冯江华:创造“陆地飞行”的中国奇迹

2020-10-09 01:12高晓燕姜杨敏
发明与创新 2020年33期
关键词:江华株洲永磁

文/高晓燕 姜杨敏

冯江华(图/华声在线)

中车株洲电力机车研究所有限公司(下称“中车株洲所”)副总经理、总工程师冯江华,日前获得第二届“全国创新争先奖章”。

这份荣誉实至名归。从无到有,冯江华在探索中一次次突进,推动中国轨道交通技术从追赶到领跑。31年的奋斗史,见证了他从一名普通科研人员到企业科技团队带头人的进阶之路,更成就了他科技报国的初心梦想。

31载领衔攻关的“尖峰”人物

20世纪80年代末,从浙江大学电机系硕士研究生毕业的冯江华,放弃留在大城市发展的机会,一头扎进株洲田心这片热土,自此开启了其矢志不渝的探索追求。

彼时,中国电力机车很多领域还是空白,尤其在电力牵引、控制技术方面,对比国外还有很长的路要追赶。

早在20世纪70年代,中车株洲所就将目光瞄准了以交流传动为特点的机车牵引新技术。冯江华一进所,刚好赶上交流传动技术攻关,很快被委以重任:牵头组织大功率异步牵引控制技术的研究,并受命主持原铁道部“交直交电传动微机控制系统及其模块化研究”课题。他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,走上了一条自主研发之路。

“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’,我们甚至连试验结果的准确性都无法判断。”冯江华回忆说,当时国内在异步牵引控制策略方面毫无技术储备。在此情况下,经过两年的艰难攻关,冯江华团队啃下了这块硬骨头。其研究和试验结果获得异步电机直接转矩控制的鼻祖Steimal教授的高度认可。

此后十余年,冯江华和他的团队坚持自主研发道路,攻克了车辆级动力实时控制、分布式系统协同控制等关键技术,搭建了自主轨道交通交流传动技术平台和产业化平台,先后研制出2800千伏安、驱动两台1200千瓦电机的自主牵引系统,并成功应用在“中华之星”“奥星”和哈萨克斯坦机车等先锋车型上,使我国成为少数几个掌握大功率交流传动控制技术的国家之一。

随着高铁的快速发展,中国形成了世界最大的高铁运营规模,也有着最复杂的高铁运用环境,面临诸多关键技术的新挑战。“沪昆高铁”、兰新线高寒动车组项目……一个个耳熟能详的重要高铁项目上,都有着冯江华带领团队日夜奋战、大胆创新的攻关身影,一次次在关键节点、“卡脖”环节力挽狂澜。

31年的孜孜追求,冯江华与其团队用心血浇灌出一朵朵璀璨的“科技之花”,批量应用在以“复兴号”为代表的高速动车组上,打造了拥有完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台,为“复兴号”实现世界最高运营时速、最大单轴异步牵引动力等顶层指标发挥了核心作用。

高铁永磁领域的拓荒者

为彻底避免我国牵引传动技术重陷“落后、追赶”的被动局面,冯江华敏锐地察觉到,永磁牵引系统将是新一代电机牵引系统的发展方向,必须快速抢占这一高地。

“在‘异步交流传动时代’,我们是追赶者;在‘永磁时代’,我们要做竞跑者,抓住机遇,抢占制高点。”2003年,在冯江华的带领下,国内第一支永磁牵引系统研发团队正式组建,并开展牵引系统向永磁升级换代的研究。第一次,中国企业能够与国外公司站在同一起跑线上展开较量。

永磁牵引技术属于前瞻性核心技术,当时在全球尚处于起步阶段,完全没有标杆可寻。团队成员不但没有接触过,就连研究的对象也仅是一个概念。

一年又一年,实验室的灯亮得越来越早,熄得越来越晚。终于,第一台功率为5千瓦的永磁电机研发成功。此后,100千瓦的永磁驱动系统也在实验室诞生。2012年底,永磁牵引系统在沈阳地铁成功装车;2016年,首列永磁地铁投入长沙地铁1号线运行,填补了国内轨道交通领域应用永磁牵引系统的空白。

然而,“永磁高铁”才是冯江华心中的制高点。要拿下这个高地,就要解决一个“拦路虎”——电机控温。在试验中,当电机温度过高,永磁体会发生失磁,系统罢工。永磁系统在高铁线路试验时,由于轨道坡度大,实行满手柄牵引、满手柄制动“野蛮操作”,跑了几个回合,永磁电机就扛不住了。团队的自信心遭受重创,一些人甚至想就此放弃。冯江华带领团队日夜轮守在高达40多度的试验场,记录每一个细节、数据,开展了无数次技术讨论,花了3个月设计出最优方案重新装机,最终解决了这一关键难题。

“690千瓦!”2015年6月24日,永磁高铁在北京环铁试验基地进行首件鉴定。当这一单台电机功率数值被报送出来时,全场沸腾了!这意味着,我国成为全球少数几个掌握高铁永磁牵引技术的国家。

2018年,永磁高铁完成30万公里运营考核,各项技术指标完全满足需求。如今,永磁牵引技术已在高速列车、地铁车辆上批量应用。

2019年,在国家科学技术奖励大会上,由冯江华主持完成的“轨道交通永磁牵引系统关键技术研究与应用”项目,荣获国家技术发明奖二等奖。这一成果被视为开启了中国3.0版高铁时代,冯江华也被业内誉为我国研究高铁永磁牵引技术的第一人。(据《株洲日报》)■

冯江华(左二)在指导高速动车组永磁电机试验( 新华社 刘亚鹏 摄)

正在工作的冯江华(左二)(图/《株洲日报》)

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