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目前正探討在京雄城際采用永磁高鐵方案的可行性；永磁高鐵已完成30萬公里性能測試

日前，中車四方公司副總工程師孟冬華在2018中國永磁驅(qū)動技術(shù)研討會上表示，我國永磁高鐵列車已經(jīng)完成30萬公里性能測試，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，我國是世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家。永磁牽引技術(shù)的地鐵列車已經(jīng)在多個城市地鐵線路運行，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)首個重大項目的京雄城際今年2月開工，北京段明年9月開通，新機場至雄安段預(yù)計將于2020年底投入使用。

釋疑1

何為永磁電機驅(qū)動列車？

轉(zhuǎn)速和定子的頻率時刻同步，比異步電機要節(jié)能

中車株洲電力機車研究所總工程師馮江華介紹，之所以叫永磁高鐵，因為用的是永磁電機，此前的高鐵列車用的都是異步電機。

簡單來說，電機是要靠電磁力驅(qū)動，所以需要有磁場。異步電機是通過吸收無功電流來建立磁場，但是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，所以稱異步電機。

馮江華說，永磁電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子的頻率是時刻同步的。而用來建立磁場的電流也會有損耗，所以永磁電機比異步電機要節(jié)能。

那么，為什么以前不大量使用永磁電機？

因為找不到合適的永磁體。大家日常生活中都會接觸磁鐵，但是磁鐵的磁性(磁能積)用于大功率的電機是遠遠不夠的，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)，價格相對較低，但是磁性高?！拔覈⊥劣来挪牧弦褜崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，過去與日本、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?！倍钦f。

釋疑2

永磁高鐵測試結(jié)果如何？

完成了30萬公里運用考核，比既有高速動車組能耗減少10%

據(jù)孟冬華介紹，2015年2月，鐵路總公司下發(fā)了《時速350公里基于永磁電機牽引動車組技術(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單位，合作單位包括浙江大學(xué)、中車株洲所旗下公司時代電氣等。

2014年-2015年，永磁高鐵通過了設(shè)計方案評審并在青島四方下線了我國第一臺永磁高鐵樣車。

此后，試驗合格完成驗收后，2016年12月起，永磁高鐵樣車開始了漫長的測試，截至今年6月，永磁高鐵樣車完成了30萬公里運用考核，并完成了分解檢查。

中車株洲電力機車研究所總工程師馮江華介紹，測試時實現(xiàn)和復(fù)興號相同的運行速度350公里每小時，測試顯示，永磁高鐵比復(fù)興號動車組效率高，永磁高鐵運行比既有的高速動車組能耗減少10%。

孟冬華具體介紹，永磁牽引高速動車組在大西線測試時，彎道、隧道等線路條件較差的情況下，仍比CRH380A(時速380公里級別高速動車組)在滬杭線的測試更節(jié)能。2017年6月，永磁牽引高速動車組和CRH380A動車組在成渝線進行了能耗對比測試，其中長距離、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

永磁與和諧號有何區(qū)別？

軸距由2500mm增至2600mm，需裝備動力系統(tǒng)的車廂變少了

孟冬華介紹，永磁高鐵設(shè)計的樣貌跟CRH380A類似，斷面、主結(jié)構(gòu)和車頭都跟和諧號類似，“主要是考慮乘客對現(xiàn)有高鐵相貌已經(jīng)接受。”

不過，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，使用永磁電機后，需要裝備動力系統(tǒng)的車廂變少了。

“一組8車廂的動車組，原來是需要6節(jié)車廂裝備動力，采用永磁同步牽引系統(tǒng)后，則只需要4節(jié)車廂裝備動力即可，這樣減少了動拖比(即指一列固定編組的列車中，動力車與無動力車的比例)，即以前是6動2拖，永磁高鐵只需要4動4拖，節(jié)省2輛動車的牽引系統(tǒng)成本。”孟冬華說。

在孟冬華看來，永磁牽引系統(tǒng)在功率密度、節(jié)能等方面優(yōu)勢明顯，國外軌道交通領(lǐng)域也正在進行推廣應(yīng)用。我國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，未來必將得到產(chǎn)業(yè)化推廣。

釋疑4

永磁技術(shù)應(yīng)用前景如何？

將應(yīng)用到電動汽車、磁浮交通領(lǐng)域

據(jù)介紹，目前，永磁驅(qū)動技術(shù)在軌道交通、風力發(fā)電、中央空調(diào)等工業(yè)領(lǐng)域都有運用。中國工程院院士劉友梅認為，永磁驅(qū)動將推進我國儲能式交通，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)動還有一個重要的應(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、中國工程院院士孫逢春認為，新能源汽車將來要求輕量化，必須做永磁驅(qū)動?！坝来烹姍C體積小、效率高、重量輕，已經(jīng)是大家的共識”。

“去年我國新能源汽車銷量是77.7萬輛，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，配制電機驅(qū)動系統(tǒng)主要是國產(chǎn)的，電機以永磁電機為主，異步電機已經(jīng)占很小的部分?！敝熊囍曛匏紫瘜＜夜缬⒔榻B，除了集中驅(qū)動之外，現(xiàn)在永磁輪轂電機也成為研發(fā)熱點，因為采用輪轂電機以后，車輛可以騰出很大空間。

所謂永磁輪轂電機，就是將電機裝在輪子上?！安贿^，現(xiàn)在因為成本問題，永磁輪轂電機還沒法在公交車或者民用車上使用，但是在特定使用場合有一定的應(yīng)用市場，比如機場擺渡車、軍用車輛等?！惫缬⒄f。

■ 背景

長沙投入運營首列永磁地鐵

雖然永磁高鐵還未真正投入運營，但是永磁地鐵卻進入人們生活已有2年之久。

記者了解到，2003年，中車株洲所在國內(nèi)率先開展軌道交通領(lǐng)域的永磁同步牽引系統(tǒng)研究。2016年，全國首列永磁地鐵在長沙地鐵1號線正式投入載客運營。

據(jù)長沙軌道交通總經(jīng)理周曉明介紹，目前這列永磁地鐵列車已經(jīng)安全運營23萬公里，總體安全可靠、噪音低、節(jié)能，經(jīng)過測試，運行期間節(jié)能率超過30%。

據(jù)長沙軌道交通集團副總工程師肖利君介紹，“永磁牽引列車載客運營一年后，運行里程約10萬公里的時候進行了返廠解體檢查。解體后的電機，經(jīng)檢驗一些指標均無變化，據(jù)我們觀察的現(xiàn)象，電機永磁材料沒有失磁現(xiàn)象。”

除了長沙地鐵1號線，馮江華介紹，他們已經(jīng)同十幾個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，北京地鐵八號線、天津地鐵六號線的“永磁地鐵”已具備載客運營資質(zhì)。

此外，廈門、深圳、寧波、佛山等城市也即將開展“永磁地鐵”的應(yīng)用。9月8日，中車時代電氣下線了第10000輛城軌牽引系統(tǒng)，這臺牽引系統(tǒng)采用了永磁牽引，將應(yīng)用到寧波地鐵四號線上。

記者 李玉坤