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【科技创新主力军】冯江华:为中国高铁装上“超强心脏”

文章来源:中国中车集团有限公司  发布时间:2025-04-07

从“跟跑”到“领跑”,中国高铁正以自主创新的铿锵步伐,书写着大国重器的时代篇章。作为中国中车首席科学家,冯江华亲历了中国高铁的发展过程。多年来,他不断挑战轨道交通“无人区”,让中国高铁拥有了更强劲的“心脏”。

牵引与控制系统是实现轨道交通车辆能量转换的关键,它决定了车辆的速度和性能。上世纪九十年代初,我国轨道交通技术还相对落后。为了赶上国际同行,冯江华牵头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,走上了一条轨道交通技术自主探索之路。那时,几乎没有任何可借鉴的资料,很多原理性试验只能“摸着石头过河”,甚至连试验结果的准确性都无法判断,只能靠查询国外文献来佐证。就是在这样的情况下,冯江华和团队夜以继日地开展了不计其数的中小功率样机系统试验研究,攻克了低开关频率下电机磁链和转矩高实时控制等关键技术,确立了自主异步牵引控制技术模式,实现了我国大功率交流传动控制技术的从无到有,使我国成为少数几个掌握该技术的国家之一,并且装备于中华之星,后来在和谐号实现自主替代、批量应用。

2000年,在一次国际学术会议上,冯江华第一次接触国外永磁同步牵引技术。当时,这项技术属于前瞻性核心技术,在全球尚处于起步阶段。永磁牵引系统是轨道交通新一代电机牵引系统的发展方向。与传统异步电机牵引系统相比,永磁同步牵引系统更小、更轻、更节能,节能率最高可达30%。2003年初秋,在中车株洲所,冯江华组建了国内首个永磁牵引系统研发团队。每一次重大核心技术的更新迭代,都会经历一段漫长的阵痛期。在刚开始研究这项技术时,放眼国内外,完全没有代表性的技术可供参考。永磁牵引技术对于很多团队成员甚至只是一个概念。
在此过程中,团队遇到的最大挑战是电机控温。如果试验过程中电机温度过高,永磁体失磁,会导致系统罢工。研发时正值盛夏,实验室温度会达到40多摄氏度,就像一个巨大的蒸笼。这为电机控温带来了极大挑战。此外,高温也是对实验人员的考验。每次做实验至少需要五六个小时,还要人工24小时轮番蹲守记录实验数据。在实验人员的不懈努力下,第一台功率5千瓦的永磁电机开发成功,随后,100千瓦的永磁驱动系统也在实验室诞生。2011年,永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车,实现了永磁牵引系统在国内轨道交通领域的首次应用。

随后,中车株洲所受命参与国家863计划“高速铁路重大关键技术及装备研制重点项目”,承担高速动车组用永磁牵引系统的研发工作。自此,冯江华瞄准了更高目标——永磁高铁。他带领团队先后攻克一系列关键难题,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。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,标志着我国在这一关键技术领域实现国际领先。

【责任编辑:家正】

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