火车跑得快,全靠车头带,牵引系统被称为轨道交通车辆的“心脏”,是列车最重要的动力来源,它决定了车辆的速度、能耗与性能,高效的牵引系统已经成为了轨道交通节能降耗的关键。
永磁同步牵引系统
全球轨道交通车辆牵引系统技术,经历了直流、交流、永磁三个发展阶段,永磁同步牵引系统因为高效率、高功率的显著优势,在当前提倡节能减排、绿色环保的趋势下,正在逐步取代传统的异步牵引系统,成为下一代轨道交通列车牵引系统的研制方向。
作为轨道交通车辆的核心技术之一,永磁牵引系统在全球也仅有少数国家具备生产实力,其技术转让受到严格限制,花钱都买不到。早在上世纪90年代,国外就开始研究永磁牵引系统。
1993年,日本研制了第一台RMT1型永磁同步直驱牵引电机,1998年,德国西门子公司研制了抱轴式直驱永磁同步电机,并在每小时330公里的运行速度下进行了试验。法国的阿尔斯通公司也在2007年开发出用于轻轨和高速列车的永磁同步牵引系统。
我国对永磁同步牵引系统的研发相对较晚,面对国外的技术保密, 2003年,中车株洲所从零开始,组建了国内首个永磁牵引系统研发团队,从此逐渐追赶上国外先进水平。
2011年,我国自主研发的永磁牵引系统率先在沈阳地铁2号线第20列车上装车运行,虽然只装载了这列车12个电机中的一台,但是也结束了中国在轨道交通领域没有永磁牵引系统的历史,此后应用规模不断扩大。
在城市轨道交通中成功应用后,2015年,我国自主开发的永磁牵引系统首次装载进入高铁,在3年间,完成了30万公里的运行考核。标志着我国成为世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家。
2016年,长沙地铁1号线,在整列车辆全部装载了永磁牵引系统,成为国内首列投入商业运营的永磁牵引轨道交通列车,从此中国城市轨道交通进入“永磁时代”。
永磁牵引系统除了可以提高列车牵引功率和节能降耗外,还可以减少列车全生命周期的运维成本。根据长沙地铁1号线运营测试结果显示,相比传统异步牵引系统列车,永磁牵引系统的综合能耗最高可降低约30%。
以最高速度每小时80公里的B型地铁列车为例,按每列车六节编组算,每年运营里程约为12万公里,每公里能耗为11度,按照0.8元每度的电费进行计算,每列车每年用电量约为132万度,电费约为105万元。
若列车采用永磁牵引系统,每列车每年可节约电费在30万元以上,3年即可收回更系统的成本,如果按30年全生命周期计算,每列车效益高达945万元,远高于牵引系统本身的采购价格,经济效益非常明显。
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