5月23日,新一代新型磁浮工程样车,在国防科技大学试验线运行试验成功。
这是由中车唐山机车车辆有限公司、国防科技大学、北京磁浮交通发展有限公司与中国科学院电工研究所等单位联合研制的我国第五代新型磁浮工程样车。
第五代新型磁浮列车拥有完全的自主知识产权,关键零部件完全自主化,多项技术填补了国内空白,是国家“十三五”先进轨道交通重点专项课题的阶段性成果,为第六代时速200公里中速磁浮列车开发研制奠定了重要基础。对于推动我国磁浮交通技术跨越式发展具有十分重大的意义。
据国防科大专家介绍,该工程样车设计时速为160公里,速度介于高速磁浮与低速磁浮之间,既不攀高,也不就低,却集合了二者的主要优长,在磁浮技术的研究和应用上开创了新的方向;在世界上首次提出“长定子永磁直线同步牵引+永磁电磁混合悬浮”技术方案,相比已投入运营的中低速磁浮列车,牵引效率提高10%以上,悬浮能耗降低20%以上;攻克了磁浮列车的地面高精度定位测速技术难题,研制出直线电机中置式磁浮转向架等关键部件,在模块化、轻量化、集成化等方面实现多项技术突破,达到国际先进水平。
据了解,新一代磁浮列车的核心技术牢牢掌握在我们自己手里,如悬浮系统、定位测速系统等关键系统均源自国内,悬浮电磁铁、转向架等关键零部件均实现了自主化,整车和关键系统具有完全的自主知识产权。
这种新型磁浮列车具有先进智能、快速灵活、安全环保、经济高效等诸多优点,非常适合城市群之间、中心城市与卫星城之间,以及大城市内部各区域间运行。其后续的技术迭代及量产运营,将为我国新时代城镇化建设和“一带一路”国际合作,提供高效节能的轨道交通系统新选择。
关于第五代时速160公里工程试验样车
1.新型磁浮列车的先进性和技术优势主要体现在哪些方面?
先进:采用国内首创新型同步牵引系统,效率提高10%,国际领先。国内首创电磁永磁混合悬浮系统,能耗降低20%,平稳性大幅提升。国内首创开发出定位测速系统,实现了车辆运行的精确定位。集成了低速磁浮、高速磁浮的优点,噪声低、能量利用率高、转弯半径小、速度快。
智能:新型中速磁浮可由地面控制,不需要跟车司机操作,比中低速磁浮更智能。
快速:时速160公里,比目前运营的北京s1线和长沙线速度更快。可用于国内既有干线铁路的加密、城市群0.5-2小时交通圈运输等。
灵活:两辆动车编组最大载客量318人,延米载客量比现有车型提高10%;可调节2至6辆灵活编组,满足峰谷客流变化的运
营需求。
安全:列车下部紧扣轨道,不会发生脱轨和翻车事故,电制动、机械制动和落车制动的组合,安全可靠。
环保:继承了低速磁浮噪声极低的优点,悬浮电磁铁和牵引系统次级加入无需额外电源的永磁体材料,悬浮能耗减少20%,零排放,绿色节能。
经济:车辆设计寿命30年,满足轨道交通车辆标准寿命要求,全寿命周期成本低。
高效:中低速磁浮多采用直线感应电机,效率在0.6以下,新型中速磁浮采用直线同步电机,电机效率可提到到0.8以上。
2.新型磁浮列车核心技术掌握在谁的手里?具有自主知识产权吗?
中车唐山公司和国防科大共同拥有悬浮系统、定位测速系统等核心技术,新型磁浮列车采用的关键系统和主要材料均源自国内。中车唐山公司以第四代中低速磁浮列车为基础,对车门、制动、牵引控制、司机操纵台等系统进行了全新设计,对车体、车端连接、内装、空调、转向架等系统进行了深度优化。新型磁浮列车的悬浮电磁铁、转向架等关键零部件实现了完全自主化,整车和关键系统具有完整的自主知识产权。
3.新型磁浮列车属于第几代技术和产品?其前景如何?
新型磁浮列车是中车唐山公司与国防科大联合研制的第五代产品。
第一代是2001年国防科大首创的“中低速磁浮样车”,我国磁浮技术实现了突破。第二代是2005年中车唐山公司研制的“中低速磁浮工程化样车”,磁浮技术实现了工程化。第三代是2008年中车唐山公司与北京磁浮、国防科大共同研制的三辆全动车编组的“实用型中低速磁浮样车”,达到实际运营水平。第四代是2013年中车唐山公司研制并量产的10列60辆“北京s1线中低速磁浮列车”,稳定的运营深受广大乘客和运营部门好评。
前四代磁浮列车设计时速80—120公里,实现了我国磁浮列车从无到有、从技术到市场的突破,解决了城市和景区的交通问题。从未来城市发展趋势看,城郊和城际交通营业里程和客运量,将超过长距离交通。第五代中速磁浮列车的运营范围,从第四代的市内和城郊扩大到市域和城际,第六代磁浮列车将运营范围拓展到城市群之间,不仅填补了全球中速磁浮交通系统的空白,更以低噪音、爬坡能力强、转弯半径小等显著优势,有效解决现有轮轨车辆运行时难以克服的噪声和振动难题,成为时速160至250公里等级市域和城际交通的新选择。
4.新型磁浮车在我国磁浮技术的研究和应用领域具有什么意义?
第五代新型磁浮列车具有先进智能、快速灵活、安全环保、经济高效等优点,多项关键技术均为国内首创,在国际上首次提出了重要系统的新型结构和先进技术的工程化运用,适合在城市内部、城市和卫星城之间、城市群之间、地形复杂景区运行。
基于第五代磁浮样车平台,中车唐山公司与国防科大等联合团队,充分验证了悬浮、牵引、车地通讯、转向架等中速磁浮系统的关键技术和方案具有足够的可行性和可靠性。为顺利推进国家“十三五”先进轨道交通重点专项课题——“研制时速200公里磁浮列车”奠定了坚实的技术基础,为我国磁浮技术的研究和应用开创了新的方向。据了解,中车唐山公司研制的第六代时速200公里中速磁浮列车将于2019年问世,成为新时代“中国制造”走向“中国智造”的典范。
第五代新型磁浮工程样车技术解读
第五代新型磁浮列车在综合现有高速、中低速两种磁浮列车技术特点的基础上,对牵引和悬浮系统进行创新升级,攻克了磁浮列车高精度定位测速技术难题,研制出直线电机中置式磁浮转向架等关键部件。具有结构简单、转弯半径小,同步牵引效率高的特点,在模块化、轻量化、集成化方面实现多项技术创新,达到国际先进水平。
车辆主要技术参数
最高运营速度:160km/h
最大爬坡能力:70‰
过曲线能力:100m
最大悬浮能力:35t
轨距:2000mm
悬浮导向系统工作原理图
悬浮电磁铁
新型中速磁浮列车对悬浮电磁铁加入钕铁硼永磁材料,永磁力提供基本悬浮力,电磁力提供动态调节悬浮力。针对永磁电磁混合悬浮电磁铁开发了新型悬浮控制器。新型悬浮系统可以减少悬浮能耗20%以上。
长定子线圈初级原理图
新型中速磁浮列车牵引系统采用长定子永磁同步直线电机,电机初级采用长定子空心线圈(无铁芯),电机次级为钕铁硼永磁体Halbach阵列。牵引效率相比已投入运营的中低速磁浮列车提高10%。
新型中速磁浮列车定位测速系统基于沿轨道按一定编码规律铺设交叉感应环线,实时获知列车的位置与速度信息。定位精度:分辨率3度,精度6度(磁极相角),从而实现中速磁浮列车的同步闭环牵引及列车控制。
Tips
中车唐山公司牵头的联合研发团队历经多年的技术攻关和工程化研发,先后研制出四代中低速磁浮列车。第四代磁浮列车目前已成功在北京s1线投入载客试运营。第五代新型磁浮列车在综合现有高速、中低速两种磁浮列车技术特点的基础上,对牵引和悬浮系统进行创新升级,攻克了磁浮列车的地面高精度定位测速技术难题,研制出直线电机中置式磁浮转向架等关键部件,在模块化、轻量化、集成化方面实现多项技术创新,达到国际先进水平。
国防科大是我国最早开展磁浮交通技术研究的单位之一。经过38年的技术攻关和工程化研发,掌握了悬浮导向控制、悬浮传感器、定位测速、转向架、车轨耦合共振以及系统总体设计与集成等一系列核心关键技术,为长沙磁浮快线和北京S1线建设提供了强有力的技术与装备支撑,使我国跻身为世界上拥有磁浮交通商业运营线的极少数国家之一。