高铁跑得快、跑得好,关键在于“心脏”和“大脑”,也就是动力和控制。
中国中车集团有限公司首席科学家冯江华就是为高铁打造“心脏”和“大脑”的人。从“中华之星”“和谐号”再到“复兴号”,在长达30多年的时间里,冯江华和他所在的团队攻克了众多“卡脖子”技术难题,推动轨道交通关键技术迭代升级,让中国高铁站在了世界高铁技术巅峰。
6月19日,国务院新闻办公室举行“新征程上的奋斗者”中外记者见面会。冯江华作为中国高铁领域从业者代表之一出席,讲述了中国高铁从“跟跑”到“领跑”的故事。
1989年,冯江华进入中车株洲所工作时,中国铁路技术仍处于“绿皮车时代”。1997年开始,国家部委立项支持高速列车自主研制,冯江华组建了国内最早的电力牵引高性能交流传动控制技术研究与工程实践团队,成功打造了中国第一代交流牵引与控制系统平台,支撑“中华之星”,也就是我国首列自主设计的高速列车创造了当时的“中国铁路第一速”——321.5公里/小时。
2013年,国家确立开始研发“复兴号”动车组,冯江华受命主持研发牵引与控制系统。按照规划,“复兴号”要以时速350公里的商业运行速度运行,这在国际上并没有先例。冯江华带领团队奔赴路局、动车段调研,跟车、测量,采集工况数据,分析、处理技术难题,打造了完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台,使复兴号的速度、加速度、牵引动力等关键指标领先国际同行。至今,“350公里/小时”都仍是轨道交通装备商业运行的最快速度。
2021年,国家启动CR450科技创新工程,提出更高速、更安全、更环保、更节能、更智能、更自主、更可持续、系统更优8个“更”的顶层要求。这些硬指标,决定了CR450动车组必须拥有一颗更强劲还更省电的“心脏”。冯江华及其团队研制的永磁牵引技术,成为破题关键。
永磁牵引是新一代电力牵引的一种新模式,绿色高效、功率密度大,是更高速列车的必然选择。大功率永磁牵引技术属于前瞻性核心技术,没有任何可以借鉴的资料。我国在这方面技术还不成熟,更先进的永磁牵引技术更是空白。当时,国际上已有样机投入了实验。中国能不能弯道超车,由“追赶者”变为“引领者”,冯江华和他的团队面临巨大挑战和压力。
“从零开始,打一场技术破局之战。”冯江华告诉记者,在研发过程中,他们遇到了很多难题和挑战。比如,我国首列时速350公里的永磁高铁在试验过程中,由于试验线路坡道长、坡道大,控制系统长时间处于满手柄牵引、满手柄制动的极限工况。在这个条件下,电机温度飙升,逼近安全极限。为了攻克这一难题,他们把办公场地搬到了实验室和铁路线上,日以继夜奋战了3个多月,不断优化电机设计参数和控制策略,不断开展方案对比,不断开展试验研究和考核,最终重新装车,通过了严苛的线路考核,电机平均温升下降了30多度。
现在,他们研发的永磁牵引技术已经在城轨车辆、新能源汽车等领域大面积推广运用。2024年12月29日,CR450动车组样车在北京发布,首次实现了大功率永磁牵引等技术在时速400公里高速列车上的创新应用,与现有的“复兴号”列车相比,牵引功率提升了20%,重量反而下降了20%。这标志着中国高铁开启了“永磁时代”,实现了从“追赶者”到“引领者”的跨越。
“回顾科研生涯,研发之路虽然充满挑战和未知,我和团队始终坚守自主创新的信念、建设交通强国的初心,用行动助力中国高铁持续领跑,为科技自立自强和交通强国建设贡献力量。”冯江华说。
文/北京青年报记者 董鑫
编辑/樊宏伟