【編者按】株洲所已研發(fā)出可用于時速500公里的高鐵動車的690kW永磁牽引系統(tǒng)零硫，即將小批量生產(chǎn)雄防。這標(biāo)志著我國成為繼德、日寒圃、法等國之后工殖，世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家之一。

“誰擁有永磁牽引系統(tǒng)背涉，誰就擁有高鐵的話語權(quán)”

【發(fā)現(xiàn)中國原創(chuàng)技術(shù)】中國高鐵用上了世界最先進(jìn)的牽引技術(shù)

歷時11年矮男，累計1000萬次試驗，積累150G數(shù)據(jù)室谚，耗資1億元毡鉴，中國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)”）秒赤，掌握完全自主知識產(chǎn)權(quán)猪瞬，成為中國高鐵制勝市場的一大戰(zhàn)略利器。

2015年5月16日入篮，長沙地鐵1號線使用的永磁同步電機(jī)成功交付陈瘦。這是國內(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。

中國工程院院士潮售、株洲所總經(jīng)理丁榮軍透露痊项，目前，株洲所已研發(fā)出可用于時速500公里的高鐵動車的690kW永磁牽引系統(tǒng)饲做，即將小批量生產(chǎn)线婚。這標(biāo)志著我國成為繼德遏弱、日、法等國之后塞弊，世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家之一差齐。

“中國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的永磁牽引系統(tǒng)已經(jīng)邁開產(chǎn)業(yè)化步伐，中國軌道交通的‘永磁牽引時代’終于來臨了耘炭∑郑”丁榮軍表示。

從“地鐵用”到“高鐵用”：“爬完衡山又去登珠峰”

牽引傳動系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)被稱為“列車之心”蔼紫，其性能在某種程度上決定了列車的動力品質(zhì)给措、能耗和控制特性，也影響著列車的經(jīng)濟(jì)性恒焕、舒適性與可靠性炮罩，是節(jié)能升級的關(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)余二，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)圃匙，為當(dāng)前的主流技術(shù)。

株洲所副總經(jīng)理馮江華介紹秕肌，“對軌道交通牽引技術(shù)來說炎蹬，永磁牽引系統(tǒng)是一場革命，誰擁有永磁牽引系統(tǒng)好唯，誰就擁有高鐵的話語權(quán)竭沫。”

永磁牽引系統(tǒng)是列車的動力系統(tǒng)骑篙，由變流器和電機(jī)兩大部分組成蜕提，其中變流器相當(dāng)于列車的心臟，電機(jī)好比是列車的肌肉靶端，電機(jī)主要負(fù)責(zé)傳達(dá)動力贯溅，完成電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)變，帶動列車平穩(wěn)行駛躲查。

目前，西門子译柏、龐巴迪等國際設(shè)備制造商均將永磁牽引系統(tǒng)作為其研發(fā)方向镣煮。在這個新興領(lǐng)域，中國并沒有輸在起點鄙麦。

2003年典唇，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)時胯府，該項技術(shù)尚處于理論研究階段贾焊。然而马前，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)占赤，必須迅速研發(fā)居截。當(dāng)年，株洲所率先組建了國內(nèi)第一支永磁牽引系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊嫩玻，“從零起步”六呼。

株洲所基礎(chǔ)與平臺研發(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)階段尘腕，我國比國外落后了20來年刨税；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摸马，在黑燈瞎火的山路上摸索筏所，方向稍有把握不準(zhǔn)，后果不僅僅是跑偏”五逢。

“電機(jī)控溫是項目進(jìn)展最大的瓶頸蜀悯。”許峻峰介紹议忽，為避免水懒闷、灰塵、鐵屑等腐蝕電機(jī)內(nèi)部永磁體栈幸，電機(jī)采用全封閉結(jié)構(gòu)愤估，但由于電機(jī)功率太大，發(fā)熱過高速址，永磁材料在高溫玩焰、振動和反向強(qiáng)磁場等條件下，可能發(fā)生不可恢復(fù)性失磁的嚴(yán)重風(fēng)險芍锚∥粼埃“如果列車在高速運(yùn)行時失磁，后果不可想象并炮∧眨”

馮江華回憶，“沒有任何可以借鑒的資料逃魄，也缺少研發(fā)測試用的相關(guān)設(shè)備”荤西，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窄兜∷欠荆“比如說，電機(jī)升溫試驗一做就是五六個小時恤兴，電機(jī)溫控數(shù)據(jù)就人工全程蹲守來記錄塔苦，這樣來慢慢積累滑期。”馮江華稱医窖。

研發(fā)團(tuán)隊成立8年后账阳，也就是2011年底，株洲所永磁牽引系統(tǒng)在沈陽地鐵2號線成功裝車馍丑，實現(xiàn)了國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的首次應(yīng)用郎丰，結(jié)束了中國鐵路沒有永磁牽引系統(tǒng)的歷史。株洲所也成為我國唯一掌握自主永磁牽引系統(tǒng)全套技術(shù)的企業(yè)绷坠。截至2015年5月底洛惹，沈陽地鐵2號線已無故障載客運(yùn)營7萬公里。

“這一次泥天，我們搶坐了頭把交椅奋构。”馮江華告訴記者拱层，2011年弥臼，株洲所受命參與國家“863計劃”之“高速鐵路重大關(guān)鍵技術(shù)及裝備研制重點項目”，承擔(dān)高速動車組用永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)工作根灯。

從“小功率”轉(zhuǎn)向“大功率”径缅，從“地鐵用”轉(zhuǎn)向“高鐵用”，株洲所面臨著新的難關(guān)烙肺。

株洲所首席設(shè)計專家李益豐對《中國經(jīng)濟(jì)周刊》稱纳猪，沈陽地鐵用的永磁同步電機(jī)功率是190kW，而用于時速500公里高速動車組的電機(jī)功率高達(dá)690kW桃笙，且始終是高速運(yùn)行狀態(tài)氏堤，對牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等各方面都提出了極大的挑戰(zhàn)搏明，“對電機(jī)設(shè)計的挑戰(zhàn)就像是爬完衡山鼠锈，又去攀登珠峰”。

盡管如此星著，株洲所卻提前完成任務(wù)购笆。2013年12月，株洲所成功開發(fā)出可用于時速500公里高鐵動車的電機(jī)良稽，2014年10月在青島四方股份公司成功裝車考核烂攒。

“順利的話，中國高鐵很快就能全面用上永磁牽引系統(tǒng)商麻，不僅更節(jié)能，也更穩(wěn)定饶粪，更安全苗隔≤脚铮”李益豐稱。

“節(jié)能神器”：讓高鐵電機(jī)功率提高60%

丁榮軍介紹溺六，2014年数芝，株洲所的牽引系統(tǒng)在城市軌道列車市場占有率達(dá)57%，今后將逐步以永磁牽引系統(tǒng)取代異步電機(jī)系統(tǒng)伪给。

株洲所下屬的時代電氣公司副總經(jīng)理兼總工程師劉可安說：“高效節(jié)能是永磁牽引系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢改宅。”

數(shù)據(jù)顯示盲如，株洲所研發(fā)的690kW永磁同步電機(jī)姓迅，比目前主流的異步電機(jī)功率提高60%，電機(jī)損耗降低70%俊马。

根據(jù)沈陽地鐵2號線的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)丁存，劉可安算了一筆賬：一條地鐵每年可節(jié)能折合400萬元，“這就是利潤柴我，哪家單位會不愿意用解寝？”

劉可安拿出的一份業(yè)內(nèi)分析報告顯示：到2020年前后，全國將建設(shè)約100條城市軌道交通線路艘儒。如果新建線路60%采用永磁牽引系統(tǒng)聋伦，預(yù)期的產(chǎn)值將達(dá)到100億元，全國每年新線運(yùn)營能耗將節(jié)約2.4億元界睁。

永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)領(lǐng)域也展現(xiàn)出極強(qiáng)的替代優(yōu)勢觉增。基于永磁變頻傳動系統(tǒng)的中央空調(diào)可實現(xiàn)節(jié)能40%晕窑。一臺240kW的中央空調(diào)抑片，若每年運(yùn)行4個月，一年至少可節(jié)約用電11.52萬度杨赤。按全國40000臺中央空調(diào)測算议乐，則一年即可節(jié)約用電46億度，少排放46萬噸二氧化碳翔实。

自2009年啟動研發(fā)以來忙坡，株洲所成功研制了世界上第一套中央商用空調(diào)永磁高速直驅(qū)系統(tǒng)，成為國內(nèi)外唯一一家中央空調(diào)永磁驅(qū)動系統(tǒng)的供應(yīng)商燥纹。截至2015年4月底邪笆，株洲所永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)上已應(yīng)用400多套。在今年4月的中國制冷展上捍椎，格力電器就將裝載永磁同步變頻熱泵離心機(jī)的中央空調(diào)作為其高端產(chǎn)品推向市場熏尉。

永磁牽引系統(tǒng)的高效節(jié)能，讓株洲所在電動汽車、風(fēng)力發(fā)電潜路、100%低地板現(xiàn)代有軌電車等領(lǐng)域也占據(jù)了市場競爭的高點向膏。

馮江華稱，永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還在起步階段罚午，“今后逞迟，株洲所一方面是縱向上深化和細(xì)化技術(shù)研發(fā)，另一方面是橫向上不斷擴(kuò)展永磁牽引技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域恕沫，實現(xiàn)全面布局和持續(xù)領(lǐng)先监憎。”

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