日前，中車四方公司副總工程師孟冬華在2018中國(guó)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)研討會(huì)上表示，我國(guó)永磁高鐵列車已經(jīng)完成30萬(wàn)公里性能測(cè)試，目前正探討在京雄城際采用永磁高鐵方案的可行性。
記者了解到，我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國(guó)家。永磁牽引技術(shù)的地鐵列車已經(jīng)在多個(gè)城市地鐵線路運(yùn)行，但是基于永磁牽引技術(shù)的高鐵尚未商用。作為雄安新區(qū)首個(gè)重大項(xiàng)目的京雄城際今年2月開(kāi)工，北京段明年9月開(kāi)通，新機(jī)場(chǎng)至雄安段預(yù)計(jì)將于2020年底投入使用。
釋疑1
何為永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車?
轉(zhuǎn)速和定子的頻率時(shí)刻同步，比異步電機(jī)要節(jié)能
中車株洲電力機(jī)車研究所總工程師馮江華介紹，之所以叫永磁高鐵，因?yàn)橛玫氖怯来烹姍C(jī)，此前的高鐵列車用的都是異步電機(jī)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電機(jī)是要靠電磁力驅(qū)動(dòng)，所以需要有磁場(chǎng)。異步電機(jī)是通過(guò)吸收無(wú)功電流來(lái)建立磁場(chǎng)，但是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，所以稱異步電機(jī)。
馮江華說(shuō)，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子的頻率是時(shí)刻同步的。而用來(lái)建立磁場(chǎng)的電流也會(huì)有損耗，所以永磁電機(jī)比異步電機(jī)要節(jié)能。
那么，為什么以前不大量使用永磁電機(jī)?
因?yàn)檎也坏胶线m的永磁體。大家日常生活中都會(huì)接觸磁鐵，但是磁鐵的磁性(磁能積)用于大功率的電機(jī)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，直到發(fā)現(xiàn)了稀土永磁。
鋼鐵研究總院首席專家董生智介紹，現(xiàn)在大量使用的稀土永磁材料釹鐵硼是80年代出現(xiàn)，價(jià)格相對(duì)較低，但是磁性高。“我國(guó)稀土永磁材料已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，過(guò)去與日本、歐洲有比較大的距離，現(xiàn)在在任何一方面已經(jīng)不落后于他們了。”董生智說(shuō)。
釋疑2
永磁高鐵測(cè)試結(jié)果如何?
完成了30萬(wàn)公里運(yùn)用考核，比既有高速動(dòng)車組能耗減少10%
據(jù)孟冬華介紹，2015年2月，鐵路總公司下發(fā)了《時(shí)速350公里基于永磁電機(jī)牽引動(dòng)車組技術(shù)條件》。永磁高鐵課題采用了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的模式，中車四方公司作為課題承擔(dān)單位，合作單位包括浙江大學(xué)、中車株洲所旗下公司時(shí)代電氣等。
2014年-2015年，永磁高鐵通過(guò)了設(shè)計(jì)方案評(píng)審并在青島四方下線了我國(guó)第一臺(tái)永磁高鐵樣車。
此后，試驗(yàn)合格完成驗(yàn)收后，2016年12月起，永磁高鐵樣車開(kāi)始了漫長(zhǎng)的測(cè)試，截至今年6月，永磁高鐵樣車完成了30萬(wàn)公里運(yùn)用考核，并完成了分解檢查。
中車株洲電力機(jī)車研究所總工程師馮江華介紹，測(cè)試時(shí)實(shí)現(xiàn)和復(fù)興號(hào)相同的運(yùn)行速度350公里每小時(shí)，測(cè)試顯示，永磁高鐵比復(fù)興號(hào)動(dòng)車組效率高，永磁高鐵運(yùn)行比既有的高速動(dòng)車組能耗減少10%。
孟冬華具體介紹，永磁牽引高速動(dòng)車組在大西線測(cè)試時(shí)，彎道、隧道等線路條件較差的情況下，仍比CRH380A(時(shí)速380公里級(jí)別高速動(dòng)車組)在滬杭線的測(cè)試更節(jié)能。2017年6月，永磁牽引高速動(dòng)車組和CRH380A動(dòng)車組在成渝線進(jìn)行了能耗對(duì)比測(cè)試，其中長(zhǎng)距離、大站停的工況，整車節(jié)能約8.4%，停站次數(shù)比較多的工況整車節(jié)能約10%。
釋疑3
永磁與和諧號(hào)有何區(qū)別?
軸距由2500mm增至2600mm，需裝備動(dòng)力系統(tǒng)的車廂變少了
孟冬華介紹，永磁高鐵設(shè)計(jì)的樣貌跟CRH380A類似，斷面、主結(jié)構(gòu)和車頭都跟和諧號(hào)類似，“主要是考慮乘客對(duì)現(xiàn)有高鐵相貌已經(jīng)接受。”
不過(guò)，永磁高鐵列車還是有變化的，比如軸距由2500mm增加到了2600mm。更大的變化是，使用永磁電機(jī)后，需要裝備動(dòng)力系統(tǒng)的車廂變少了。
“一組8車廂的動(dòng)車組，原來(lái)是需要6節(jié)車廂裝備動(dòng)力，采用永磁同步牽引系統(tǒng)后，則只需要4節(jié)車廂裝備動(dòng)力即可，這樣減少了動(dòng)拖比(即指一列固定編組的列車中，動(dòng)力車與無(wú)動(dòng)力車的比例)，即以前是6動(dòng)2拖，永磁高鐵只需要4動(dòng)4拖，節(jié)省2輛動(dòng)車的牽引系統(tǒng)成本。”孟冬華說(shuō)。
在孟冬華看來(lái)，永磁牽引系統(tǒng)在功率密度、節(jié)能等方面優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)外軌道交通領(lǐng)域也正在進(jìn)行推廣應(yīng)用。我國(guó)擁有世界最大的鐵路網(wǎng)，因而高速列車節(jié)能降耗尤為重要。永磁高鐵具有損耗底、效率高的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)必將得到產(chǎn)業(yè)化推廣。
釋疑4
永磁技術(shù)應(yīng)用前景如何?
將應(yīng)用到電動(dòng)汽車、磁浮交通領(lǐng)域
據(jù)介紹，目前，永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)在軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、中央空調(diào)等工業(yè)領(lǐng)域都有運(yùn)用。中國(guó)工程院院士劉友梅認(rèn)為，永磁驅(qū)動(dòng)將推進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能式交通，中低速磁浮交通、高速磁浮交通，以及虛擬智軌列車的發(fā)展。
此外，永磁驅(qū)動(dòng)還有一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，那就是正在發(fā)展的新能源汽車業(yè)。
新能源汽車專家、中國(guó)工程院院士孫逢春認(rèn)為，新能源汽車將來(lái)要求輕量化，必須做永磁驅(qū)動(dòng)。“永磁電機(jī)體積小、效率高、重量輕，已經(jīng)是大家的共識(shí)”。
“去年我國(guó)新能源汽車銷量是77.7萬(wàn)輛，連續(xù)三年排名世界第一，占世界產(chǎn)銷量50%以上。這么多的新能源汽車，配制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是國(guó)產(chǎn)的，電機(jī)以永磁電機(jī)為主，異步電機(jī)已經(jīng)占很小的部分。”中車株洲所首席專家郭淑英介紹，除了集中驅(qū)動(dòng)之外，現(xiàn)在永磁輪轂電機(jī)也成為研發(fā)熱點(diǎn)，因?yàn)椴捎幂嗇炿姍C(jī)以后，車輛可以騰出很大空間。
所謂永磁輪轂電機(jī)，就是將電機(jī)裝在輪子上。“不過(guò)，現(xiàn)在因?yàn)槌杀締?wèn)題，永磁輪轂電機(jī)還沒(méi)法在公交車或者民用車上使用，但是在特定使用場(chǎng)合有一定的應(yīng)用市場(chǎng)，比如機(jī)場(chǎng)擺渡車、軍用車輛等。”郭淑英說(shuō)。
■ 背景
長(zhǎng)沙投入運(yùn)營(yíng)首列永磁地鐵
雖然永磁高鐵還未真正投入運(yùn)營(yíng)，但是永磁地鐵卻進(jìn)入人們生活已有2年之久。
記者了解到，2003年，中車株洲所在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展軌道交通領(lǐng)域的永磁同步牽引系統(tǒng)研究。2016年，全國(guó)首列永磁地鐵在長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線正式投入載客運(yùn)營(yíng)。
據(jù)長(zhǎng)沙軌道交通總經(jīng)理周曉明介紹，目前這列永磁地鐵列車已經(jīng)安全運(yùn)營(yíng)23萬(wàn)公里，總體安全可靠、噪音低、節(jié)能，經(jīng)過(guò)測(cè)試，運(yùn)行期間節(jié)能率超過(guò)30%。
據(jù)長(zhǎng)沙軌道交通集團(tuán)副總工程師肖利君介紹，“永磁牽引列車載客運(yùn)營(yíng)一年后，運(yùn)行里程約10萬(wàn)公里的時(shí)候進(jìn)行了返廠解體檢查。解體后的電機(jī)，經(jīng)檢驗(yàn)一些指標(biāo)均無(wú)變化，據(jù)我們觀察的現(xiàn)象，電機(jī)永磁材料沒(méi)有失磁現(xiàn)象。”
除了長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線，馮江華介紹，他們已經(jīng)同十幾個(gè)城市的地鐵線路簽訂了永磁牽引技術(shù)合同，正在逐步交付階段。目前，北京地鐵八號(hào)線、天津地鐵六號(hào)線的“永磁地鐵”已具備載客運(yùn)營(yíng)資質(zhì)。
此外，廈門、深圳、寧波、佛山等城市也即將開(kāi)展“永磁地鐵”的應(yīng)用。9月8日，中車時(shí)代電氣下線了第10000輛城軌牽引系統(tǒng)，這臺(tái)牽引系統(tǒng)采用了永磁牽引，將應(yīng)用到寧波地鐵四號(hào)線上。
新京報(bào)記者 李玉坤
