對軌道交通牽引技術(shù)來說，永磁牽引系統(tǒng)是一場革命，誰擁有永磁牽引系統(tǒng)，誰就擁有高鐵的話語權(quán)。

牽引傳動系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)被稱為“列車之心”，其性能在某種程度上決定了列車的動力品質(zhì)、能耗和控制特性，也影響著列車的經(jīng)濟(jì)性、舒適性與可靠性，是節(jié)能升級的關(guān)鍵。

從“直流”到“交流”，再到如今的“永磁”，近30年時間，中車株洲所引領(lǐng)我國軌道交通牽引技術(shù)，實現(xiàn)了由跟跑、并跑到領(lǐng)跑的飛躍。

大功率異步交流傳動技術(shù)自20世紀(jì)80年代逐步在發(fā)達(dá)國家開始成熟應(yīng)用，但僅為龐巴迪和西門子等少數(shù)壟斷公司所掌握，且一直不對中國轉(zhuǎn)讓該技術(shù)，在先進(jìn)的控制策略方面更是嚴(yán)密封鎖。

面對國外的技術(shù)封鎖和我國鐵路移動裝備發(fā)展的需求，20世紀(jì)90年代初，中車株洲所走上自主研發(fā)之路，開展大功率異步牽引控制技術(shù)研究，并受命主持原鐵道部“交直交電傳動微機(jī)控制系統(tǒng)及其模塊化研究”課題，組建了國內(nèi)最早的電力牽引高性能交流傳動控制技術(shù)研究與工程實踐團(tuán)隊。

當(dāng)時國內(nèi)在異步牽引控制策略方面毫無技術(shù)儲備，很多原理性試驗只能摸著石頭過河。

除了沒有材料儲備，控制硬件體系和高速數(shù)字處理系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)非常薄弱，應(yīng)用過程也缺乏專業(yè)的手段，控制的軟硬件系統(tǒng)均面臨著巨大挑戰(zhàn)。

自主創(chuàng)新的路上沒有停歇，對于技術(shù)的追求永無止境。中車株洲所的研發(fā)團(tuán)隊將目光瞄準(zhǔn)了面向工程應(yīng)用、技術(shù)難度更高的大功率GTO變流器系統(tǒng)。在大量的地面試驗系統(tǒng)、裝車試驗和運營考核中，不斷攻關(guān)、完善系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性、可靠性，最終這一技術(shù)順利實現(xiàn)突破，研制出2800kVA、驅(qū)動兩臺1200千瓦電機(jī)的自主牽引系統(tǒng)，并成功應(yīng)用在“中華之星”“奧星”和哈薩克斯坦機(jī)車等先鋒車型上。

在電力牽引技術(shù)由直流傳動向異步交流傳動升級換代的“十年轉(zhuǎn)換工程”中，攻克了車輛級動力實時控制、分布式系統(tǒng)協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)，搭建了自主軌道交通交流傳動技術(shù)平臺和產(chǎn)業(yè)化平臺，實現(xiàn)了我國大功率交流傳動控制技術(shù)的從無到有，使我國成為少數(shù)幾個掌握該技術(shù)的國家之一。

隨著高鐵的快速發(fā)展，中國形成了世界最大的運營規(guī)模和寬廣地域、復(fù)雜氣候、高速和高密度行車等最復(fù)雜的運用環(huán)境，高速動車組運行面臨裝備與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、列車混雜運行的車、網(wǎng)關(guān)系友好性、高速高牽引力的輪軌關(guān)系魯棒性、安全高效智能的控制網(wǎng)絡(luò)實時性等關(guān)鍵技術(shù)新挑戰(zhàn)。

伴隨高鐵建設(shè)、運營的發(fā)展，研發(fā)團(tuán)隊時常奔赴全國數(shù)10個路局、動車段調(diào)研，跟車添乘、測量，采集列車復(fù)雜、多變的運行工況數(shù)據(jù)，分析、解決各種復(fù)雜的技術(shù)難題。

2014年底，“滬昆高鐵”開通在即，裝載公司完全自主牽引電傳動系統(tǒng)的更高速度等級動車組，在南昌—長沙段的車網(wǎng)諧振優(yōu)化試驗進(jìn)入最后階段。研發(fā)團(tuán)隊深入一線，在南昌動車所完成車載裝置優(yōu)化改進(jìn)后，立即驅(qū)車前往江西分宜變電所進(jìn)行地面檢測。

變電所地點偏僻，道路崎嶇難行，趕到都已是凌晨。為確保“滬昆高鐵”能夠按照預(yù)定時間開通，研發(fā)團(tuán)隊在南昌—分宜兩地 “兩點一線”來回奔波，形成了不確定性車網(wǎng)關(guān)系和高速運行條件下車載自適應(yīng)高品質(zhì)電力控制和地面諧波吸收的系統(tǒng)解決方案，攻克了車—網(wǎng)穩(wěn)定、裝備安全等難題。

高寒動車組原進(jìn)口牽引技術(shù)無法滿足蘭新線長大坡道持續(xù)高速運行需求，而系統(tǒng)配置已固化，無法變更牽引變流器和牽引電機(jī)。通過大量的理論分析、仿真驗證和系統(tǒng)試驗，研發(fā)團(tuán)隊大膽提出新的控制策略，在自主控制器完成驗證并替代原進(jìn)口控制器，在功率提升20%的同時溫升降低25K，解決了全局高能效牽引行業(yè)難題。

這些技術(shù)成果已在以“復(fù)興號”為代表的高速動車組批量應(yīng)用，打造了完全自主知識產(chǎn)權(quán)、世界領(lǐng)先的牽引系統(tǒng)產(chǎn)品平臺，為“復(fù)興號”在世界最大運營規(guī)模和最復(fù)雜運用環(huán)境下，實現(xiàn)世界最高運營時速、最大單軸異步牽引動力等頂層指標(biāo)發(fā)揮了核心作用。獲得了習(xí)近平總書記贊譽“復(fù)興號高速列車邁出從追趕到領(lǐng)跑的關(guān)鍵一步”。

中車株洲所研發(fā)團(tuán)隊在自主研發(fā)的道路上越戰(zhàn)越勇，相關(guān)成果應(yīng)用到重載長大組合列車控制系統(tǒng)，并攻克其實時控制和安全保障難題，使我國成為擁有該技術(shù)的兩個國家之一，又拓展到冶金和礦卡等領(lǐng)域，填補(bǔ)國內(nèi)空白。

為徹底避免我國牽引傳動技術(shù)重陷“落后、追趕”的被動局面，2003年，中車株洲所組建了國內(nèi)第一支軌道交通永磁牽引系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊，和整個行業(yè)一起“從零起步”，開展?fàn)恳到y(tǒng)向永磁升級換代的研究，我國第一次與國外公司站在同一起跑線上展開較量。

彼時，永磁牽引技術(shù)仍屬于前瞻性核心技術(shù)，別說沒有接觸過，就連研究的對象也只是一個概念。

研發(fā)團(tuán)隊依托5個國家級和省部級項目，歷時11年，經(jīng)歷千百次試驗，最終成功攻克多模參數(shù)耦合的高精度和高動態(tài)性能轉(zhuǎn)矩控制、基于高反電勢逆向穿越的動力柔性重構(gòu)控制、全速域高性能位置辨識算法及高效高功率密度永磁牽引電機(jī)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，形成了完備的軌道交通永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)平臺，奠定了中國永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展模式。

2015年8月1日，一列外觀看上去與其它車別無二致的銀白色高速列車正在晉陜大動脈大西高鐵客運專線上飛速前進(jìn)。

這是我國最新研制的永磁高鐵，經(jīng)過這個階段的線路型式試驗后，中國永磁高鐵就有望投入正線運行。我國迎來了永磁牽引系統(tǒng)在高鐵上應(yīng)用的歷史拐點。

如今，其成果已在高速列車、地鐵車輛等批量應(yīng)用，其能耗較異步牽引系統(tǒng)分別降低10%、30%以上。永磁驅(qū)動技術(shù)不僅在軌道交通領(lǐng)域引發(fā)了技術(shù)革命，而且還是新能源汽車、超高速永磁驅(qū)動離心商用空調(diào)、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的核心技術(shù)，成為高端裝備技術(shù)進(jìn)步的基石。

馮江華，湖南衡陽人，1989年畢業(yè)于浙江大學(xué)，獲碩士學(xué)位，2008年畢業(yè)于中南大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位，教授級高工?，F(xiàn)任中車株洲電力機(jī)車研究所副總經(jīng)理兼總工程師，新型功率半導(dǎo)體器件國家重點實驗室主任，第十二屆湖南省政協(xié)委員。