱多病,在主持系务工作的同时,坚持从事第一线的教学工作。除了上课、指导研究生外,他还多次深入生产实习现场,了解学生实习情况,勉励他们切实掌握实践知识。1963年,经北京铁道学院、唐山铁道学院和大连铁道学院三校教师通力合作,主编了铁路高等院校蒸汽机车专业教材《蒸汽机车构造理论与计算》。直到1964年,应尚才还亲自给学生上课、批改作业、指导学生的课程设计和毕业设计。他先后开课30余门,勤勤恳恳、治学严谨、严格认真,为培养中国铁路机车车辆高级人才沥尽了心血,桃李满天下。

献身祖国铁路建设事业

  应尚才为人刚正坦诚、勤奋淳朴,工作尽心尽力、一丝不苟,注重实效、轻尚虚名。在1918年从凯斯工业技术大学毕业之后,为了实现“技术救国”的夙愿,他并没有选择继续攻读学位以求深造的道路,却到美国各地的铁路机务段工厂、风动工具制造厂、柴油机制造厂、大型工作母机制造厂、半自动机床制造厂、蒸汽涡轮机制造厂以及蒸汽机车制造厂去参加实际工作,力求掌握实践知识和技能,取得实际生产经验。在1937至1938年间,他又被派赴美国考察。当时,KF1机车问世不久,有人建议他将这一成果写成论文向凯斯工业技术大学申请博士学位。但他以事业为重,专心深入考察美国铁路机务技术标准化情况,考察结束立即回国,没有办理个人的学位申请手续。后来,又有人建议他把在铁路机务标准设计处撰写的技术资料整理出版,他仍然没有听从,只是一心一意地为实现我国铁路机务技术标准化而争分夺秒地工作。

  应尚才一生从事铁路机务工作。在20世纪30年代,他首次设计并监造了中国的蒸汽机车。在30至40年代,他主持并制订了一系列铁路机车车辆的标准设计和技术规范。在转入教学领域以后,他依然积极参加了中国第一个《列车牵引计算规程》的制订工作,并且对建设型蒸汽机车现代化改造和前进型蒸汽机车设计,提出了许多中肯的意见和建议。即使在“文化大革命”中,受到不应有的批判和待遇,他那种坚持真理、热爱祖国、献身铁路科技事业的爱国主义精神始终如一。即使在病魔缠身、行动困难的晚年,他仍在病床上致力于高海拔地区牵引动力问题的研究。抱定“技术救国”的宗旨,应尚才为我国铁路事业贡献了毕生的精力。

  (作者:应达之)

简历
1896年7月17日 生于浙江省奉化县(今奉化市)。
1913年 毕业于北京清华学堂(今清华大学)。
1918年 毕业于美国俄亥俄州克利夫兰市凯斯工业技术大学(Case Institute of Technology,Cleveland,Ohio)机械工程系。
1918―1924年 在美国各地的工厂和铁路机务段工作。
19251927年 任天津南开大学教授。
1927―1928年 任北宁铁路(今京沈线)山海关桥梁信号工厂(今山海关铁路桥梁工厂)机械工程司。
1928―1932年 任津浦铁路(今京沪线天津――浦口段)机务处工程司。
1932―1938年 任铁道部路政司技正。其中1932至1933年兼任南京中央大学(今南京大学)教授。
1933―1936年 设计并赴英监造KF1型4-8-4轮列客货两用蒸汽机车。
1938―1947年 任交通部铁路技术标准委员会技正,主持铁路机务标准设计处的技术工作。
1942―1944年 兼任之江大学贵阳分校教授。
1944―1946年 兼任之江大学重庆分校、丁家坳国立交通大学唐山工程学院(今西南交通大学)教授。
1947―1950年 任杭州之江大学教授、机械工程系主任。
1950―1952年 任北方交通大学北京管理学院(今北方交通大学)教授,清华大学、北京大学工学院兼职教授。
1952―1982年 任北京铁道学院(今北方交通大学)教授、铁道部铁道科学研究院学术委员会委员。
1958―1982年 任北京铁道学院铁道机械系主任、系学术委员会主任委员、系务委员会主任委员,北京铁道学院学术委员会委员、院务委员会委员。
1982年12月5日 病逝于北京。

主要论著
1 1ng Z Z.An effective method to enforce standardization.1939.
2 ing Z Z.Distribution of 1ocomotive weight.1940.
3 Ing Z Z The recommanded method of locomotive balancing.1940.
4 Ing Z Z.Evaluation of steam 1ocomotive performance.1940.
5 Ing Z Z.Simplified formulae for train resistance on 1evel tangen ttrack.1941.
6 Chinese National Railways′ Standard Specifications:
A11-stee1 covered wagons.1943.
Baggage and guard van.1943.
First-class sleeping cars.1943.
Second-class sleeping cars.1943.
Third-classs leeping cars.1943.
First andsecond-class composite coach.1943.
Third-class coach.1943.
Third-class coach(with kitchen).1943.
First-class dining cars.1943.
All-stee1 high-side open wagoons.1945.
First and second-class composite coach.1945.
7 Ing Z Z.Proposed standard locomotive4-6-2,2-8-2(Preliminary designsubject to detail calculation).1945.
8 Ing Z Z Proposed meter gaugero1ling stock standards,1946.
9 Ing Z Z.Proposed plan of railway works administration.1946.
10 Ing Z Z.Recommanded improvements for mechanical departments of Chinese National Railway.1948.
11 Ing Z Z.Aninvestigation of braking train in going down 2.7% grade.1946.
12 Ing Z Z.Mechanics of high-speed train braking.1949.
13 应尚才.关于提高现有机车性能的几种技术措施.1955.
14 应尚才.关于借锅水和动能闯坡的研究.北京铁道学院第二次科学讨论会论文集,1956.
15 应尚才.提高供汽率与过热温度的关系.1956.
16 应尚才(主编).蒸汽机车构造理论与计算.北京铁道学院,1963.
17 应尚才.关于解决高海拔地区机车功率下降问题之设想.1974.

来源:中国科学技术协会 编; 中国科学技术专家传略·工程技术编 交通卷.北京:中国铁道出版社 , 1995.08.第40-46页.