1、中國高鐵節能神器：永磁牽引中國高鐵用了什么節能神器：永磁牽引時代來臨2015 年 06 月 23 日 16:35中國經濟周刊裝載株洲所核心部件的 CRH380A 動車組示意圖“誰擁有永磁牽引系統，誰就擁有高鐵的話語權”【發現中國原創技術】中國高鐵用上了世界最先進的牽引技術中國經濟周刊 記者 曹昌 見習記者 李永華湖南株洲報道歷時 11 年，累計 1000 萬次試驗，積累 150G 數據，耗資 1 億元，中國中車(21.43,)旗下株洲電力機車研究所有限公司(下稱“株洲所”)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(下稱“永磁牽引系統”)，掌握完全自主知識產權，成為中國高鐵制勝市場的

2、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

3、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

4、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

5、，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 20

6、15 年 5 月底，沈陽地鐵 2 號線已無故障載客運營 7 萬公里。“這一次，我們搶坐了頭把交椅。”馮江華告訴記者， 2011 年，株洲所受命參與國家“863 計劃”之“高速鐵路重大關鍵技術及裝備研制重點項目”，承擔高速動車組用永磁牽引系統的研發工作。從“小功率”轉向“大功率”，從“地鐵用”轉向“高鐵用”，株洲所面臨著新的難關。株洲所首席設計專家李益豐對中國經濟周刊稱， 沈陽地鐵用的永磁同步電機功率是 190kW，而用于時速 500 公里高速動車組的電機功率高達 690kW，且始終是高速運行狀態，對牽引系統的穩定性、可靠性等各方面都提出了極大的挑戰，“對電機設計的挑戰就像是爬完衡山，又去攀登珠

7、峰”。盡管如此， 株洲所卻提前完成任務。2013 年 12 月，株洲所成功開發出可用于時速 500 公里高鐵動車的電機， 2014 年 10 月在青島四方股份公司成功裝車考核。“順利的話，中國高鐵很快就能全面用上永磁牽引系統，不僅更節能，也更穩定，更安全。”李益豐稱。“節能神器”：讓高鐵電機功率提高 60%丁榮軍對中國經濟周刊介紹，2014 年，株洲所的牽引系統在城市軌道列車市場占有率達 57%，今后將逐步以永磁牽引系統取代異步電機系統。株洲所下屬的時代電氣公司副總經理兼總工程師劉可安說：“高效節能是永磁牽引系統最突出的優勢。”數據顯示，株洲所研發的 690kW 永磁同步電機，比目前主流的異步

8、電機功率提高 60%，電機損耗降低 70%。根據沈陽地鐵 2 號線的實際運行數據，劉可安算了一筆賬：一條地鐵每年可節能折合 400 萬元，“這就是利潤，哪家單位會不愿意用？”劉可安拿出的一份業內分析報告顯示：到 2020 年前后， 全國將建設約 100 條城市軌道交通線路。如果新建線路 60%采用永磁牽引系統，預期的產值將達到 100 億元，全國每年新線運營能耗將節約 2.4 億元。永磁系統在中央空調領域也展現出極強的替代優勢。基于永磁變頻傳動系統的中央空調可實現節能 40%。一臺240kW 的中央空調，若每年運行 4 個月，一年至少可節約用電 11.52 萬度。按全國 40000 臺中央空調

9、測算，則一年即可節約用電 46 億度，少排放 46 萬噸二氧化碳。自 2009 年啟動研發以來，株洲所成功研制了世界上第一套中央商用空調永磁高速直驅系統，成為國內外唯一一家中央空調永磁驅動系統的供應商。截至 2015 年 4 月底， 株洲所永磁系統在中央空調上已應用 400 多套。在今年 4 月的中國制冷展上，格力電器(57.87)就將裝載永磁同步變頻熱泵離心機的中央空調作為其高端產品推向市場。永磁牽引系統的高效節能，讓株洲所在電動汽車、風力發電、100%低地板現代有軌電車等領域也占據了市場競爭的高點。馮江華稱，永磁牽引系統的研發與產業化應用還在起步階段，“今后，株洲所一方面是縱向上深化和細化

10、技術研發， 另一方面是橫向上不斷擴展永磁牽引技術的應用領域， 實現全面布局和持續領先。”專家點評中國工程院院士劉友梅：永磁同步牽引系統是我國高鐵技術升級的典范世界軌道交通車輛的電力牽引系統技術在經歷了“直流傳動牽引系統”向“交流傳動牽引系統”發展后，目前正在由“感應異步傳動”朝“永磁同步傳動”發展。永磁同步牽引系統因其高效率、高功率密度的顯著優勢，代表了當前提倡節能減排、綠色環保的技術發展趨勢，成為各大發達國家競相研究的技術熱點，是花錢也買不到的核心技術。中國中車株洲電力機車研究所成功自主開發了高速列車永磁同步牽引系統，使我國成為世界上少數幾個掌握高鐵永磁牽引系統技術的國家之一。該永磁同步牽引

11、系統的電機額定效率達到了 98%以上，將電機損耗降低至原來的三分之一，顯著降低了高速列車的牽引能耗。在我國能源日益緊張，社會迫切需求“綠色交通”的大背景下，永磁同步牽引系統成為了我國高速鐵路技術升級的一個典范。為了早日趕上發達國家技術水平，我們在研制時主動提高了目標株洲電力機車研究所有限公司副總經理 馮江華技術創新是企業賴以生存的支柱和持久發展的動力。2003 年，我們即著手開展永磁同步牽引系統的基礎研究。當時永磁技術在國外尚處于起步階段，技術完全保密，對 外嚴格封鎖技術轉讓。我們只能從零起步，摸著石頭過河， 開展了大量理論分析、仿真研究和三維虛擬設計等，經歷 不下百萬次的地面試驗，積累了數百

12、 G 的硬盤數據，于2011 年成功研制了我國首套軌道交通永磁同步牽引系統， 并且在沈陽地鐵 2 號線列車上成功實現裝車試驗，這也是永磁系統在國內軌道交通領域的首次應用。沈陽試驗的同一年，我們接到了國家“863 計劃項目” 開發高速動車組用 600kW 永磁同步牽引系統的任務。為了早日趕上發達國家的技術水平，在接到任務后，我們內部將研制的目標提高到了 690kW。三年的堅守與付出，最終換來成功的喜悅。牽引系統性能的優劣決定了列車的技術水準。此次我們開發的高速動車組 690kW 永磁同步牽引系統使我國高速鐵路擁有了世界上最先進的牽引技術，有力地提升了我國高速鐵路的技術水平，再次向世界表明我國高速

13、鐵路完全具備自主創新的技術能力。更加關鍵的是，永磁驅動技術不僅在軌道交通領域引發了技術革命，而且還是新能源汽車、超高速永磁驅動離心商用空調、風力發電等領域的核心技術，是我們高端裝備技術進步的基石。日本欲借超導磁懸浮壓制中國高鐵2015 年 06 月 23 日 09:27新華社獨家|日本欲借超導磁懸浮壓制中國高鐵日本鐵路東海公司最近再次進行超導磁懸浮高速列車載人試驗，創造了時速 603 公里的世界高鐵最高速度，打破了該公司此前創下的 590 公里的世界紀錄，引起媒體和國際鐵路行業的高度關注。近年來，中國與日本在國際高速鐵路建設及相關設備出口市場的競爭加劇。目前日本已經掌握了世界上行駛速度最快的超

14、導磁懸浮高速鐵路技術，并正在建設世界上首條城際超導磁懸浮高速鐵路。日本有關方面認為，這是其他國家目前尚不具備的技術優勢，一旦實現超導磁懸浮高鐵技術的首次出口，就有望成為日本今后爭奪國際高鐵市場份額的巨大潛能。【向美國無償提供磁懸浮技術】美國是發達經濟體中計劃修建高速鐵路里程數量最多的國家。日本國土交通省官員認為，如果美國能夠在世界上率先采用日本的超導磁懸浮高鐵技術，無疑具有極佳的示范作用，有望大大地促進超導磁懸浮高鐵技術的向海外輸出的進程，加快實現日本政府制定的“基礎設施出口戰略”。去年以來，日本動用各種人脈、組織等資源，積極向美國推銷超導磁懸浮高鐵，并建議美國政府計劃修建的華盛頓至波士頓之間

15、的高鐵采用超導磁懸浮技術，建設美洲大陸的第一條時速超過 500 公里的高速鐵路。日本方面表示，這條磁懸浮高鐵可分期建設，一期工程從華盛頓到巴爾的摩，二期從巴爾的摩修建到紐約，最后從紐約修建到波士頓，全長 730 公里。為了讓美國能夠考慮引進超導磁懸浮技術，日本方面開出了非常優惠的條件：首先，不收取技術專利費，無償提供超導磁懸浮高鐵所有的技術和運營管理方式；在建設資金方面，通過日本政府系統的“國際協力銀行”提供建設總費用 50%以上的低息貸款，從技術和資金兩國層面來減輕美國的負擔，激發建設方的興趣。日本首相安倍晉三也利用各種機會向美國推行超導磁懸浮高鐵技術。安倍在去年日美首腦會談中就直接向美國總

16、統奧巴馬建議美國引進超導磁懸浮高鐵技術。安倍還邀請并親自陪同美國駐日本大使卡洛琳肯尼迪試乘了超導磁懸浮列車。事后，卡洛琳還答應安倍將試乘后的舒適感覺轉告給奧巴馬。為了能夠打開巨大的美國高鐵建設市場，日本還收購了美國馬里蘭州一家已經停工多年的鐵路公司，將這家鐵路公司改組成在美國推銷超導磁懸浮高鐵的據點，并邀請奧巴馬的密友、前民主黨參議員領袖托馬斯達施勒以及布什政府時期的國防部副部長理查德勞利斯、美國富豪考夫曼家族等美國政界以及知名人士為顧問，游說美國政府引進超導磁懸浮高鐵。另外，日本政府和民間企業還聯合成立了“海外交通與城市開發支援機構”和 “國際高速鐵路協會”，官民一體促進日本磁懸浮以及新干線

17、等高鐵技術和設備的出口。【時速超 500 公里高鐵將橫空出世】設計運行時速 505 公里(最高時速可達 603 公里)的世界第一條超導磁懸浮高速鐵路 2014 年 12 月 17 日在東京品川和名古屋同時舉行開工典禮，并正式動工興建。所謂的超導磁懸浮技術，就是通過超導磁鐵和軌道線圈的正負極的排斥作用，使列車懸浮在距離軌道 10 厘米左右的位置，實現無輪軌摩擦阻力運行的技術。這條超導磁懸浮高速鐵路北起東京品川至新大阪，工程分兩期建設。第一期工程從東京品川到日本中部城市名古屋，建設工期預計 13 年，計劃于 2027 年建成通車。第二期工程從名古屋到新大阪，計劃在 2045 年之前建成營業。整個工

18、程預計耗資將超過 9 萬億日元(約合 730 億美元)。日本從 1962 年開始研究磁懸浮高速列車，1972 年成功實現列車的超導懸浮行駛，1973 年日本政府制定了有關建造磁懸浮高速鐵路的基本計劃。截止到 2007 年 8 月，磁懸浮列車在山梨試驗線上累計行駛了 30 萬公里，試乘者超過5 萬，載人行使最高時速達到 581 公里，磁懸浮高鐵技術基本成熟，可以進入實際建設利用階段。2014 年 10 月，日本交通運輸省批準日本鐵路東海公司的開工建設。從 1962 年正式開始研究超導磁懸浮高鐵技術到正式動工興建，先后經過了 52 年的漫長歲月。這條磁懸浮高速鐵路建成運營之后，將大大節省從東京到名

19、古屋的時間，屆時只需 40 分鐘就可以跑完現行高鐵需要 1 小時 30 分鐘的路程。【成本昂貴 出海不易】盡管日本從首相到有關方面人士都在大力推銷超導磁懸浮高鐵，但成效如何尚難以預料，至少目前還未出現有意向引進超導磁懸浮高鐵的國家。超導磁懸浮雖然具有高速、平穩、舒適的優勢，但造價昂貴，投資額巨大，建設周期長、盈利前景不明朗等不確定因素，導致相關方面難以做出采用超導磁懸浮高鐵技術的決定。日本正在修建的從東京至名古屋的超導磁懸浮高鐵， 全程 286 公里，初步建設預算為 55235 億日元，按編制預算當時的匯率計算，大約相當于 550 億美元，每公里的建設費用接近 2 億美元，比起平均每公里造價不

20、到 0.5 億美元的中國高鐵，約高出 3 倍，且僅僅 286 公里的線路建設周期需要 13 年。日本媒體認為，受建設成本昂貴、投資總額巨大等因素影響，日本的超導磁懸浮高鐵出口前景不樂觀。日本鐵路東海公司說，如果美國大量引進磁懸浮高鐵， 就能夠借助量產效應就可以降低超導磁懸浮系統、軌道以 及車輛的造價，有望較大幅度降低成本。由于日本國內市 場有限，出口包括超導磁懸浮高鐵技術和相關設備在內的 高鐵技術和設備，是日本有關方面收回研究開發投資，維 持和發展超導磁懸浮高鐵技術優勢不可或缺的條件，也將是振興日本經濟的重要一環。相關新聞日本欲借磁懸浮壓制中國高鐵 無償向美提供技術日本在亞洲與中國搶高鐵大單 日官員稱純粹為攪局日本在亞洲與中國搶高鐵大單 官員稱政府沒錢中國高鐵將出口德國躋身一流行列 向高品質邁步德國將大規模進口中國高鐵 稱質量已今非昔比時速 350 公里高鐵有了中國標準 自主知識產權2015 年 06 月 30 日 15:56央視【時速 350 公里高鐵有了中國標準】今天，具有完全自主知識產權的時速350 公里動車組下線，在中國鐵道科學研究院正式展開實驗工作。350 公里高鐵終于有了中國標準！下一階