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最先進(jìn)高鐵牽引技術(shù)耗資1億元
歷時(shí)11年，累計(jì)1000萬次試驗(yàn)，積累150G數(shù)據(jù)，耗資1億元，中國(guó)中車旗下株洲電力機(jī)車研究所有限公司(下稱“株洲所”)攻克了第三代軌道交通牽引技術(shù)，即永磁同步電機(jī)牽引系統(tǒng)(下稱“永磁牽引系統(tǒng)”)，掌握完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成為中國(guó)高鐵制勝市場(chǎng)的一大戰(zhàn)略利器。
“誰擁有永磁牽引系統(tǒng)，誰就擁有高鐵的話語權(quán)”
【發(fā)現(xiàn)中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)】中國(guó)高鐵用上了世界最先進(jìn)的牽引技術(shù)
歷時(shí)11年，累計(jì)1000萬次試驗(yàn)，積累150G數(shù)據(jù)，耗資1億元，中國(guó)中車旗下株洲電力機(jī)車研究所有限公司(下稱“株洲所”)攻克了第三代軌道交通牽引技術(shù)，即永磁同步電機(jī)牽引系統(tǒng)(下稱“永磁牽引系統(tǒng)”)，掌握完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成為中國(guó)高鐵制勝市場(chǎng)的一大戰(zhàn)略利器。
2015年5月16日，長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線使用的永磁同步電機(jī)成功交付。這是國(guó)內(nèi)首次將永磁同步電機(jī)裝載在整列地鐵車輛投入裝車應(yīng)用。
中國(guó)工程院院士、株洲所總經(jīng)理丁榮軍透露，目前，株洲所已研發(fā)出可用于時(shí)速500公里的高鐵動(dòng)車的690kW永磁牽引系統(tǒng)，即將小批量生產(chǎn)。這標(biāo)志著我國(guó)成為繼德、日、法等國(guó)之后，世界上少數(shù)幾個(gè)掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國(guó)家之一。
“中國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的永磁牽引系統(tǒng)已經(jīng)邁開產(chǎn)業(yè)化步伐，中國(guó)軌道交通的‘永磁牽引時(shí)代’終于來臨了。”丁榮軍表示。
從“地鐵用”到“高鐵用”：“爬完衡山又去登珠峰”
牽引傳動(dòng)系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)被稱為“列車之心”，其性能在某種程度上決定了列車的動(dòng)力品質(zhì)、能耗和控制特性，也影響著列車的經(jīng)濟(jì)性、舒適性與可靠性，是節(jié)能升級(jí)的關(guān)鍵。
世界軌道交通車輛牽引系統(tǒng)的第一代是直流電機(jī)牽引系統(tǒng)，第二代是起步于20世紀(jì)70年代的交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)，為當(dāng)前的主流技術(shù)。
株洲所副總經(jīng)理馮江華介紹，“對(duì)軌道交通牽引技術(shù)來說，永磁牽引系統(tǒng)是一場(chǎng)革命，誰擁有永磁牽引系統(tǒng)，誰就擁有高鐵的話語權(quán)。”
永磁牽引系統(tǒng)是列車的動(dòng)力系統(tǒng)，由變流器和電機(jī)兩大部分組成，其中變流器相當(dāng)于列車的心臟，電機(jī)好比是列車的肌肉，電機(jī)主要負(fù)責(zé)傳達(dá)動(dòng)力，完成電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)變，帶動(dòng)列車平穩(wěn)行駛。
目前，西門子、龐巴迪等國(guó)際設(shè)備制造商均將永磁牽引系統(tǒng)作為其研發(fā)方向。在這個(gè)新興領(lǐng)域，中國(guó)并沒有輸在起點(diǎn)。
2003年，有關(guān)永磁牽引系統(tǒng)的闡述第一次傳入馮江華的耳朵。當(dāng)時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)尚處于理論研究階段。然而，馮江華察覺到，永磁牽引系統(tǒng)必將取代交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)，必須迅速研發(fā)。當(dāng)年，株洲所率先組建了國(guó)內(nèi)第一支永磁牽引系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，“從零起步”。
株洲所基礎(chǔ)與平臺(tái)研發(fā)中心副主任許峻峰稱，在交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)研發(fā)階段，我國(guó)比國(guó)外落后了20來年;在更先進(jìn)的永磁同步領(lǐng)域，“我們就像是沒有車燈的汽車，在黑燈瞎火的山路上摸索，方向稍有把握不準(zhǔn)，后果不僅僅是跑偏”。
“電機(jī)控溫是項(xiàng)目進(jìn)展最大的瓶頸。”許峻峰介紹，為避免水、灰塵、鐵屑等腐蝕電機(jī)內(nèi)部永磁體，電機(jī)采用全封閉結(jié)構(gòu)，但由于電機(jī)功率太大，發(fā)熱過高，永磁材料在高溫、振動(dòng)和反向強(qiáng)磁場(chǎng)等條件下，可能發(fā)生不可恢復(fù)性失磁的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。“如果列車在高速運(yùn)行時(shí)失磁，后果不可想象。”
馮江華回憶，“沒有任何可以借鑒的資料，也缺少研發(fā)測(cè)試用的相關(guān)設(shè)備”，株洲所只能“摸著石頭過河”，不少數(shù)據(jù)仍要依靠比較原始的笨辦法。“比如說，電機(jī)升溫試驗(yàn)一做就是五六個(gè)小時(shí)，電機(jī)溫控?cái)?shù)據(jù)就人工全程蹲守來記錄，這樣來慢慢積累。”馮江華稱。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)成立8年后，也就是2011年底，株洲所永磁牽引系統(tǒng)在沈陽地鐵2號(hào)線成功裝車，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的首次應(yīng)用，結(jié)束了中國(guó)鐵路沒有永磁牽引系統(tǒng)的歷史。株洲所也成為我國(guó)唯一掌握自主永磁牽引系統(tǒng)全套技術(shù)的企業(yè)。截至2015年5月底，沈陽地鐵2號(hào)線已無故障載客運(yùn)營(yíng)7萬公里。
“這一次，我們搶坐了頭把交椅。”馮江華告訴記者，2011年，株洲所受命參與國(guó)家“863計(jì)劃”之“高速鐵路重大關(guān)鍵技術(shù)及裝備研制重點(diǎn)項(xiàng)目”，承擔(dān)高速動(dòng)車組用永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)工作。
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