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京雄城际或将采用永磁高铁列车 正探讨可行性
2018-10-20 07:11:41 来源: 新京报
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  京雄城际或将采用永磁高铁列车

  目前正探讨在京雄城际采用永磁高铁方案的可行性;永磁高铁已完成30万公里性能测试

  日前,中车四方公司副总工程师孟冬华在2018中国永磁驱动技术研讨会上表示,我国永磁高铁列车已经完成30万公里性能测试,目前正探讨在京雄城际采用永磁高铁方案的可行性。

  记者了解到,我国是世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家。永磁牵引技术的地铁列车已经在多个城市地铁线路运行,但是基于永磁牵引技术的高铁尚未商用。作为雄安新区首个重大项目的京雄城际今年2月开工,北京段明年9月开通,新机场至雄安段预计将于2020年底投入使用。

  释疑1

  何为永磁电机驱动列车?

  转速和定子的频率时刻同步,比异步电机要节能

  中车株洲电力机车研究所总工程师冯江华介绍,之所以叫永磁高铁,因为用的是永磁电机,此前的高铁列车用的都是异步电机。

  简单来说,电机是要靠电磁力驱动,所以需要有磁场。异步电机是通过吸收无功电流来建立磁场,但是转子的转速低于旋转磁场的转速,所以称异步电机。

  冯江华说,永磁电机转子的转速和定子的频率是时刻同步的。而用来建立磁场的电流也会有损耗,所以永磁电机比异步电机要节能。

  那么,为什么以前不大量使用永磁电机?

  因为找不到合适的永磁体。大家日常生活中都会接触磁铁,但是磁铁的磁性(磁能积)用于大功率的电机是远远不够的,直到发现了稀土永磁。

  钢铁研究总院首席专家董生智介绍,现在大量使用的稀土永磁材料钕铁硼是80年代出现,价格相对较低,但是磁性高。“我国稀土永磁材料已实现产业化,过去与日本、欧洲有比较大的距离,现在在任何一方面已经不落后于他们了。”董生智说。

  释疑2

  永磁高铁测试结果如何?

  完成了30万公里运用考核,比既有高速动车组能耗减少10%

  据孟冬华介绍,2015年2月,铁路总公司下发了《时速350公里基于永磁电机牵引动车组技术条件》。永磁高铁课题采用了产学研相结合的模式,中车四方公司作为课题承担单位,合作单位包括浙江大学、中车株洲所旗下公司时代电气等。

  2014年-2015年,永磁高铁通过了设计方案评审并在青岛四方下线了我国第一台永磁高铁样车。

  此后,试验合格完成验收后,2016年12月起,永磁高铁样车开始了漫长的测试,截至今年6月,永磁高铁样车完成了30万公里运用考核,并完成了分解检查。

  中车株洲电力机车研究所总工程师冯江华介绍,测试时实现和复兴号相同的运行速度350公里每小时,测试显示,永磁高铁比复兴号动车组效率高,永磁高铁运行比既有的高速动车组能耗减少10%。

  孟冬华具体介绍,永磁牵引高速动车组在大西线测试时,弯道、隧道等线路条件较差的情况下,仍比CRH380A(时速380公里级别高速动车组)在沪杭线的测试更节能。2017年6月,永磁牵引高速动车组和CRH380A动车组在成渝线进行了能耗对比测试,其中长距离、大站停的工况,整车节能约8.4%,停站次数比较多的工况整车节能约10%。

  释疑3

  永磁与和谐号有何区别?

  轴距由2500mm增至2600mm,需装备动力系统的车厢变少了

  孟冬华介绍,永磁高铁设计的样貌跟CRH380A类似,断面、主结构和车头都跟和谐号类似,“主要是考虑乘客对现有高铁相貌已经接受。”

  不过,永磁高铁列车还是有变化的,比如轴距由2500mm增加到了2600mm。更大的变化是,使用永磁电机后,需要装备动力系统的车厢变少了。

  “一组8车厢的动车组,原来是需要6节车厢装备动力,采用永磁同步牵引系统后,则只需要4节车厢装备动力即可,这样减少了动拖比(即指一列固定编组的列车中,动力车与无动力车的比例),即以前是6动2拖,永磁高铁只需要4动4拖,节省2辆动车的牵引系统成本。”孟冬华说。

  在孟冬华看来,永磁牵引系统在功率密度、节能等方面优势明显,国外轨道交通领域也正在进行推广应用。我国拥有世界最大的铁路网,因而高速列车节能降耗尤为重要。永磁高铁具有损耗底、效率高的优点,未来必将得到产业化推广。

  释疑4

  永磁技术应用前景如何?

  将应用到电动汽车、磁浮交通领域

  据介绍,目前,永磁驱动技术在轨道交通、风力发电、中央空调等工业领域都有运用。中国工程院院士刘友梅认为,永磁驱动将推进我国储能式交通,中低速磁浮交通、高速磁浮交通,以及虚拟智轨列车的发展。

  此外,永磁驱动还有一个重要的应用领域,那就是正在发展的新能源汽车业。

  新能源汽车专家、中国工程院院士孙逢春认为,新能源汽车将来要求轻量化,必须做永磁驱动。“永磁电机体积小、效率高、重量轻,已经是大家的共识”。

  “去年我国新能源汽车销量是77.7万辆,连续三年排名世界第一,占世界产销量50%以上。这么多的新能源汽车,配制电机驱动系统主要是国产的,电机以永磁电机为主,异步电机已经占很小的部分。”中车株洲所首席专家郭淑英介绍,除了集中驱动之外,现在永磁轮毂电机也成为研发热点,因为采用轮毂电机以后,车辆可以腾出很大空间。

  所谓永磁轮毂电机,就是将电机装在轮子上。“不过,现在因为成本问题,永磁轮毂电机还没法在公交车或者民用车上使用,但是在特定使用场合有一定的应用市场,比如机场摆渡车、军用车辆等。”郭淑英说。

  ■ 背景

  长沙投入运营首列永磁地铁

  虽然永磁高铁还未真正投入运营,但是永磁地铁却进入人们生活已有2年之久。

  记者了解到,2003年,中车株洲所在国内率先开展轨道交通领域的永磁同步牵引系统研究。2016年,全国首列永磁地铁在长沙地铁1号线正式投入载客运营。

  据长沙轨道交通总经理周晓明介绍,目前这列永磁地铁列车已经安全运营23万公里,总体安全可靠、噪音低、节能,经过测试,运行期间节能率超过30%。

  据长沙轨道交通集团副总工程师肖利君介绍,“永磁牵引列车载客运营一年后,运行里程约10万公里的时候进行了返厂解体检查。解体后的电机,经检验一些指标均无变化,据我们观察的现象,电机永磁材料没有失磁现象。”

  除了长沙地铁1号线,冯江华介绍,他们已经同十几个城市的地铁线路签订了永磁牵引技术合同,正在逐步交付阶段。目前,北京地铁八号线、天津地铁六号线的“永磁地铁”已具备载客运营资质。

  此外,厦门、深圳、宁波、佛山等城市也即将开展“永磁地铁”的应用。9月8日,中车时代电气下线了第10000辆城轨牵引系统,这台牵引系统采用了永磁牵引,将应用到宁波地铁四号线上。

  记者 李玉坤

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