曹建猷：中國鐵路電氣化的開路先鋒

曹建猷（1917.5.19—1997.9.19），湖南長沙人，鐵路電氣化專家，中國科學院院士，鐵路牽引電氣化與自動化學科的創始人。1940年畢業於上海交通大學，1950年獲美國麻省理工學院博士學位。1951年8月回國，在北方交通大學唐山工學院（今西南交通大學）從事教學和科研工作。歷任電機系主任、副校長等職。1980年當選為中國科學院學部委員（院士）。第六、七屆全國人大代表。

截至2023年底，中國高速鐵路營業裡程達4.5萬公裡，佔全球高鐵總裡程的70%以上，技術領先世界。這一成就的背后，電氣化牽引供電系統是關鍵技術之一，而中國鐵路電氣化的奠基人和開拓者就是曹建猷院士。

放棄美國優渥條件，輾轉萬裡終歸來

1936年，曹建猷考取上海交通大學電機系，其間加入了以發展實業、改善民生為主旨的建設事業勵進社。畢業后進入西南聯合大學任教。1945年11月考入美國麻省理工學院電機工程系攻讀研究生。學習期間，曹建猷因成績優異被校方破例批准直接攻讀博士學位，師從年輕有為的A.A.Getting教授。導師對他十分器重，為他配備了兩名助手，還按照講師待遇每年給他發放3500美元薪水。

1950年9月，曹建猷順利完成博士論文《M1T同步回旋加速器的電子感應加速器特性》並獲得博士學位。此時其導師A.A.Getting已轉任美國空軍做研究，繼任的Thomas教授極力挽留曹建猷留校任教，並承諾優厚待遇。同時，曹建猷還兼任紐約市立大學外聘講師，年薪高達6000美元。可謂教職尊貴，薪資優厚，科研設施頂尖，生活十分愜意。

新中國成立后，愛國知識分子的熱切之心與祖國的召喚相匯，促使海外留學學子回國的工作有序進行。曹建猷早就心向新中國，收到國內親人來信后，更是迫不及待想回國，將所學貢獻給祖國的建設事業。此時，他看到唐山工學院發布的《求賢榜——新唐院近景》，被文中描繪的新中國鐵路發展前景深深吸引。盡管上海交通大學、清華大學和中國科學院都向他發出邀請，曹建猷還是毅然選擇加入唐山工學院，致力於祖國的鐵路建設事業。

1950年抗美援朝開始后，美國加大了對中國優秀留學人員回國的阻撓力度。曹建猷的研究方向——同步加速器涉及核技術，在當時極為敏感，導致他的回國手續遲遲未辦妥。心急如焚的曹建猷得知，因廣東和福建赴美華僑眾多，美國對這兩地華僑回國管制較鬆。於是，他自制了一封來自福建的信，自稱要回鄉探病。幸運的是，當時辦理手續的是一位缺乏經驗的年輕人，未察覺信件破綻，曹建猷一家因此順利取得出關証件。

1951年6月15日，曹建猷攜夫人以及在美國出生的女兒坐火車到達舊金山，后又搭乘輪船，途經洛杉磯、檀香山、橫濱、馬尼拉到達香港。到香港后，曹建猷一家乘小船到達九龍，再換火車到深圳，幾經輾轉，終於回到了魂牽夢繞的祖國。

從爭論到共識：為中國鐵路電氣化定調供電系統方案

1953年，鐵道部作出在寶成線建設一段電氣化鐵路的決定。消息一時在業界引起轟動，人們意識到中國鐵路追趕世界先進技術邁出了重要一步。但是短暫的興奮之后，大家很快陷入了直流制和交流制之爭，這一問題在當時的歐美國家也沒有定論。

此時的唐山工學院已經改名為唐山鐵道學院，屬鐵道部直接領導，曹建猷任系主任的電機系就設置了電氣運輸專業。曹建猷意識到寶成線電氣化制式的選擇是我國鐵路電氣化發展方向的關鍵技術決策，這一決策關系到今后使用的電力機車的形制、供電系統的制式和結構以及鐵路的運能和經濟效益，任何建議都一定要建立在全面審慎論証的基礎上。當時，蘇聯採用3千伏直流制技術，而西歐一些國家採用15千伏低頻交流制，法國則正在試驗25千伏工頻交流制。曹建猷對兩種制式的電氣化技術進行了研究，雖然蘇聯對直流制有多年運營經驗，蘇聯專家也倡導我國採用直流制，但是曹建猷敏銳地發現直流制不適合寶成線。首先，由於直流制電壓較低，為了保持運力，每隔二十幾公裡就要建一座牽引變電所。對於寶成鐵路這種典型的山區鐵路，僅變電所一項的建造和維護成本就是難以承受的。其次，寶成線具有長大坡道和多隧道的特點，火車運行需要較大的牽引力，工頻交流制的25千伏與直流制的3千伏幾乎相差一個數量級，向列車供電的輸送功率和輸送距離都不可同日而語。經過縝密思考和科學論証，曹建猷高瞻遠矚地提出採用25千伏單相工頻交流制供電系統方案。在當時提出這一創新方案不但需要深厚的專業知識，同時也冒著一定的政治風險，但是曹建猷以科學家的實事求是精神堅持了自己的論斷。

1956年，曹建猷在《人民日報》上發表了《我國鐵路電氣化的途徑》的文章。該文闡述了世界鐵路電氣牽引發展趨勢、兩種制式在技術和經濟上的優劣對比，最后提出“我國鐵路電氣化應採用單相工業頻率交流制”。文章發表后，面對質疑，曹建猷組織課題組進行進一步研究，結果支持了他的論斷。

1957年，鐵道部決定採用25千伏單相工頻交流制，並停止了與蘇聯專家的合作，由天津第三設計院進行中國第一條電氣化鐵路——寶成鐵路寶鳳段的設計，並將單相工頻交流制確定為部頒標准。曹建猷的論斷為鐵路電氣化確定了方向，減少了大量試錯成本。20世紀70年代，單相工頻交流制被確立為國家標准，沿用至今。

時至今日，中國高鐵列車憑借交流制電力牽引供電系統，已跑出350公裡/小時的世界第一運營速度。多數曾採用直流制的國家為提升運能和速度已轉為交流制，歐洲所有時速300公裡的高速鐵路均採用交流制。在寶成線電氣化鐵路建設時，曹建猷不辭辛苦在現場常住，主持鐵路開通，並帶領全系學生赴寶雞供電段學習。這批學生后來成為電氣化鐵路建設的中堅力量，遍布全國各地。

從邊緣到前沿：攜手打造國內首個牽引動力國家重點實驗室

1988年，國家計委啟動了第二批國家重點實驗室的建設申報，西南交大的申報工作由時任主管科研副校長的曹建猷負責組織。基礎部力學教研室沈志雲教授剛從歐洲講學歸來，他結合德國慕尼黑研究所的情�