党的二十届三中全会提出,教育、科技、人才是中国式现代化的基础性、战略性支撑。浙江大学融媒体中心联合国内合作办公室、就业指导与服务中心及各院系,策划推出“逐梦中国式现代化”融媒体行动,在路上探秘硬核科技,在现场讲述育人故事,在一线感受新质生产力,共同记录浙大师生奔赴中国式现代化的铿锵足音。
第一期,我们搭乘中国首列永磁电机牵引的高速列车,感受中国式现代化开路先锋的浙大速度。
中国高铁
中国式现代化征程的“国家名片”
奔驰在祖国广袤的大地上
书写着中国铁路发展的时代新篇
用“中国速度”为亿万百姓带来幸福生活
在“流动的中国”里
有一列高铁与众不同
这就是由浙江大学电气工程学院
方攸同教授团队
与中车株洲电机有限公司联合研发的
永磁电机牵引的永磁高铁
少数几个国家掌握的关键技术
高速、节能、安全,是高铁技术永恒的追求。而列车牵引技术,是其中牵一发而动全身的关键因素。
在世纪之初,我国高铁大规模发展,其电力牵引的主流是“异步交流传动”。
理论研究总是超前于实践。
如何牵引下一个时代,是科学家聚焦的新方向。伴随着稀土永磁材料和电力电子技术的发展,国际上提出了“永磁牵引”的新技术路线。永磁电机是一种体积小、重量低、能量利用效率更高的牵引电机。一经面世,全球瞩目。
“与当时的主流型车CRH380相比,永磁高铁每百公里能耗下降12.46%,单车年节电超过200万度。”
方攸同教授打了个比方,如果将已投入运营高铁均替换为永磁高铁,每年能节省60亿度电,接近三峡水电站年发电量的十分之一。
可以说,永磁电机既是新一代高铁的“节能神器”,更是提高速度的“新引擎”。
一个差点被否决的方案
这样跨代领跑的关键核心技术,要不来、买不来、讨不来。
为此,方攸同教授团队与中车株洲电机有限公司,积极推动永磁牵引技术的进步。然而方案一经提出,就被泼了冷水——有的评审专家认为这是“脱离时代的课题”。
此时的中国高铁正处在国产化的重要阶段,加快铁路网布局和国外技术“为我所用”是这个时期的主题。
因此,创新牵引电机技术的超前设想差一点被否决。
也正是这个时候,国际同行已经宣告正在研制时速300公里的永磁高铁。这也为方攸同教授团队提出的研究方案带来了新的转机。
研制时速350公里的永磁高铁!2009年,一个崭新的中国方案提出。
“一开始我们申报的是时速250公里的保守方案,但从国际比较中可以看出,我们的研究即便成功也是落后世界的。”在压力与动力之下,方攸同教授团队决定向新的高度发起挑战。
奋起直追,这样的“提速”背后需要付出更为艰辛的努力。“开展核心技术攻关的路很艰难,但这条路必须走。”
是填补空白,更是世界竞速
自主创新,关关难过关关过背后,靠的是科研团队的不懈攻关。
这个过程,既是对自我的突破,更是与国际竞速。
在研制开始后,首先面临的问题是永磁电机与过去列车的总体兼容性。“我们不能平地起高楼,而是要在已有的车型中做创新。”
螺蛳壳里做道场。牵引动力技术的改变,电机功率从原本的380千瓦变为了600多千瓦,相当于在原有的空间内增加了40%,对电机的功率密度提出了更高的要求。
同时,因为永磁电机的独特性,传统的内通风方案并不适用,变差的散热条件,加上永磁材料对温度的极端敏感,使得永磁电机牵引高速列车的科研攻关极具挑战。
6年时间,难关一个个攻克,问题一个个解决。
2015年,装载该永磁牵引电机的“中国首列永磁高速动车组”在大西线顺利通过试验考核。
改一次参数就意味着重头再来
试验样车,需要完成50万公里的运行考核,论证永磁高铁的各类性能。
新的挑战接踵而至。
白天铁路需要运营,试验只能在深更半夜开展。与此同时,可供列车试验的路线非常短,这意味着电机将频繁地处于“启动-爬坡-稳定运行-制动”的循环中,负载条件极其复杂。
浙大校友、中车株洲电机有限公司永磁电机技术专家晏才松说:“每一次试验都需要精准地控制时间和参数,我们的团队在无数个深夜中反复调整,以确保每一个数据准确无误,这是一个极其漫长而精细的过程。从技术到产品,在与方老师团队的合作中,我们通过不断优化试验方法和沟通协调,共同克服了许多技术难题,最终成功实现了试验目标。”
需要指出的是,高铁试验不同其他,每改一次参数,都要重头再来。
高山盘亘,峻岭纵横,永磁高铁就在翻山越岭的几千个夜里顺利完成了运行考核。这列由中国人自主研发的永磁高速铁路,在完成赤道12.5圈的试验后,正式投入运行。
中国高铁永磁时代的序幕,由此拉开。
中国速度将不断刷新
如今,这列永磁高铁依旧驰骋在城市乡村、崇山峻岭。
这个暑期,“逐梦中国式现代化”采访团体验了这列印刻着鲜明浙大烙印的高铁。在路上,大家采访方攸同教授团队时,他提到更多的是“中国速度”需要不断创新和突破,保持技术领先。
在中车株洲电机有限公司,产学研的科技成果转化正在如火如荼地进行。采访团还看到了研发团队成员、浙江大学电气工程学院的马吉恩教授,她说:“正是在方老师和中车的带领下,我们实现了这一技术的重大突破,提升了中国高铁的国际竞争力。”
与此同时,年轻的一代浙大学子们也在这里开展“凌云计划”实习实践,新的力量耕耘不辍。“通过高校与企业进行合作,产学研的距离更近了。”浙江大学-中车株洲所凌云计划学生代表叶泽韬说,“走进工程生产一线,我们发现新问题,找到新课题,有助于更好将知识转化为现实生产力。”
党的十八大以来,150多位浙大毕业生来到中车在株企业工作,将青春与智慧奉献给国家重大工程,成为推动科技创新的重要力量。
面向中国式现代化的宏伟征程,永磁高铁正以前所未有的速度,向着未来飞驰而去。