????????在CRH380A家族中，有一位特殊的朋友——搭載永磁電機(jī)的CRH380AN-0206。近日，這位特殊的朋友在成都局管內(nèi)開(kāi)始了載客運(yùn)營(yíng)。

????????CRH380AN-0206的與眾不同之處在于牽引電機(jī)方面。今天，通通就來(lái)和大家聊聊這列車(chē)和永磁電機(jī)的那些事兒。

CRH380AN動(dòng)車(chē)組小檔案

車(chē)組號(hào)解讀

• CRH代表和諧系列中國(guó)高速鐵路動(dòng)車(chē)組

• 380A代表四方動(dòng)車(chē)組平臺(tái)，最高試驗(yàn)速度大于380Km/h，最高運(yùn)營(yíng)速度大于300Km/h

• N代表永磁電機(jī)

• 0代表檢測(cè)、試驗(yàn)等特殊用途或非國(guó)鐵控股企業(yè)采購(gòu)

• 2代表中車(chē)青島四方股份有限公司生產(chǎn)

• 06代表序列號(hào)

????????值得注意的是，CRH380AN-0206下線時(shí)的車(chē)組號(hào)為CRH380A-0206，國(guó)家鐵路局頒發(fā)其“準(zhǔn)生證”的時(shí)候?qū)⒋钶d永磁電機(jī)的CRH380A定型為CRH380AN，0206也是目前CRH380AN家族中的唯一一個(gè)成員。

編組構(gòu)成

????????CRH380AN共有8節(jié)車(chē)廂，車(chē)內(nèi)布局與統(tǒng)型CRH380A動(dòng)車(chē)組完全相同。外觀方面，列車(chē)的受電弓分別位于04車(chē)和05車(chē)，這樣的受電弓布置與CRH380AJ動(dòng)車(chē)組相同，而統(tǒng)型CRH380A動(dòng)車(chē)組的受電弓均布置于04車(chē)和06車(chē)。

????????要不是刻意去觀察車(chē)組號(hào)與車(chē)頂高壓部件的細(xì)節(jié)，或是辨別牽引電機(jī)的聲響，你可能根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)這列車(chē)的不同之處。

????????CRH380AN動(dòng)車(chē)組最高運(yùn)行時(shí)速為300km/h，由4節(jié)動(dòng)力車(chē)(02、04、05、07車(chē))與4節(jié)拖車(chē)組成，每節(jié)動(dòng)力車(chē)均有4臺(tái)最大功率600Kw的永磁電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)各個(gè)車(chē)輪，動(dòng)力車(chē)轉(zhuǎn)向架依舊保留齒輪傳動(dòng)裝置?？梢园l(fā)現(xiàn)，列車(chē)在動(dòng)拖布局上與CR400“復(fù)興號(hào)”系列動(dòng)車(chē)組相同。

永磁電機(jī)有什么優(yōu)勢(shì)？

????????在說(shuō)永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)之前，通通先和大家科普一下軌道交通裝備牽引電機(jī)的演變歷程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，牽引電機(jī)經(jīng)歷了直流、交流異步、永磁同步三大發(fā)展階段。

????????直流電機(jī)，顧名思義，就是采用直流電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，基本原理大家可以在中學(xué)物理課本上看到。直流電機(jī)易于調(diào)速，但維護(hù)成本較高，我國(guó)的韶山系列電力機(jī)車(chē)均采用直流電機(jī)牽引。

????????交流異步電機(jī)，采用交流電驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于交流電的頻率，不過(guò)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)低于交流電頻率的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，因此得名交流異步電機(jī)。交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易維護(hù)，近年來(lái)隨著交流電變頻技術(shù)高速發(fā)展得以在調(diào)速要求高的軌道交通裝備上使用。前些年我國(guó)的交流電變頻技術(shù)較為落后，通過(guò)消化吸收再創(chuàng)新的方式研發(fā)和諧系列動(dòng)車(chē)組與電力機(jī)車(chē)，其中一個(gè)重要目標(biāo)就是掌握交流電變頻技術(shù)。

????????永磁電機(jī)，全稱(chēng)永磁同步電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，電機(jī)定子布置線圈繞組，這樣的布置方式與交流異步電機(jī)正好相反。永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)如下：

• 效率高：最大效率能達(dá)到98%，意味著電機(jī)更加節(jié)能，電機(jī)發(fā)熱量也更小。

• 能量密度大：在相同體積下，相對(duì)于交流異步電機(jī)與永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)，永磁電機(jī)能輸出更高的額定功率；反之，在指定的功率需求下，永磁電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更小的體積和更輕的重量。

• 起步扭矩更大：永磁電機(jī)起步時(shí)可以輸出比其他類(lèi)型相同功率電機(jī)更大的扭矩，簡(jiǎn)單理解就是起步加速更快。

• 噪音低：更低的噪音，提升舒適性。

CRH380AN的效益如何？

????????在CRH380AN-0206正式投入運(yùn)營(yíng)之前，其已經(jīng)在四川境內(nèi)完成了30萬(wàn)km的運(yùn)用考核。通通在也參考了相關(guān)論文[1]，這里和大家做一些對(duì)比。

????????CRH380AN-0206動(dòng)車(chē)組的研制重點(diǎn)是對(duì)永磁電機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試，因此在轉(zhuǎn)向架的方面沒(méi)有做出重大改動(dòng)（軸距略有變化）。列車(chē)搭載永磁電機(jī)后，由于功率和扭矩大大增加，配套的齒輪箱和車(chē)軸也需要增加強(qiáng)度（齒輪箱的傳動(dòng)比和統(tǒng)型CRH380A略有不同），因此列車(chē)未實(shí)現(xiàn)減重，甚至整列車(chē)比統(tǒng)型CRH380A還重了20噸左右。

????????不過(guò)，得益于永磁電機(jī)的大扭矩，在車(chē)輛增重的情況下，CRH380AN的0～40km/h加速度達(dá)到了0.510m/s2，較統(tǒng)型CRH380A更快。

????????根據(jù)CRH380AN的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，在長(zhǎng)距離、大站停的工況下，整車(chē)節(jié)能8.4%，牽引性能節(jié)省9.3%；在停站次數(shù)較多的工況下，整車(chē)節(jié)能10%，牽引系統(tǒng)節(jié)能11%。通過(guò)試驗(yàn)證明，搭載永磁電機(jī)的動(dòng)車(chē)組的綜合節(jié)能率達(dá)到10%，顯著降低了動(dòng)車(chē)組的牽引能耗。

總結(jié)與展望

????????說(shuō)了這么多，通通相信大家也對(duì)搭載永磁電機(jī)的動(dòng)車(chē)組有了一定的了解。相比搭載交流異步電機(jī)的動(dòng)車(chē)組來(lái)說(shuō)，搭載永磁電機(jī)的動(dòng)車(chē)組更加節(jié)能。

????????CRH380AN的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)掌握了基于永磁電機(jī)牽引系統(tǒng)動(dòng)車(chē)組的相關(guān)制造技術(shù)，也為未來(lái)新造搭載永磁電機(jī)的動(dòng)車(chē)組提供了技術(shù)支撐?？v觀世界，目前掌握該技術(shù)的國(guó)家并不多，可以說(shuō)是中國(guó)高鐵發(fā)展的一大里程碑了。

????????待永磁電機(jī)技術(shù)成熟后，在轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)上也有更好的靈活度，這為可變軌距動(dòng)車(chē)組列車(chē)的設(shè)計(jì)提供了相當(dāng)大的便利。或許，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的可變軌距動(dòng)車(chē)組列車(chē)與新一代準(zhǔn)高速電力機(jī)車(chē)等新型軌道交通裝備，也會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)在大眾的視野中。有消息指四方廠正在研制的京雄智能動(dòng)車(chē)組或?qū)⒋钶d永磁電機(jī)，通通還是十分期待的。

????????如果你有幸坐到了這列CRH380AN，別忘了，它的背后承載了無(wú)數(shù)科研人員的汗水。

????????想了解更多有關(guān)交通的知識(shí)？歡迎持續(xù)關(guān)注“通行線”，我們下回再聊。

參考資料

[1]?吳冬華,孫傳銘. 基于永磁電機(jī)牽引系統(tǒng)高速動(dòng)車(chē)組的研制[J]. 機(jī)車(chē)電傳動(dòng),2019(01):35-39.

我們的其他文章

本文作者

Land Cruiser

deidei?| 配圖

didi7?| 配圖

didi7?|?編輯

本文部分內(nèi)容引用自相關(guān)論文