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抢占永磁牵引技术领域制高点
发布时间:2025-01-15
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记者:您是国内最早提出并启动高速列车永磁牵引技术研究的人员。什么是永磁牵引技术,其优势是什么?   冯江华:2000年,在一次国际学术会议上,我第一次接触国外永磁同步牵引技术。当时,这项技术属于前瞻性核心技术,在全球尚处于起步阶段。   永磁牵引系统是轨道交通新一代电机牵引系统的发展方向。与传统异步电机牵引系统相比,永磁同步牵引系统更小、更轻、更节能,节能率最高可达30%。   记者:您为什么开始这项技术研发?   冯江华:我感觉自己有一种使命感。在“异步交流传动时代”,我们是追赶者;在“永磁时代”,我们要做竞跑者,抓住机遇,抢占制高点。   2003年初秋,在中车株洲所,我们组建了国内首个永磁牵引系统研发团队,这是我们第一次与国外公司站在同一起跑线上。   记者:“抢占制高点”应该非常艰难。   冯江华:每一次重大核心技术的更新迭代,都会经历一段漫长的阵痛期。在刚开始研究这项技术时,放眼国内外,完全没有代表性的技术可供参考。永磁牵引技术对于我们的很多团队成员甚至只是一个概念。   记者:研发过程中,您和团队遇到的最大挑战是什么?   冯江华:我们遇到的最大挑战是电机控温。如果试验过程中电机温度过高,永磁体失磁,会导致系统罢工。研发时正值盛夏,实验室温度会达到40多摄氏度,就像一个巨大的蒸笼。这为电机控温带来了极大挑战。此外,高温也是对实验人员的考验。每次做实验至少需要五六个小时,还要人工24小时轮番蹲守记录实验数据。在高温环境下,长时间工作十分艰苦。   在实验人员的不懈努力下,第一台功率5千瓦的永磁电机开发成功,随后,100千瓦的永磁驱动系统也在实验室诞生。   2011年,永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车,实现了永磁牵引系统在国内轨道交通领域的首次应用。   攻克永磁高铁技术难关   记者:您是怎样想到将永磁牵引系统应用于高铁的?   冯江华:基于我们对永磁牵引技术8年多的研究,以及关于这一技术在城市轨道交通应用中的经验积累,2011年,中车株洲所受命参与国家863计划“高速铁路重大关键技术及装备研制重点项目”,承担高速动车组用永磁牵引系统的研发工作。自此,我们瞄准了更高目标——永磁高铁。   记者:在实现这个目标的过程中,您和团队遇到了哪些困难?   冯江华:科研之路并非一帆风顺。我和团队奔赴全国十几个铁路局、动车段调研,跟车添乘、测量,采集列车复杂、多变的运行工况数据。在这期间,我们遭遇了一道最大难关——在高铁线路试验时,由于轨道坡度大,实验人员只能实行满手柄牵引、满手柄制动的“野蛮操作”。这种情况下,试验中列车跑了几个回合永磁电机就扛不住了,导致永磁电机两次被卸下来修理。   记者:如何攻克这个难关?   冯江华:我们连续组织了两个星期的技术讨论会议,还设计了两套解决方案。我们对这些解决方案挨个进行试验,对比数据,花了3个月设计最优方案重新装机。重新装机后,机车在试验轨道上以380公里的时速跑了一整天,没出任何问题。   经过艰苦攻关,我们团队先后攻克一系列关键难题,打造了完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台,使复兴号的速度、加速度、牵引动力等关键指标领先国际同行。   记者:我国永磁高铁目前在世界处于什么地位?   冯江华:2013年12月,中车株洲所成功开发出可用于时速350公里高速动车的永磁牵引系统。2014年11月,基于永磁电机控制的高速动车组成功下线,我国实现首套高速动车组永磁牵引系统的研制、试验和装车。2015年6月24日,永磁高铁在北京环铁试验基地进行首件鉴定,单台电机功率达到690千瓦。   2018年,德国西门子才发布出一款使用永磁牵引技术的新型高速列车样车。这标志着我国成为全球少数几个掌握高铁永磁牵引技术的国家,并处于领先地位。   记者:当前,由国铁集团牵头推进的CR450动车组样车研制以及时速400公里基础设施关键技术研究取得积极进展,已进入整车装配阶段。您负责研制CR450牵引系统,可否为我们介绍下该动车组采用的永磁牵引系统有哪些技术新突破?   冯江华:一是我们发明了高速主动弱磁控制技术。这就像是为列车的“心脏”,即永磁电机装上智能调节器,确保电机高效运转。   二是我们开发了磁极位置多模辨识技术。这就像是给列车的“眼睛”,即传感器进行升级,让列车在迷雾中找到方向,确保列车安全运行。   三是我们创造了列车越行无电区后动力重构技术。这就像是给列车装上了一个“备用能源包”,即使在没有外部电源的情况下,列车的动力系统也能快速工作,确保列车在分段供电条件下保持高速运行。