ต้นแบบรถไฟฟ้าความเร็วสูง CR450 EMU ครั้งแรกสำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

บริษัท กรุ๊ปการรถไฟจีน จำกัด (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "China Railway Group") ประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่า โครงการนวัตกรรมเทคโนโลยี CR450 ที่บริษัทเป็นผู้นำพัฒนา จะมีการผลิตต้นแบบรถไฟ EMU ออกสู่สายการผลิตภายในปีนี้

ในส่วนขององค์ประกอบหลัก CRRC ระบุว่าระบบขับเคลื่อนของต้นแบบรถไฟฟ้า CR450 EMU ใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวร ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มอเตอร์แม่เหล็กถาวรถูกนำมาใช้กับรถไฟความเร็วสูงที่ให้บริการเชิงพาณิชย์ในจีน ในขณะที่มอเตอร์แม่เหล็กถาวรอยู่ในสภาวะทำงาน มีการชาร์จไฟเกินกว่าสองกิโลโวลต์ ที่ความเร็วหมุน 100 รอบต่อวินาที และกำลังเพิ่มขึ้น 14.5%

มอเตอร์ขับเคลื่อนเป็นหนึ่งในเก้าเทคโนโลยีหลักของรถไฟความเร็วสูง EMU และยังถือเป็น "หัวใจ" ของรถไฟความเร็วสูง CR450 EMU อีกด้วย ผู้บริหารของ CRRC ให้ข้อมูลกับหนังสือพิมพ์ China Business News ว่าชิ้นส่วนมอเตอร์แม่เหล็กถาวรได้รับการสนับสนุนจากบริษัท CRRC Yongji Motor Co., Ltd. และบริษัท CRRC Zhuzhou Motor Co., Ltd.

ความจริงแล้ว ก่อนที่รถไฟต้นแบบ CR450 รถไฟใหม่รุ่น Fuxing ที่เป็นรถไฟตรวจจรวจแบบครบวงจรความเร็วสูงได้ใช้ระบบขับเคลื่อนแบบแม่เหล็กถาวรไปก่อนแล้ว พนักงานบริษัทรถไฟจีนกล่าวกับนักข่าวธุรกิจของ China Railway News ว่ารถไฟตรวจจรวจความเร็วสูงแบบครบวงจรรุ่น Renaissance ที่พัฒนาภายใต้วิศวกรรมนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี CR450 ได้ใช้เทคโนโลยีใหม่ 9 อย่าง ได้แก่ ระบบเบรกกระแสเหนี่ยวนำแบบแม่เหล็กถาวร ระบบขับเคลื่อนแบบแม่เหล็กถาวร แผ่นคาร์บอนเซรามิก และการควบคุมแบบแอคทีฟของกระบอกปีกผีเสื้อ (pantograph) เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ล้วนเป็นเทคโนโลยีที่จีนพัฒนาขึ้นเองอย่างอิสระ

เขากล่าวว่า มอเตอร์ขับเคลื่อนที่เหมาะสำหรับรถไฟตรวจจรวจความเร็วสูงแบบครบวงจรนี้ มีประสิทธิภาพการทำงานต่อเนื่องมากกว่า 95% มีค่าความหนาแน่นพลังงานมากกว่า 0.9 กิโลวัตต์ต่อกิโลกรัม และมอเตอร์หนึ่งตัวสามารถทำงานที่ 750 กิโลวัตต์ได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน เพื่อรองรับการวิ่งระยะไกลที่ความเร็ว 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

ในเวลาเดียวกัน มอเตอร์ลากจูงยังติดตั้งเซ็นเซอร์หลากหลายชนิด กล่าวถึงข้างต้นนี้ ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ตรวจสอบการสั่นสะเทือนรุ่นใหม่ สามารถตรวจสอบอุณหภูมิของรถไฟความเร็วสูงฟู่ซิงแบบครบวงจร ระหว่างการดำเนินการ เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของมอเตอร์ลากจูง บริษัท China Railway Group กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่า พารามิเตอร์เฉพาะของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่เหมาะสำหรับรถต้นแบบ CR450 EMU จะสูงกว่ารถทดสอบความเร็วสูงฟู่ซิงแบบครบวงจร

โครงการนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี CR450 มุ่งเน้นไปที่โครงการ CR450 emU และเทคโนโลยีนวัตกรรมโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ทางรถไฟความเร็วสูง 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สะพาน และอุโมงค์ โดยตั้งแต่เริ่มดำเนินการในปี 2021 ได้สร้างต้นแบบชิ้นส่วนเทคโนโลยีใหม่ 17 ชิ้น ดำเนินการทดสอบทางวิจัย 57 ครั้งด้วยรถไฟทดสอบแบบครบวงจร CR400 ทำสถิติความเร็วเดี่ยวสูงสุดของรถไฟ emu Ming เส้นทางหนึ่งที่ 453 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วสัมพัทธ์เมื่อพบกันที่จุดหมายเดียวกัน (relative rendezvous) 891 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และความเร็วเมื่อผ่านอุโมงค์ข้ามจุดเดียวกัน (tunnel intersection) 840 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สร้างสถิติใหม่ (ดูข่าวที่เผยแพร่บนเครือข่ายธุรกิจจีนเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2023 ซึ่งระบุว่า รถไฟฟ้าความเร็วสูง CR450 emu ทำสถิติความเร็วสูงสุดได้ 453 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)

สำหรับระบบขับเคลื่อนแม่เหล็กถาวร ซุน ยงไชย สมาชิกคณะกรรมการแห่งชาติประจำสภาการเมืองเพื่อปรึกษาหารือของจีน (CPPCC) และประธานบริษัท CRRC ได้นำเสนอข้อเสนอแนะในประเด็น "ส่งเสริมการเปลี่ยนผ่านสู่ความเป็นสีเขียวอย่างครอบคลุมสำหรับอุปกรณ์ขนส่งรางในเขตเมือง" ในการประชุมสมัยสามัญแห่งชาติปี 2024 ซุน ยงไชย กล่าวในข้อเสนอแนะว่า ปัจจุบันจีนนำโดยร่วมมือกับสถาบันวิจัยที่เกี่ยวข้องและองค์กรในห่วงโซ่อุตสาหกรรม ได้บรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีใหม่ๆ โดยระบบขับเคลื่อนแม่เหล็กถาวรมีประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม รวมทั้งมีความน่าเชื่อถือสูง และมีพื้นฐานที่เหมาะสมสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในวงกว้าง (ดูรายงานจากเครือข่ายธุรกิจจีน เมื่อวันที่ 4 มีนาคม ที่ผ่านมา ในหัวข้อข้อเสนอแนะสมัยประชุมใหญ่ | ซุน ยงไชย จากคณะกรรมการแห่งชาติประจำ CPPCC: การใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น ระบบขับเคลื่อนแม่เหล็กถาวร สามารถช่วยลดการใช้พลังงานของการขนส่งรางในเขตเมืองระดับชาติลงได้เกือบหนึ่งในสี่)

จีนระบุว่าตามข้อกำหนดการออกแบบ ขบวนรถไฟฟ้าความเร็วสูง CR450 ในขณะที่วิ่งด้วยความเร็ว 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เสียงรบกวน การบริโภคพลังงาน และตัวชี้วัดด้านสิ่งแวดล้อมจะไม่เกินขบวนรถไฟ Fuxing CR400 ดังนั้นขบวนรถไฟฟ้า CR450 จึงได้ใช้วัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์คาร์บอนจำนวนมาก วัสดุนี้เมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม มีความหนาแน่นต่ำกว่า พร้อมคุณสมบัติเช่น น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ทนความร้อนได้ดี ทนต่อการเกิดความเมื่อยล้า และตัวชี้วัดทางเทคนิคอื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการลดน้ำหนักรถยนต์ เพิ่มความเร็ว และลดการใช้พลังงาน

จากข้อมูลที่ให้ไว้โดย China Railway Group น้ำหนักของ CR450 อยู่ที่ประมาณ 10 ตัน ซึ่งน้อยกว่าขบวนรถไฟ Fuxing CR400 ที่มีอยู่เดิมประมาณ 12% โดยมีแรงต้านการเคลื่อนที่และการใช้พลังงานลดลง 20% ประสิทธิภาพในการเบรกและแรงฉุดลากเพิ่มขึ้นตามลำดับ 20% และ 3% ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการวิ่งจาก 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เป็น 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยยังคงระยะเบรก เสียงรบกวน และการใช้พลังงานต่อชั่วโมงที่ 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ไว้เท่าเดิม

กลุ่มรถไฟแห่งชาติระบุว่า มีความก้าวหน้าอย่างมากในการก่อสร้างเทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานรถไฟความเร็ว 400 กิโลเมตร/ชั่วโมง และส่วนทดสอบแบบครบวงจรที่มีความเร็วสูงขึ้น โดยรถไฟความเร็วสูง CR450 ได้เสร็จสิ้นการกำหนดเป้าหมายระดับสูงและแผนโดยรวม และได้เข้าสู่ขั้นตอนการออกแบบโครงสร้างและการพัฒนาต้นแบบ

แม้ว่าต้นแบบรถไฟ CR450 จะเพิ่งออกจากสายการผลิต แต่ยังไม่มีกำหนดเวลาสำหรับการให้บริการเชิงพาณิชย์ของรถไฟ CR450 กลุ่มรถไฟจีนบอกกับหนังสือพิมพ์ไชน่าบิสซิเนส เนวส์ว่า การทดสอบรถไฟ CR450 จะดำเนินการหลังจากต้นแบบออกจากสายการผลิต โดยความคืบหน้าของการทดสอบจะขึ้นอยู่กับสถานการณ์การทดสอบ "ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการดำเนินงานเชิงพาณิชย์" เขากล่าว

ในเดือนมกราคมปี 2021 บริษัท China Railway Group ประกาศจัดตั้งการดำเนินโครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนวัตกรรม Fuxing "CR450" เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีความปลอดภัยมากขึ้น เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ประหยัดพลังงานมากขึ้น และมีความอัจฉริยะมากขึ้น กว่าในวันที่ 19 เมษายน 2022 ในการประชุมดำเนินงานของ China Railway Group ลู่ตงฟู่ ประธานบริษัท China Railway Group ในขณะนั้น ได้ผลักดันการใช้ชิ้นส่วนหลักของรถไฟความเร็วสูงภายในประเทศ การดำเนินโครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนวัตกรรม CR450 อย่างต่อเนื่อง และพัฒนาความสามารถด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของระบบรถไฟให้มีความพึ่งพาตนเองและความสามารถในการพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบันรถไฟความเร็วสูงของจีนที่เป็นรถไฟหัวกระสุน วิ่งด้วยความเร็วสูงถึง 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยใช้ขบวนรถไฟฟู่ซิง CR400AF และ CR400BF เป็นตัวขับเคลื่อน บริษัท China Railway Group ได้ให้ข้อมูลกับหนังสือพิมพ์ China Business News ว่า แม้ความเร็วในการทดสอบสูงสุดของขบวนรถไฟทั้งสองจะอยู่ที่ 420 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่หากต้องการรักษาระดับความเร็วที่สำรองไว้ที่ 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ก็จำเป็นต้องมีความเร็วสำรองเพียงพอเพื่อความปลอดภัย "กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ความเร็วในการทดสอบสูงสุดจะต้องไปถึงระดับ 450 ถึง 460 กิโลเมตรต่อชั่วโมง" เขากล่าวไว้