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从日本走向世界,从过去走向未来!——东芝电力机车描绘的未来图景 mask

从日本走向世界,从过去走向未来!

东芝电力机车描绘的未来图景

2018.11.14 社会基础设施
本文看点
  • 自1923年起,东芝就已从事电力机车制造事业
  • 东芝拥有8轴大功率机车和日本首款使用锂电池的混合动力机车
  • 节能电机、IoT(物联网)、AI(人工智能)……与新技术并行,下一代电力机车将会是什么样的呢?

物流支撑着我们的日常生活,同时,物流的形式也正悄然变化着。比如,在众所周知的“最后一公里”内,即从配送点到各个家庭,无人机的使用正飞速发展着。

然而,时至今日,铁路货物运输仍然占据着十分重要的地位。充满计划性与高效性的铁路网络系统使得长途铁路运输具备了其他运输方式望尘莫及的超高性价比。

那么,牵引铁路货物的 “电力机车”的发展又面临着怎样的新变化呢?这个问题,我们可以交给东芝的电力机车专家组来回答。自1923年(正处于东芝的前身--芝浦制造所时代)首次制造出电力机车以来,东芝不仅在日本本土进行电力机车的销售业务,同时还向中国、印度、土耳其、新西兰、南非等国家出口电力机车。可以说,多年专注于交通公共设施建设领域的东芝,以其强大的实力让其生产的电力机车覆盖了世界的每一个角落。

在东芝,宫崎玲先生被称为“Mr.机车”,山田真广先生是“下一代机车的设计负责人”,两位都亲身参与过电力机车的设计与制造。这次,就让我们通过两位的对话,来追寻东芝的电力机车从日本走向世界的轨迹吧。

东芝社会基础设施系统株式会社 铁路系统事业部车辆系统技术部 宫崎玲先生和府中事业所交通系统部 山田真广先生

左:东芝社会基础设施系统株式会社
铁路系统事业部 车辆系统技术部 宫崎玲 先生
右:东芝社会基础设施系统株式会社
府中事业所 交通系统部 山田真广 先生

一、关于研发与设计——东芝的成果让人印象深刻

EH500型 交直流电力机车

EH500型 交直流电力机车

电力机车实际上由多个系统和部件组成,包括以电路为首的主变流器,牵引电机等传动设备、制动系统和轴承等。这些说起来简单,但实际上,结合系统、设备、部件制造出一辆电力机车需要大量的专业技术知识。多年以来,东芝凭借着领先全球的科技创新及技术积淀,致力于电力机车以及整体的电气化系统的创新研发,其多款新型产品已广泛应用于全球各地。

“府中事务所研发出了许多大家所熟知的电力机车,如有着‘ECO-POWER金太郎’美誉,从北海道到东京圈仅需一辆便可实现运行的EH500型机车等。自从入职以来,我便一直负责这些机车的设计与制造,如混合动力机车HD300型、既能在日本青函隧道等新干线铁路上运行,又能在传统铁路上行驶,还可应对共用行驶区间的EH800型,以及最近行驶在名古屋铁路上的EL120型等等。”(山田先生)

“我自从入职以来,一直从事以新干线为首的车辆用机器和交通系统的研究,电力机车大多数是面向日本国外的。最让我印象最深刻的就是东芝针对于南非特殊地理环境而研发的10E型电力机车——它的研发过程相当棘手。”(宫崎先生)

面向南非的10E型电力机车

面向南非的10E型电力机车

二、混合动力、大功率“8轴” ――东芝电力机车的独特之处是什么

山田先生参与制造的HD300型电力机车,以柴油机、发电机和蓄电池作为动力源,是日本国内首款使用锂电池的混合动力机车。其动力源实现了电力和柴油机的双向选择。这一创举为电力机车的未来发展开辟出了一片全新的领域。

HD300型混合动力机

HD300型混合动力机

“混合动力机车是一种符合时代要求的环保型机车。它不但有助于减少二氧化碳的排放量,并且在货站的更换操作方面更具优势。我们可以拿汽车来类比:这种新型环保汽车并不追求在高速公路上的飞速疾行,而是尽量减少在街道上反复启动、停止而产生的二氧化碳和噪音。”(山田先生)

东芝的追求不仅仅是环保,还有更新更强的高科技。其中值得一提的,就是由日本货运铁路株式会社(JR货运)与东芝共同研发的EH800型机车。它是日本首款“既能在新干线铁路上运行,又能在既有铁路上行驶,可应对共用行驶区间的机车”,同时也是搭载了8个电机的“8轴机车”。在日本国内,也只有东芝才能制造出来所谓的“8轴机车”

EH800型 交流电力机车

EH800型 交流电力机车

“举例来说,4轴的EL120型承载量是50t级别,8轴的EH800型承载量超过100t。轴数越多,电机的数量也越多,牵引力也就越强。我们是目前唯一一家能够生产8轴机车的企业,这也意味着在日本国内我们所制造的机车马力最强。”(山田先生)

那么,面向日本海外的电力机车又是什么样的呢?据宫崎先生说,它们不仅仅功率高,其日本制造所独有的特性也为人瞩目。

“相信大家在电视上都看到过,在南非等海外地区,6辆机车相连,长度超过2千米,用来牵引载货列车的机车并不罕见。毋庸置疑,这对机车的马力和运转率都提出了很高的要求。运转率对铁路运营商的收益有直接影响,因此在签订合同时运营商就要求运转率达到一定数值。同时,运营商对机车的备用系统也有要求:即便机车出了故障,也能立即追踪并返回前线。”(宫崎先生)

各个领域对环保的关注和需求与日俱增,同时,追求大功率和运转率的海外市场对于混合动力机车的关注度也在不断攀升。日本国内混合动力机车的交付实绩使得东芝积累了大量的相关知识与见解,而这也成为了东芝的一大优势。当然,我们也面临着更大的挑战。

“目前,日本国内出现了可大幅降低电力功耗的高效电机PMSM(永磁同步电机)。除了省电之外,它的全封闭结构无需进行内部清理,可降低维护成本,预计今后将会得到更广泛的应用。”(山田先生)

PMSM(永磁同步电机)

PMSM(永磁同步电机)

不仅是下一代电机,为实现更加“安心·安全”的物流,我们还将结合IoT(物联网)和AI(人工智能)研发出新型解决方案,如计算机的动力支援系统和图像处理的监控系统等。在东芝,电力机车的研发将与这些新技术的研发并驾前行。

‘铁路的IoT化(物联网化)’是我们目前的关键词。今后,我们将积极采用最新的技术,贴合客户需求,研发出独具东芝特色的电力机车”(山田先生)。“每个国家对机车的需求都不相同,希望我们能够将产品、技术、系统结合起来,为客户提供全新的体验”(宫崎先生)。

PMSM(永磁同步电机)

时代的变化促进着技术的革新,而技术的革新又加剧了时代的变化。迎接时代新风,制造业者们唯有不断地进行技术攻关,累积知识与经验,才能更加从容地应对全新的挑战。也唯有如此,才能体现出身为制造业者的骄傲。飞驰的电力机车,承载着东芝科技创新的传统,将未来的希望传播到这世界的每一寸土地上。

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