在CRH380A家族中，有一位特殊的朋友——搭載永磁電機的CRH380AN-0206。近日，這位特殊的朋友在成都局管內開始了載客運營。
CRH380AN-0206的與眾不同之處在於牽引電機方面。今天，通通就來和大家聊聊這列車和永磁電機的那些事兒。
CRH380AN動車組小檔案
車組號解讀
CRH代表和諧系列中國高速鐵路動車組380A代表四方動車組平臺，最高試驗速度大於380Km/h，最高運營速度大於300Km/hN代表永磁電機0代表檢測、試驗等特殊用途或非國鐵控股企業採購2代表中車青島四方股份有限公司生產06代表序列號
國家鐵路局官網公示的CRH380AN製造許可
值得注意的是，CRH380AN-0206下線時的車組號為CRH380A-0206，國家鐵路局頒發其“準生證”的時候將搭載永磁電機的CRH380A定型為CRH380AN，0206也是目前CRH380AN家族中的唯一一個成員。
編組構成
CRH380AN的車內佈局與統型CRH380A相同
CRH380AN共有8節車廂，車內佈局與統型CRH380A動車組完全相同。外觀方面，列車的受電弓分別位於04車和05車，這樣的受電弓佈置與CRH380AJ動車組相同，而統型CRH380A動車組的受電弓均佈置於04車和06車。
要不是刻意去觀察車組號與車頂高壓部件的細節，或是辨別牽引電機的聲響，你可能根本無法發現這列車的不同之處。
CRH380AN動車組最高運行時速為300km/h，由4節動力車(02、04、05、07車)與4節拖車 組成，每節動力車均有4臺最大功率600Kw的永磁電機負責驅動各個車輪，動力車轉向架依舊保留齒輪傳動裝置。可以發現，列車在動拖布局上與CR400“復興號”系列動車組相同。
永磁電機有什麼優勢？
在說永磁電機的優勢之前，通通先和大家科普一下軌道交通裝備牽引電機的演變歷程。簡單來說，牽引電機經歷了直流、交流異步、永磁同步三大發展階段。
採用直流電機的SS3機車
直流電機，顧名思義，就是採用直流電驅動的電動機，基本原理大家可以在中學物理課本上看到。直流電機易於調速，但維護成本較高，我國的韶山系列電力機車均採用直流電機牽引。
大多數和諧系列動車組採用交流異步電機
交流異步電機，採用交流電驅動，電機的轉速取決於交流電的頻率，不過電機的額定轉速永遠低於交流電頻率的目標轉速，因此得名交流異步電機。交流異步電機結構簡單易維護，近年來隨著交流電變頻技術高速發展得以在調速要求高的軌道交通裝備上使用。前些年我國的交流電變頻技術較為落後，通過消化吸收再創新的方式研發和諧系列動車組與電力機車，其中一個重要目標就是掌握交流電變頻技術。
CRH380AN-0206的受電弓特寫
永磁電機，全稱永磁同步電機，電機轉子為永磁體，電機定子佈置線圈繞組，這樣的佈置方式與交流異步電機正好相反。永磁電機的優勢如下：
效率高：最大效率能達到98%，意味著電機更加節能，電機發熱量也更小。能量密度大：在相同體積下，相對於交流異步電機與永磁同步電機來說，永磁電機能輸出更高的額定功率；反之，在指定的功率需求下，永磁電機可以實現更小的體積和更輕的重量。起步扭矩更大：永磁電機起步時可以輸出比其他類型相同功率電機更大的扭矩，簡單理解就是起步加速更快。噪音低：更低的噪音，提升舒適性。
CRH380AN的效益如何？
在CRH380AN-0206正式投入運營之前，其已經在四川境內完成了30萬km的運用考核。通通在也參考了相關論文[1]，這裡和大家做一些對比。
CRH380AN牽引特性曲線，注意編組質量為466t，較統型CRH380A更重[1]
CRH380AN-0206動車組的研製重點是對永磁電機性能進行測試 ，因此在轉向架的方面沒有做出重大改動（軸距略有變化）。列車搭載永磁電機後，由於功率和扭矩大大增加，配套的齒輪箱和車軸也需要增加強度（齒輪箱的傳動比和統型CRH380A略有不同），因此列車未實現減重，甚至整列車比統型CRH380A還重了20噸左右。
CRH380AN與統型CRH380A參數對比[1]
不過，得益於永磁電機的大扭矩，在車輛增重的情況下，CRH380AN的0～40km/h加速度達到了0.510m/s²，較統型CRH380A更快。
CRH380AN在長距離、大站停的工況下，節能情況如上圖[1]
CRH380AN在停站較多的工況下，節能情況如上圖[1]
根據CRH380AN的實驗數據來看，在長距離、大站停的工況下，整車節能8.4%，牽引性能節省9.3%；在停站次數較多的工況下，整車節能10%，牽引系統節能11%。通過試驗證明，搭載永磁電機的動車組的綜合節能率達到10%，顯著降低了動車組的牽引能耗。
總結與展望
說了這麼多，通通相信大家也對搭載永磁電機的動車組有了一定的瞭解。相比搭載交流異步電機的動車組來說，搭載永磁電機的動車組更加節能。
CRH380AN的研製成功，標誌著我國掌握了基於永磁電機牽引系統動車組的相關製造技術，也為未來新造搭載永磁電機的動車組提供了技術支撐。縱觀世界，目前掌握該技術的國家並不多，可以說是中國高鐵發展的一大里程碑了。
待永磁電機技術成熟後，在轉向架設計上也有更好的靈活度，這為可變軌距動車組列車的設計提供了相當大的便利。或許，在不遠的將來，實現永磁電機直接驅動車輪的可變軌距動車組列車與新一代準高速電力機車等新型軌道交通裝備，也會陸續出現在大眾的視野中。有消息指四方廠正在研製的京雄智能動車組或將搭載永磁電機，通通還是十分期待的。
如果你有幸坐到了這列CRH380AN，別忘了，它的背後承載了無數科研人員的汗水。
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[1]吳冬華,孫傳銘. 基於永磁電機牽引系統高速動車組的研製[J]. 機車電傳動,2019(01):35-39.
文章作者
Land Cruiser
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