由中國南車集團株洲所研制的新一代高速列車永磁同步牽引系統(tǒng)，近日已成功通過國家鐵道檢測試驗中心的地面試驗考核。記者在株洲所最新了解到，首輛裝有永磁牽引系統(tǒng)的高鐵已經(jīng)在南車青島四方整車下線，接下來將進入考核試驗階段，最快3年后實現(xiàn)商業(yè)化運營。

        “原來一列8節(jié)車廂的列車，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，從而節(jié)省2節(jié)車廂的牽引系統(tǒng)成本”，負責高鐵永磁牽引系統(tǒng)研究的中國南車基礎與平臺研發(fā)中心副主任許峻峰介紹說，利用永磁電機高效率特點，可以提高列車牽引效率，節(jié)省大量電能，同時提高我國高鐵在節(jié)能、減排、安全、舒適等方面的綜合競爭優(yōu)勢。

        許峻峰說，由于牽引系統(tǒng)是機車的核心技術(shù)，雖然法、德、日等國家都在進行永磁牽引系統(tǒng)的研制，但一直對華實現(xiàn)技術(shù)封鎖，中國永磁在軌道交通上的研發(fā)雖然起步較晚，但目前已經(jīng)逐漸追趕上國外先進水平。株洲所此次永磁高鐵的下線，標志著我國成為世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家。

        1 牽引車減少至少省電10%

        “株洲所自2003年起進行永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)，至今已經(jīng)追趕上世界領先步伐，并且完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。”許峻峰說：“2011年開始進行永磁高鐵的研發(fā)，當時任務是600千瓦，但實際上我們做到了690千瓦”。

        許峻峰舉例稱，雖然目前單個的高鐵用永磁電機成本比現(xiàn)在普遍服役的交流異步電機成本增加約10%，不過由于永磁電機具有高功率密度的特點，通過節(jié)省動拖比（即指一列固定編組的列車中，動力車與無動力車的比例），比如一輛原來需要6動2拖的列車，在裝備了永磁電機后，只需要采用4動4拖就可以，其節(jié)省的2輛動車的牽引系統(tǒng)成本會使得安裝永磁電機的整列車牽引系統(tǒng)成本反而降低20%，另一方面可以利用永磁電機高效率特點，提高列車牽引效率，節(jié)省大量電能，降低列車的全壽命周期成本。

        “由于永磁發(fā)電機的功率可以比異步電機更大，所以在整個車跑起來的時候，電機要求的數(shù)量更少了，”許峻峰說：“如果保持同樣的動拖比，將提升整車的牽引能力。”

        據(jù)許峻峰介紹，一般來說，牽引系統(tǒng)能耗約占軌道交通系統(tǒng)總能耗的40%至50%。根據(jù)南車方面提供的數(shù)據(jù)稱，在沈陽地鐵測量中，永磁同步牽引系統(tǒng)相比于異步牽引系統(tǒng)可實現(xiàn)節(jié)能9.61%。

        經(jīng)測算，目前地鐵運營統(tǒng)計的數(shù)據(jù)是一列車平均每公里耗能為13度，按一列車每天平均跑250公里，一條線按20列車進行計算，則一條線一天耗能為65000度，如果電費按照0.85元/度電進行計算，如果2015年全國規(guī)劃建設的96條軌道交通線路全部采用永磁同步牽引系統(tǒng)，那么每年新線運營能耗將節(jié)約1.92億元。

        2 電機全封閉噪音低維護少

        永磁電機與異步電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的。許峻峰介紹說，異步電機，需要從定子側(cè)吸收無功電流來建立磁場，用于勵磁的無功電流導致了損耗的增加，降低了電機效率和功率因數(shù)，所以永磁電機比異步電機要節(jié)能。

        許峻峰介紹說，由于為了通風冷卻，地鐵用異步發(fā)電機是將線圈暴露在外的，需要定期將每臺電機的濾網(wǎng)進行一次清潔，如果不清潔，濾網(wǎng)堵塞會影響電機的散熱。而永磁發(fā)電機則使用全封閉式設計，更加安全可靠，此次株洲所研發(fā)的永磁發(fā)電機其絕緣技術(shù)結(jié)合了大功率機車和高鐵牽引電機絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，具有更高的絕緣可靠性，而全新的封閉式通風設計，則有效確保電機內(nèi)部冷卻系統(tǒng)清潔干凈，相對異步牽引電機維護更少，噪音低。

        許峻峰介紹說：“由于永磁牽引電機結(jié)構(gòu)和電磁方面的特點，其在地鐵現(xiàn)場應用過程中在低速時系統(tǒng)噪音明顯比異步電機低。整個系統(tǒng)噪音大概降低了3分貝左右。沒有濾網(wǎng)清潔這樣繁瑣的工作，系統(tǒng)的壽命周期成本也大大地降低了。”

        永磁可助高鐵更多走出“國門”

        株洲所副總經(jīng)理、總工程師，高鐵永磁牽引系統(tǒng)項目總設計師馮江華向記者介紹，牽引系統(tǒng)技術(shù)是高鐵的核心技術(shù)，永磁技術(shù)在國內(nèi)高鐵動力應用上的突