2016年9月7日，中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司自主研制的國內(nèi)首臺軌道車輛永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架裝車試驗(yàn)成功，填補(bǔ)了國內(nèi)在直驅(qū)轉(zhuǎn)向架技術(shù)領(lǐng)域的空白。這里的永磁是指，其于電機(jī)應(yīng)用有著節(jié)能環(huán)保、高效、減重、降容和抑噪的優(yōu)點(diǎn)。

　節(jié)能環(huán)保

　　2011年底，株洲所永磁牽引系統(tǒng)在沈陽地鐵2號線第20列車上成功裝車，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的首次應(yīng)用。截至2015年5月底，沈陽地鐵2號線已無故障載客運(yùn)營7萬公里。

　　研究人員在對5100公里的AW0空載試驗(yàn)和1100公里的AW3加載試驗(yàn)及3萬公里的載客運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析后得出結(jié)論，永磁同步牽引電機(jī)雖然采用全封閉結(jié)構(gòu)，但是電機(jī)溫升比異步牽引電機(jī)低，其發(fā)熱小、熱損小、效率高；載客運(yùn)營表明，一臺永磁電機(jī)可承載2臺異步電機(jī)的運(yùn)力并滿足運(yùn)行要求；能耗監(jiān)測和測量結(jié)果表明，永磁同步牽引電機(jī)能耗為497.198MVA.s，異步牽引電機(jī)能耗為550.068MVA.s，對比說明永磁同步牽引電機(jī)比異步牽引電機(jī)節(jié)能9.61%。

　　株洲所下屬的時(shí)代電氣公司副總經(jīng)理兼總工程師劉可安說：“高效節(jié)能是永磁牽引系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢。”數(shù)據(jù)顯示，株洲所研發(fā)的690kW永磁同步電機(jī)，比目前主流的異步電機(jī)功率提高60%，電機(jī)損耗降低70%。

　　而對于新型永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架，中車四方股份公司技術(shù)中心副主任蔣欣介紹，新型永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架采用全封閉水冷永磁直驅(qū)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)輪對，效率高，且直驅(qū)過程無齒輪傳動(dòng)損耗，跟目前主流的異步電機(jī)帶齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向架相比，能耗降低了15％，節(jié)能優(yōu)勢顯著。”它還避免了齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，運(yùn)行噪音降低了10分貝。

　降低成本

　　根據(jù)沈陽地鐵2號線的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，時(shí)代電氣公司副總經(jīng)理兼總工程師劉可安算了一筆賬：一條地鐵每年可節(jié)能折合400萬元。

　　而對于長沙地鐵1號線16臺全部永磁電機(jī)的整列地鐵，時(shí)代電氣公司工作人員算了一筆賬：目前，1500V、B型車地鐵列車每列車的能耗為12kW/公里，每列車每年行駛里程約12萬公里，假設(shè)長沙地鐵的電費(fèi)為1元/度,按照節(jié)能10%計(jì)算，一列永磁牽引系統(tǒng)列車每年就能節(jié)約電費(fèi)約144000元。此外，相對現(xiàn)有的異步電機(jī)來說，永磁電機(jī)的噪音可降低約3分貝，乘客在搭乘永磁地鐵時(shí)將感覺更加安靜和舒適。在2016年6月28日正式運(yùn)營的當(dāng)天，長沙軌道交通集團(tuán)董事長披露，永磁地鐵每千米相比異步電機(jī)列車能耗減少3度，1號線全長是23.55千米，永磁地鐵跑一個(gè)來回能節(jié)省140度電左右。

　　中國工程院院士劉友梅點(diǎn)評，中國中車株洲電力機(jī)車研究所的永磁同步牽引系統(tǒng)的電機(jī)額定效率達(dá)到了98%以上，將電機(jī)損耗降低至原來的三分之一，顯著降低了高速列車的牽引能耗。

　　與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架需要大量維護(hù)相比，新型永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架免除了齒輪傳動(dòng)裝置的維護(hù)，且永磁直驅(qū)電機(jī)為全封閉式結(jié)構(gòu)，基本免維護(hù)，提高了運(yùn)行可靠性，降低了運(yùn)用維護(hù)成本。

　　科普資料指出，世界軌道交通車輛牽引系統(tǒng)的第一代是直流電機(jī)牽引系統(tǒng)；第二代是起步于20世紀(jì)70年代的交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)，為當(dāng)前的主流技術(shù)；第三代就是永磁同步電機(jī)牽引系統(tǒng)，就是公認(rèn)的下一代機(jī)車牽引系統(tǒng)。目前，國外阿爾斯通、龐巴迪、東芝等車輛廠生產(chǎn)的軌道交通永磁同步牽引列車已在法國、日本等國成功運(yùn)用，并進(jìn)入商業(yè)化的推廣應(yīng)用階段。

　　目前，中國已經(jīng)成為掌握永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)并在地鐵、城軌、動(dòng)車和高鐵等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的國家，中國的永磁牽引系統(tǒng)，應(yīng)用鐵硼作為其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的核心材料。

　　根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》2016版，“十三五”期間，中國計(jì)劃完善高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，形成八縱八橫主通道，并在此基礎(chǔ)上規(guī)劃建設(shè)高速鐵路區(qū)域連接線，進(jìn)一步完善路網(wǎng)、擴(kuò)大覆蓋。到2020年，中國將實(shí)現(xiàn)高速鐵路運(yùn)營里程3萬公里；到2025年，高速鐵路3.8萬公里左右，這意味著中國高鐵里程在未來十年將翻倍。在地鐵和有軌電車方面，2015年中國已開通城市地鐵運(yùn)營線路2658公里，“十三五”期間規(guī)劃地鐵線路總規(guī)模4248公里，在建線路總規(guī)模3790公里。同時(shí)，中國對申報(bào)地鐵建設(shè)的城市人口要求或?qū)?00萬人以上下調(diào)至150萬，這樣會使得符合地鐵建設(shè)條件的城市從約30個(gè)增加至約90個(gè)。保守估計(jì)到2020年，中國將至少有50個(gè)城市擁有地鐵，潛在規(guī)劃里程空間巨大。此外，自2013年有軌電車建設(shè)審批權(quán)下放給省級政府后，各地就進(jìn)入了一個(gè)軌道交通批復(fù)和規(guī)劃建設(shè)的爆發(fā)期。據(jù)大略統(tǒng)計(jì)，全國已有超過100個(gè)城市規(guī)劃建設(shè)有軌電車，總規(guī)劃里程已超過6000公里。保守估計(jì)至2020年，全國有軌電車線路總里程將從2015年的174公里攀升至2500公里，對應(yīng)年復(fù)合增長率為70.4%。所有的路線，都需要配套相應(yīng)數(shù)量的軌道機(jī)車。

　　中國已經(jīng)邁入了軌道交通永磁牽引技術(shù)新時(shí)代，在這個(gè)階段，釹鐵硼永磁直驅(qū)牽引電機(jī)機(jī)車將逐步成為軌道機(jī)車的絕對主力，未來需求已經(jīng)開始對高性能釹鐵硼的供應(yīng)能力、產(chǎn)品性能提出了挑戰(zhàn)。