歷時11年,累計1000萬次試驗,積累150G數據,耗資1億元,中國中車旗下株洲電力機車研究所有限公司攻克了第三代軌道交通牽引技術,即永磁同步電機牽引系統,掌握完全自主知識產權,成為中國高鐵制勝市場的一大戰略利器。

　　2015年5月16日,長沙地鐵1號線使用的永磁同步電機成功交付。這是國內首次將永磁同步電機裝載在整列地鐵車輛投入裝車應用。

　　中國工程院院士、株洲所總經理丁榮軍透露,目前,株洲所已研發出可用于時速500公里的高鐵動車的690kW永磁牽引系統,即將小批量生產。這標志著我國成為繼德、日、法等國之后,世界上少數幾個掌握高鐵永磁牽引系統技術的國家之一。

　　“中國具有完全自主知識產權的永磁牽引系統已經邁開產業化步伐,中國軌道交通的‘永磁牽引時代’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”

　　牽引傳動系統在業內被稱為“列車之心”,其性能在某種程度上決定了列車的動力品質、能耗和控制特性,也影響著列車的經濟性、舒適性與可靠性,是節能升級的關鍵。

　　世界軌道交通車輛牽引系統的第一代是直流電機牽引系統,第二代是起步于20世紀70年代的交流異步電機牽引系統,為當前的主流技術。

　　株洲所副總經理馮江華介紹,“對軌道交通牽引技術來說,永磁牽引系統是一場革命,誰擁有永磁牽引系統,誰就擁有高鐵的話語權。”

　　永磁牽引系統是列車的動力系統,由變流器和電機兩大部分組成,其中變流器相當于列車的心臟,電機好比是列車的肌肉,電機主要負責傳達動力,完成電能到機械能轉變,帶動列車平穩行駛。

　　目前,西門子、龐巴迪等國際設備制造商均將永磁牽引系統作為其研發方向。在這個新興領域,中國并沒有輸在起點。

　　2003年,有關永磁牽引系統的闡述第一次傳入馮江華的耳朵。當時,該項技術尚處于理論研究階段。然而,馮江華察覺到,永磁牽引系統必將取代交流異步電機牽引系統,必須迅速研發。當年,株洲所率先組建了國內第一支永磁牽引系統研發團隊,“從零起步”。

　　株洲所基礎與平臺研發中心副主任許峻峰稱,在交流異步電機牽引系統研發階段,我國比國外落后了20來年;在更先進的永磁同步領域,“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,后果不僅僅是跑偏”。

　　“電機控溫是項目進展最大的瓶頸。”許峻峰介紹,為避免水、灰塵、鐵屑等腐蝕電機內部永磁體,電機采用全封閉結構,但由于電機功率太大,發熱過高,永磁材料在高溫、振動和反向強磁場等條件下,可能發生不可恢復性失磁的嚴重風險。“如果列車在高速運行時失磁,后果不可想象。”

　　馮江華回憶,“沒有任何可以借鑒的資料,也缺少研發測試用的相關設備”,株洲所只能“摸著石頭過河”,不少數據仍要依靠比較原始的笨辦法。“比如說,電機升溫試驗一做就是五六個小時,電機溫控數據就人工全程蹲守來記錄,這樣來慢慢積累。”馮江華稱。

　　研發團隊成立8年后,也就是2011年底,株洲所永磁牽引系統在沈陽地鐵2號線成功裝車,實現了國內軌道交通領域的首次應用,結束了中國鐵路沒有永磁牽引系統的歷史。株洲所也成為我國唯一掌握自主永磁牽引系統全套技術的企業。截至2015年5月底,沈陽地鐵2號線已無故障載客運營7萬公里。