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奮斗譜華章 智慧創未來 | 我所歷時六年研制成功國際首套電分相系統 助力鐵路牽引供電發展

發布時間:2018-06-19 19:45  來源:  瀏覽人數:


? ? ? 2017年12月26日,偉大領袖毛主席124周年誕辰,湖南省長株潭城際鐵路在這一天正式全線貫通運營。由我所研制的世界首套基于大功率電力電子變流技術的“鐵路接觸網電分相連續供電系統”正式投運長株潭城際鐵路,為毛主席124周年誕辰送上了一份厚禮。
? ? ? 世界鐵路痛點的“吶喊”:斷電背后的安全隱患
? ? ? 鐵路是一個國家重要的交通基礎設施,是國民經濟發展的大動脈,也是資源型和環境友好型的運輸方式之一,加快鐵路發展早已成為世界各國的共識?!惰F路“十三五”發展規劃》中提出:到2020年,全國鐵路營業里程達到15萬公里,其中高速鐵路3萬公里。鐵路高速發展的背后是資金、科技、人才的大力支持,國家高度重視具有完全自主知識產權的鐵路電氣化裝備。
? ? ? 據估算,在京滬高鐵僅由于電力機車通過電分相而造成的全程運行時間損失超過半小時以上;重載列車速度低,過分相時列車速度進一步降低,如果電分相處于大坡道上,則易造成坡停,后果嚴重。另一方面,過分相增加了司機疲勞強度,列車帶電闖分相的情況時有發生,由此會給列車帶來高達幾十千伏的過電壓和電弧,影響供電設備壽命,甚至造成接觸網相間短路以及塌網的重大事故,嚴重影響鐵路的安全運輸。
? ? ? 為減小鐵路牽引供電系統列車過分相的負面影響,需分析原理、解決電分相的關鍵問題,全面提升鐵路裝備現代化水平,適合我國鐵路的發展需求。?
?? ? ?
中國工匠使命的驅動:思想交流碰撞出的智慧火花

? ? ? 2012年6月,現任副所長、時任系統控制與永磁推進事業部主任李明勇研究員參加一次學術會議,在機場遇見中鐵第四勘察設計院集團有限公司戚廣楓副總工程師,兩人利用候機時間對鐵路電分相問題進行了較為深入的交流。李副所長將交流傳動中變頻調速擴展到變頻移相,創新提出了基于電力電子控制技術實現接觸網電分相中性區為列車連續供電的解決方案,思想交流碰撞出了智慧火花,兩人立即達成了合作意向。沒有這一次跨行業的深入學術交流,就沒有后續的成果,其重大意義不言而喻。說干就干,但萬事開頭難:“如何讓列車連續可靠供電過分相?”“帶列車時有無過電壓?”“過分相關節時有無電???”……一系列有關設備的技術壁壘、安全可靠的質疑和追問,讓人頓覺壓力山大,很多鐵路設備供應商認為這個項目是難度太大、無從下手?!靶枨缶褪莿恿?,戰勝困難才能出成績?!奔夹g專家、項目負責人方華松主動請纓,有著共同志向的項目組成員很快達成共識。

? ? ? 但是,想要原始創新談何容易?看似常見的交直交電壓變換器,需要滿足我國鐵路牽引供電的需求,設計起來是一項龐大的系統工程,僅控制過程,從提出方案到最終敲定,都要經歷反復的研究論證,進行無數次的仿真分析和無數次的試驗驗證。

? ? ? 憑著深厚的大功率電力電子設備研發經驗,方華松帶領項目組成員加班加點,刻苦鉆研,經過大量的設計、仿真、計算和論證之后遴選出多種可行方案。通過綜合對比各方案的成熟度、系統冗余可靠性以及成本三個方面,最終確定最佳方案,并經受住了鐵路技術管理部門的層層審查考驗。

? ? ? 鑄就世界領先的傳奇:夜以繼日戰勝一切艱難困苦
? ? ? 方案既已確定,項目組立即展開了一系列密集的試驗工作。由于裝置容量大、占地面積寬,武漢南湖本部的試驗場地難以滿足要求,全組人馬只得轉移到青島分部進行調試,并在短短6個月內完成裝置的生產、調試和出廠實驗。這是巨大的挑戰,大家每天加班到凌晨,常常是連續出差好幾個月才能回一趟家。
? ? ? 沒有誰人能隨隨便便成功:當我們的設備首次上高壓電測試時,電網電壓竟然沒有采集信號,“你們的裝置到底行不行?”協作單位的負責人言語中帶著質疑?!皼]事,我看看!”關鍵時刻張新民、陳興華進入高壓開關箱體檢查開關柜工作裝置,在狹小的工作空間中連續查線超過5個小時,最終準確找到了原因。

? ? ? 拆卸過程中,陳偉不小心劃破了手臂,輕傷不下火線,簡單包扎后繼續接線調試。設備吊裝落位時,高曉峰被枕木砸中后腦勺,忍痛完成了電路板測試工作。試驗期間,項目軟件負責人邱長青博士的愛人分娩,這位對軟件設計追求完美的博士只回去陪伴了三天又毅然回到試驗現場,孩子滿月也沒能趕回去??紤]到時間緊、任務重,項目組成員時刻堅守現場,嚴格貫徹執行項目計劃,按時完成了各項科學試驗。
? ? ? 2016年5月,中車青島四方機車廠環線試驗,是過分相裝置第一次完全模擬現場試驗環境,即帶動車組過分相?,F場調試時,發現設備在運輸過程中設備底部水管發生錯位。變頻器的水冷系統至關重要,在試驗過程中,任何疏忽都可能造成嚴重后果。根據協議約定,我們只有5天安裝和試驗時間,且白天不能作業,只能選擇在夜間進行現場維修。項目組將6人分為兩組輪換兩班倒,馬不停蹄拆卸模塊,在36小時內完成了3000多公斤的功率模塊的拆卸安裝任務。

? ? ? 2016年5月12號,當清晨第一縷陽光折射,在中車青島四方環線上對CRH6F城際動車組順利完成了帶電過分相——牽引、制動、惰行以及各工況動態切換、正反向往返通過絕緣錨段關節等科學試驗,試驗現場沸騰了。經過連續一周日夜不停高負荷運轉,雖然項目組已經疲憊不堪,但他們仍難掩內心的喜悅高興地跳起來。?

? ? ? 真金不怕火煉的自信:工程應用締造“國際領先”
?? ? ?因長株潭城際鐵路湘江隧道等鐵路工程面臨30‰的縱坡電分相問題(長沙—德雅村段隧道內分相,存在列車可能無法惰行通過的風險),亟待應用接觸網電分相連續供電系統解決工程實際難題,以杜絕運營過程中列車大坡道惰行闖分相不成功而臨時停車或帶電闖分相拉弧帶來的不安全隱患。

? ? ? 2017年7月,七一二所作為全國唯一一家成套電分相系統廠家成功中標長株潭城際鐵路電分相連續供電系統采購項目,并與長株潭城際鐵路有限公司簽訂該系統供貨合同。

? ? ? 2017年8月中旬,設備運抵現場。項目組成員邱長青、方華松、張新民、高曉峰、陳方亮、殷浩、袁雙林和彭有利等同事開始了連續75天的攻堅:他們一起克服了鐵路現場環境惡劣、酷暑40度高溫戶外作業、長達數月出差調試等不利條件,嚴格貫徹執行項目計劃。大家放棄國慶和中秋假日,按時保質完成了設備安裝與接線工作。
?? ? ?2017年10月底,接觸網電分相連續供電系統通過工程交接試驗和靜態驗收。

? ? ? 2017年11月初,完成系統靜態調試及上電試驗。隨后又分別開展了為期1個月的聯調聯試和為期1個月的試運行工作。由于不能影響城際鐵路的日常運行,每天試驗時間只能在高鐵天窗點凌晨0點到凌晨4點進行。時間緊、任務重,項目組制定了嚴格的操作規程——白天準備試驗條件,晚上進行通車試驗。同時,每一次試驗都要24小時保持與廣鐵集團、長沙供電段等多家單位的溝通協作。任何一個環節出問題,試驗就無法順暢進行,難度與壓力可想而知。?

? ? ? 人手少,任務重,也絕不能有半點疏忽。4個月以來,項目組成員睡眠嚴重不足?,F場項目負責人邱長青眼睛里布滿了血絲,他既要從項目總體上把握協調,又要斟酌每一行程序代碼。但他沒有絲毫的倦容,雙眼時刻緊盯電腦屏幕。由于連續通宵試驗,項目組成員高曉峰、張新民、殷浩先后感冒生病,高燒不退,白天打點滴,晚上做試驗?!拜p傷不下火線”、“擼起袖子加油干”,大家牢記使命,勇于擔當,克服重重困難,確保了試驗的進度和質量。
?? ? ?試驗期間,通過了韶山型電力機車及多種車型的聯合檢驗。檢驗過程中,列車在過分相期間無需斷電,進行了恒速、加速、惰行以及再生等各種組合工況的試驗。試驗表明,在各種工況下,該系統向接觸網中性段供電質量好、接觸網無過電壓和電弧產生,與各型動車組和電力機車均能完全兼容匹配。功夫不負有心人,整個試驗過程穩定、可靠,系統設備及車網各項主要功能、性能參數正常,與車網的匹配性能良好。

? ? ? 2017年12月中旬,接觸網電分相連續供電系統完成廣鐵集團和湖南省城際鐵路公司組織鐵科院等單位進行的實車上道的聯調聯試和試運行,通過工程動態驗收。

? ? ? 截至2018年5月底,長株潭城際鐵路動車組已經安全通過湘江隧道電分相超過7000次。該系統的正式投運,成功將我所積累的艦船大功率電力電子變流及其控制技術應用到我國電氣化鐵路牽引供電領域,是我國鐵路接觸網牽引供電技術的一次革新,提升了我國鐵路接觸網領域的自主創新能力,使我國在鐵路接觸網地面自動過分相關鍵成套裝備從國內領先走向國際領先。

? ? ? 2018年4月18日,長株潭城際鐵路接觸網電分相連續供電系統通過湖北省科技廳科技成果鑒定,程時杰院士等行業內專家組一致認定,該科技成果填補了國際空白,達到了國際先進水平,具有廣泛的應用前景。

? ? ? 潮平兩岸闊,風正一帆懸?;赝〉玫某煽?,項目組所有成員都感到無比自豪。習總書記說“幸福都是奮斗出來的”,展望新時代,大家信心滿懷。雖然前進的道路充滿艱辛和挑戰,但所有七一二所人都堅信,七一二所的未來光明而燦爛。我們將不忘初心,牢記使命,擔當責任,不懈奮斗,在推進新時代中國特色社會主義偉大事業中描繪更加壯美輝煌的畫卷。

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奮斗譜華章 智慧創未來 | 我所歷時六年研制成功國際首套電分相系統 助力鐵路牽引供電發展

發布時間:2018-06-19 19:45  來源:  瀏覽人數:


? ? ? 2017年12月26日,偉大領袖毛主席124周年誕辰,湖南省長株潭城際鐵路在這一天正式全線貫通運營。由我所研制的世界首套基于大功率電力電子變流技術的“鐵路接觸網電分相連續供電系統”正式投運長株潭城際鐵路,為毛主席124周年誕辰送上了一份厚禮。
? ? ? 世界鐵路痛點的“吶喊”:斷電背后的安全隱患
? ? ? 鐵路是一個國家重要的交通基礎設施,是國民經濟發展的大動脈,也是資源型和環境友好型的運輸方式之一,加快鐵路發展早已成為世界各國的共識?!惰F路“十三五”發展規劃》中提出:到2020年,全國鐵路營業里程達到15萬公里,其中高速鐵路3萬公里。鐵路高速發展的背后是資金、科技、人才的大力支持,國家高度重視具有完全自主知識產權的鐵路電氣化裝備。
? ? ? 據估算,在京滬高鐵僅由于電力機車通過電分相而造成的全程運行時間損失超過半小時以上;重載列車速度低,過分相時列車速度進一步降低,如果電分相處于大坡道上,則易造成坡停,后果嚴重。另一方面,過分相增加了司機疲勞強度,列車帶電闖分相的情況時有發生,由此會給列車帶來高達幾十千伏的過電壓和電弧,影響供電設備壽命,甚至造成接觸網相間短路以及塌網的重大事故,嚴重影響鐵路的安全運輸。
? ? ? 為減小鐵路牽引供電系統列車過分相的負面影響,需分析原理、解決電分相的關鍵問題,全面提升鐵路裝備現代化水平,適合我國鐵路的發展需求。?
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中國工匠使命的驅動:思想交流碰撞出的智慧火花

? ? ? 2012年6月,現任副所長、時任系統控制與永磁推進事業部主任李明勇研究員參加一次學術會議,在機場遇見中鐵第四勘察設計院集團有限公司戚廣楓副總工程師,兩人利用候機時間對鐵路電分相問題進行了較為深入的交流。李副所長將交流傳動中變頻調速擴展到變頻移相,創新提出了基于電力電子控制技術實現接觸網電分相中性區為列車連續供電的解決方案,思想交流碰撞出了智慧火花,兩人立即達成了合作意向。沒有這一次跨行業的深入學術交流,就沒有后續的成果,其重大意義不言而喻。說干就干,但萬事開頭難:“如何讓列車連續可靠供電過分相?”“帶列車時有無過電壓?”“過分相關節時有無電???”……一系列有關設備的技術壁壘、安全可靠的質疑和追問,讓人頓覺壓力山大,很多鐵路設備供應商認為這個項目是難度太大、無從下手?!靶枨缶褪莿恿?,戰勝困難才能出成績?!奔夹g專家、項目負責人方華松主動請纓,有著共同志向的項目組成員很快達成共識。

? ? ? 但是,想要原始創新談何容易?看似常見的交直交電壓變換器,需要滿足我國鐵路牽引供電的需求,設計起來是一項龐大的系統工程,僅控制過程,從提出方案到最終敲定,都要經歷反復的研究論證,進行無數次的仿真分析和無數次的試驗驗證。

? ? ? 憑著深厚的大功率電力電子設備研發經驗,方華松帶領項目組成員加班加點,刻苦鉆研,經過大量的設計、仿真、計算和論證之后遴選出多種可行方案。通過綜合對比各方案的成熟度、系統冗余可靠性以及成本三個方面,最終確定最佳方案,并經受住了鐵路技術管理部門的層層審查考驗。

? ? ? 鑄就世界領先的傳奇:夜以繼日戰勝一切艱難困苦
? ? ? 方案既已確定,項目組立即展開了一系列密集的試驗工作。由于裝置容量大、占地面積寬,武漢南湖本部的試驗場地難以滿足要求,全組人馬只得轉移到青島分部進行調試,并在短短6個月內完成裝置的生產、調試和出廠實驗。這是巨大的挑戰,大家每天加班到凌晨,常常是連續出差好幾個月才能回一趟家。
? ? ? 沒有誰人能隨隨便便成功:當我們的設備首次上高壓電測試時,電網電壓竟然沒有采集信號,“你們的裝置到底行不行?”協作單位的負責人言語中帶著質疑?!皼]事,我看看!”關鍵時刻張新民、陳興華進入高壓開關箱體檢查開關柜工作裝置,在狹小的工作空間中連續查線超過5個小時,最終準確找到了原因。

? ? ? 拆卸過程中,陳偉不小心劃破了手臂,輕傷不下火線,簡單包扎后繼續接線調試。設備吊裝落位時,高曉峰被枕木砸中后腦勺,忍痛完成了電路板測試工作。試驗期間,項目軟件負責人邱長青博士的愛人分娩,這位對軟件設計追求完美的博士只回去陪伴了三天又毅然回到試驗現場,孩子滿月也沒能趕回去??紤]到時間緊、任務重,項目組成員時刻堅守現場,嚴格貫徹執行項目計劃,按時完成了各項科學試驗。
? ? ? 2016年5月,中車青島四方機車廠環線試驗,是過分相裝置第一次完全模擬現場試驗環境,即帶動車組過分相?,F場調試時,發現設備在運輸過程中設備底部水管發生錯位。變頻器的水冷系統至關重要,在試驗過程中,任何疏忽都可能造成嚴重后果。根據協議約定,我們只有5天安裝和試驗時間,且白天不能作業,只能選擇在夜間進行現場維修。項目組將6人分為兩組輪換兩班倒,馬不停蹄拆卸模塊,在36小時內完成了3000多公斤的功率模塊的拆卸安裝任務。

? ? ? 2016年5月12號,當清晨第一縷陽光折射,在中車青島四方環線上對CRH6F城際動車組順利完成了帶電過分相——牽引、制動、惰行以及各工況動態切換、正反向往返通過絕緣錨段關節等科學試驗,試驗現場沸騰了。經過連續一周日夜不停高負荷運轉,雖然項目組已經疲憊不堪,但他們仍難掩內心的喜悅高興地跳起來。?

? ? ? 真金不怕火煉的自信:工程應用締造“國際領先”
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? ? ? 2017年7月,七一二所作為全國唯一一家成套電分相系統廠家成功中標長株潭城際鐵路電分相連續供電系統采購項目,并與長株潭城際鐵路有限公司簽訂該系統供貨合同。

? ? ? 2017年8月中旬,設備運抵現場。項目組成員邱長青、方華松、張新民、高曉峰、陳方亮、殷浩、袁雙林和彭有利等同事開始了連續75天的攻堅:他們一起克服了鐵路現場環境惡劣、酷暑40度高溫戶外作業、長達數月出差調試等不利條件,嚴格貫徹執行項目計劃。大家放棄國慶和中秋假日,按時保質完成了設備安裝與接線工作。
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? ? ? 2017年11月初,完成系統靜態調試及上電試驗。隨后又分別開展了為期1個月的聯調聯試和為期1個月的試運行工作。由于不能影響城際鐵路的日常運行,每天試驗時間只能在高鐵天窗點凌晨0點到凌晨4點進行。時間緊、任務重,項目組制定了嚴格的操作規程——白天準備試驗條件,晚上進行通車試驗。同時,每一次試驗都要24小時保持與廣鐵集團、長沙供電段等多家單位的溝通協作。任何一個環節出問題,試驗就無法順暢進行,難度與壓力可想而知。?

? ? ? 人手少,任務重,也絕不能有半點疏忽。4個月以來,項目組成員睡眠嚴重不足?,F場項目負責人邱長青眼睛里布滿了血絲,他既要從項目總體上把握協調,又要斟酌每一行程序代碼。但他沒有絲毫的倦容,雙眼時刻緊盯電腦屏幕。由于連續通宵試驗,項目組成員高曉峰、張新民、殷浩先后感冒生病,高燒不退,白天打點滴,晚上做試驗?!拜p傷不下火線”、“擼起袖子加油干”,大家牢記使命,勇于擔當,克服重重困難,確保了試驗的進度和質量。
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? ? ? 2017年12月中旬,接觸網電分相連續供電系統完成廣鐵集團和湖南省城際鐵路公司組織鐵科院等單位進行的實車上道的聯調聯試和試運行,通過工程動態驗收。

? ? ? 截至2018年5月底,長株潭城際鐵路動車組已經安全通過湘江隧道電分相超過7000次。該系統的正式投運,成功將我所積累的艦船大功率電力電子變流及其控制技術應用到我國電氣化鐵路牽引供電領域,是我國鐵路接觸網牽引供電技術的一次革新,提升了我國鐵路接觸網領域的自主創新能力,使我國在鐵路接觸網地面自動過分相關鍵成套裝備從國內領先走向國際領先。

? ? ? 2018年4月18日,長株潭城際鐵路接觸網電分相連續供電系統通過湖北省科技廳科技成果鑒定,程時杰院士等行業內專家組一致認定,該科技成果填補了國際空白,達到了國際先進水平,具有廣泛的應用前景。

? ? ? 潮平兩岸闊,風正一帆懸?;赝〉玫某煽?,項目組所有成員都感到無比自豪。習總書記說“幸福都是奮斗出來的”,展望新時代,大家信心滿懷。雖然前進的道路充滿艱辛和挑戰,但所有七一二所人都堅信,七一二所的未來光明而燦爛。我們將不忘初心,牢記使命,擔當責任,不懈奮斗,在推進新時代中國特色社會主義偉大事業中描繪更加壯美輝煌的畫卷。

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