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冯江华:创造“陆地飞行”的中国奇迹

2020-05-31 16:41:48  来源:新湖南客户端  作者:谢雨玳

导读

“全国创新争先奖”是由国家批准设立的一个重要科技奖项,是仅次于国家最高科技奖的科技人才大奖。该奖项表彰奖励积极投身创新争先行动、在建设创新型国家和世界科技强国伟大进程中作出突出成绩的科技工作先进个人和先进集体。每3年评选表彰一次,每次表彰10个科研团队,授予奖牌;表彰不超过30位科技工作者,授予奖章,享受省部级劳模待遇;表彰不超过300名科技工作者,授予奖状。

今天是全国科技工作者日。来自中车株洲电力机车研究所有限公司的冯江华获得第二届全国创新争先奖章,与在新冠肺炎疫情期间做出过重大贡献的科学家李兰娟、张伯礼、张文宏等共同授奖。同时,也是本届创新争先奖章评选获奖29人名单中湖南省唯一科学家。

这已经不是冯江华第一次获得这种重量级奖项了,在2019年1月8日举行的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。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。

从无到有,砥砺攻坚三十载

上世纪80年代末,刚从浙江大学电机系硕士毕业的冯江华,放弃留在大城市发展,只身来到株洲的偏远小镇——田心,这是一个地图上查无可寻,却有着“中国电力机车摇篮”响亮名号的神奇之处。从踏入的那一刻开始,冯江华就深深的扎根在了这片热土。三十一年的矢志追求,从普通科研人员到企业科技团队带头人的进阶之路,这座“摇篮”不仅提供了冯江华干事创业的优质平台,更成就了他科技报国的初心梦想。

彼时,中国电力机车很多领域还是空白,尤其是电力牵引、控制技术对比国外还有很长的路要追赶。事实上,早在上世纪70年代,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,冯江华一进所里,刚好赶上交流传动技术攻关。

由于工作出色,入所两年后,冯江华就被委以重任,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,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。但正是在这样一种情况下,经过两年的艰难攻关,冯江华团队硬是啃下了这块硬骨头。其研究和试验结果,获得了异步电机直接转矩控制的鼻祖Steimal教授的高度认可。

创新无止境,追求不停步。初尝甜头的巨大激励,让冯江华和他的团队在自主研发之路上越走越宽。此后十余年,先后研制出2800kVA、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。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,实现了我国大功率交流传动控制技术的从无到有,使我国成为少数几个掌握该技术的国家之一。

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和最复杂的高铁运用环境,同时也面临诸多关键技术新挑战。关键时刻,冯江华团队又将目光瞄准了这里。

2014年,“沪昆高铁”开通之际,冯江华团队日夜奋战,无数次往返南昌、分宜两地,攻克了车-网稳定、装备安全等难题,有效保障“沪昆高铁”的顺利开通。兰新线高寒动车组项目期间,由于原进口牵引技术无法满足长大坡道持续高速运行需求,而系统配置已固化,无法变更牵引变流器和牵引电机。冯江华和其团队大胆提出新的控制策略,在自主控制器完成验证并替代原进口控制器基础上,实现了在功率提升20%的同时温升降低25K,一举解决了全局高能效牵引行业难题。

创新者的智慧和洞见总是在散发光芒。三十余年的孜孜追求,冯江华与其团队用心血浇灌出一朵朵璀璨的“科技之花”,这些成果批量应用在以“复兴号”为代表的高速动车组上,打造了完全自主知识产权、世界领先的牵引系统产品平台,为“复兴号”在世界最大运营规模和最复杂运用环境下,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。习近平总书记高度赞誉:“复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步”。

从追到超,矢志交通强国

追赶,只是奋斗者前进动力,而引领,才是创新者的目标。

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,永磁牵引系统必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。”有了目标,冯江华迅速行动起来,于2003年组建了国内第一支永磁牵引系统研发团队,开展牵引系统向永磁升级换代的研究,我国第一次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。

“这是一个孤独的、漫长的求索、求证过程。”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5千瓦的永磁电机开发成功。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,首列永磁地铁也投入长沙地铁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。但拿下这个高地,要解决一个“拦路虎”,就是电机控温。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,无数次技术讨论,花了3个月设计出最优方案重新装机,最终解决这一关键难题。“真是好事多磨!多亏了冯总,不然我们也不会成功。”团队核心成员文宇良说起这件事,充满敬佩之情。

“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。这一年,永磁高铁被两院院士评选为“2015年中国十大科技进展新闻”。

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、地铁车辆等批量应用,其能耗较异步牵引系统分别降低10%、30%以上。“永磁时代来了!我们必将赢得世界的仰望!”冯江华心情激动而又自信满满。

同样在这一年,一种全新的中低运量轨道交通制式产品,亮相“庆祝改革开放40周年大型展览”,它就是近年来备受关注的中国自主“黑科技”——智能轨道快运系统(简称“智轨”),创造它的正是冯江华团队。

长期以来,因轨道导向、承载、约束作用,传统轨道列车具有运量大、效率高等优势,但轨道苛刻的平顺性等要求,使系统建设与运维复杂、成本高昂。这对于亟需解决公共交通问题,却受制于城市、人口规模和建设成本的中小城市来说,完全是可望而不可及的。

有没有一种既保持大运量优势,又兼顾低成本、灵活穿行的城市公共交通工具?

2009年,冯江华偶然得知国外有一种新型单轨交通电车,高度的技术敏感性,让他灵光一现,突发奇想要做一款全新的无轨电车。2013年,冯江华与他的团队,再次从零起步,开启了胶轮智轨的原始创新之路。4年后,全球首款智轨电车实现首发;5年后,全球首条智轨试验示范线在株洲试运行;2019年12月,智轨迎来新的里程碑,在宜宾实现全球首条商业运行线开通,宣告城市公共交通的“智轨时代”到来。智轨的出现,彻底摆脱了轨道交通工具对实体轨道的依赖,开创了城轨装备新制式。

“创新的路上永不停歇,技术的追求永无止境。致力科技强国、交通强国的国家战略,是我终身的使命。”冯江华说。

从一到十,汇聚创新涌流

冯江华获得过很多荣誉:包括国家科技进步奖、国家技术发明奖、中国专利优秀奖和省部级科技奖。他还有诸多身份:湖南省政协委员、无党派人士、株洲市党外知识分子联谊会会长、中车株洲所副总经理、总工程师……在他看来,这些都是事业平台给予的、是团队努力的结果,他要做的就是更好的回馈。“不管在什么位置,关心社会的发展,反映社情民意,并结合自己的专长,为公司发展和行业进步作出贡献。”

2018年12月4日,冯江华又迎来了一个新身份。在中国中车统战工作座谈会上,由冯江华领衔的“冯江华工作室”正式揭牌。

作为一家科技先导型企业,中车株洲所党外科技人才荟萃、智力密集。成立“冯江华工作室”,就是中车株洲所创新统战工作新模式,汇聚创新涌流,打造团结党外高知统战平台的有力举措。

“冯江华工作室”改变了过去单打独斗的模式,使党外知识分子由“个体户”向“集团军”转变,组织优势和群体作战优势得到更好的发挥。同时,通过努力构建开放创新生态圈,广泛对接外部资源,开展专业、国际、创新为主题的培训,为工作室党外知识分子提升水平、扩展能力打造平台。

“帮助工作室的年轻人实现科技创新的梦想,推动科技进步,助力企业发展,是令我最开心的事。”冯江华说,受益于事业平台,他希望将这份幸运提供给更多的追梦者,从一到十,从十到百,从百到千,汇聚科研创新的蓬勃伟力。

工作室成立以来,冯江华带领团队依托国家重点研发计划--先进轨道交通、新能源汽车、深海装备、智能机器人等专项,重点推进轨道交通系统安全保障、轨道交通高效变流装置、商用车高可靠性电力电子集成系统开发、高铁白车身机器人自动化生产线、深海多金属结核采矿试验工程等项目的实施,研发了一批引领行业发展方向的重大前沿技术,全面提升公司系统装备、系统集成的技术水平。同时,面向国家重大需求,组织团队着力在“卡脖子”的地方下功夫,确保产业发展安全。

从一到十,不是简单的数量递增,而是创新力量的裂变发展;从追赶到领跑,也不只是地位的变迁,而是使命的传承接续。为了使命,为了责任,创新路上,正是有了无数个冯江华,一代代科学家的执着追求、潜心钻研和团结拼搏,才有了中国制造向中国创造、中国速度向中国质量、中国产品向中国品牌的华丽转变。

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