智能高鐵正加速駛來(lái)

齊慧

7月20日，北京至張家口高鐵東花園隧道順利貫通，京張高鐵建設(shè)再次提速。它之所以受到廣泛關(guān)注，不僅是因?yàn)榫埜哞F是2022年北京冬奧會(huì)重點(diǎn)配套工程，更為重要的是，它也是我國(guó)第一條智能化高速鐵路。

什么是智能高鐵？“智能高鐵是廣泛應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、北斗導(dǎo)航等新技術(shù)，綜合高效利用資源，實(shí)現(xiàn)高鐵移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境間信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)全生命周期一體化管理的智能化高速鐵路系統(tǒng)?！敝袊?guó)鐵路總公司副總經(jīng)理王同軍介紹。

我國(guó)將通過(guò)新一代信息技術(shù)與高速鐵路技術(shù)的集成融合，實(shí)現(xiàn)高鐵智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)技術(shù)水平全面提升，讓火車出行更加方便快捷、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。

智能建造 讓修路更簡(jiǎn)單

通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)融合運(yùn)用，橋梁建造、隧道施工等將實(shí)現(xiàn)“智能化”“信息化”管理，推動(dòng)生產(chǎn)和管理效率全面提高

“京張高鐵八達(dá)嶺隧道兩次穿越八達(dá)嶺長(zhǎng)城，距離頭頂?shù)睦暇堣F路青龍橋站最近只有4米，環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)要求高?！敝袊?guó)中鐵五局集團(tuán)京張高鐵項(xiàng)目部黨工委書記賈友文說(shuō)，他們采用精準(zhǔn)微爆破技術(shù)，將爆破震動(dòng)的幅度和分貝降到最低，每爆破一次只相當(dāng)于在長(zhǎng)城上跺一下腳，消除了施工對(duì)文物和環(huán)境的不利影響。

動(dòng)靜小，速度可不慢。筆者了解到，為保證施工進(jìn)度，項(xiàng)目部使用了大型三臂鑿巖臺(tái)車，施工人員只要在旁邊操作“游戲手柄”，即可指揮它的3個(gè)液壓機(jī)械臂，每個(gè)機(jī)械臂20秒即可掘進(jìn)1米。以前20多人才能完成的開挖工作，現(xiàn)在三四個(gè)人就能輕松完成。

京張高鐵工程建設(shè)全過(guò)程都充滿了這樣的“智能”。建設(shè)者在施工時(shí)應(yīng)用了大量先進(jìn)技術(shù)和智能設(shè)備，比如，清華園隧道使用盾構(gòu)機(jī)穿過(guò)近90條城市管道線路，清河站地鐵高鐵并場(chǎng)設(shè)計(jì)等。專家表示，我國(guó)在京張高鐵上實(shí)現(xiàn)了智能建造、智能裝備和智能運(yùn)營(yíng)，開啟了世界智能鐵路的先河。

同為智能高鐵的京雄城際鐵路也是先進(jìn)施工技術(shù)的受益者。“有了BIM（建筑信息模型），我們?cè)谵k公室就可以加工鋼筋了?！敝袊?guó)中鐵上海工程局京雄城際鐵路項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人侯宇飛說(shuō)，“在京雄城際鐵路高鐵梁場(chǎng)建設(shè)中，我們提出BIM建模鋼筋設(shè)備智能加工一體化方案。通過(guò)BIM軟件對(duì)整榀箱梁進(jìn)行建模，將箱梁模型中每個(gè)型號(hào)的鋼筋、尺寸等數(shù)據(jù)生成并導(dǎo)出下料單，將下料單直接與智能化鋼筋加工機(jī)器人接口連接，實(shí)現(xiàn)了辦公室生產(chǎn)任務(wù)管理與工廠內(nèi)鋼筋設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)及時(shí)通信”。

王同軍表示，鐵路部門將通過(guò)BIM、CIM（計(jì)算機(jī)集成制造）等技術(shù)融合運(yùn)用，在橋梁建造、隧道施工等方面實(shí)現(xiàn)“智能化”“信息化”管理，全面提高生產(chǎn)和管理效率。

智能裝備 讓列車更聰明

工作狀態(tài)自感知、運(yùn)行故障自診斷、導(dǎo)向安全自決策的“復(fù)興號(hào)”智能型動(dòng)車組正在研制中，將掌握時(shí)速350公里的自動(dòng)駕駛技術(shù)

今年3月份以來(lái)，中國(guó)鐵路總公司在北京至沈陽(yáng)高鐵遼寧段啟動(dòng)“高速鐵路智能關(guān)鍵技術(shù)綜合試驗(yàn)”，推進(jìn)中國(guó)智能高鐵建設(shè)，試驗(yàn)將一直持續(xù)到9月底。

這是我國(guó)首次進(jìn)行智能高鐵試驗(yàn)，目前，包括時(shí)速350公里“復(fù)興號(hào)”長(zhǎng)編組動(dòng)車組專項(xiàng)試驗(yàn)、高速動(dòng)車組自主化主動(dòng)控制受電弓試驗(yàn)、新型鐵路金屬聲屏障試驗(yàn)等項(xiàng)目，綜合試驗(yàn)已取得階段性成果。這些成果將用于北京至張家口高鐵、北京至雄安新區(qū)城際鐵路的智能高鐵建設(shè)。

王同軍介紹，鐵路部門正在研發(fā)基于CR400BF型動(dòng)車組技術(shù)平臺(tái)的智能升級(jí)，研制工作狀態(tài)自感知、運(yùn)行故障自診斷、導(dǎo)向安全自決策的“復(fù)興號(hào)”智能型動(dòng)車組。該動(dòng)車組將采用基于空氣動(dòng)力學(xué)性能的頭型創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用，完善大坡道起動(dòng)性能和動(dòng)力電池系統(tǒng)，全面掌握時(shí)速350公里的自動(dòng)駕駛技術(shù)，形成“復(fù)興號(hào)”系列產(chǎn)品。預(yù)計(jì)智能型動(dòng)車組將于2018年底完成樣車試制組裝，2019年上半年完成調(diào)試及試驗(yàn)驗(yàn)證。

高鐵動(dòng)車組的自動(dòng)駕駛格外引人關(guān)注。據(jù)介紹，目前，高鐵的自動(dòng)駕駛與大型客機(jī)類似，都是采取“無(wú)人駕駛，有人值守”的操作模式。此前，我國(guó)已經(jīng)在珠三角地區(qū)的佛肇和莞惠兩條城際鐵路上成功應(yīng)用了時(shí)速200公里的自動(dòng)駕駛動(dòng)車組。

據(jù)中國(guó)鐵路總公司消息，今年6月份，在遼寧的試驗(yàn)過(guò)程中，高速動(dòng)車組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在車站和線路區(qū)間自動(dòng)?？?、啟動(dòng)、運(yùn)行等自動(dòng)駕駛，積累了大量數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)在2022年北京冬奧會(huì)期間，京張高鐵上將運(yùn)行自動(dòng)駕駛動(dòng)車組，填補(bǔ)時(shí)速300至350公里的自動(dòng)駕駛動(dòng)車組的世界空白。

智能運(yùn)營(yíng) 讓出行更簡(jiǎn)便

高鐵網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)逐步雙網(wǎng)融合，滿足高可靠、不間斷的移動(dòng)通信，提供訂餐、賓館預(yù)訂、“高鐵+共享汽車”等一條龍服務(wù)

近日，中國(guó)鐵路總公司宣布，今年四季度，電子客票將試點(diǎn)經(jīng)營(yíng)，明年將在全國(guó)高鐵推廣。雖然只是少了一張小小的車票，但是減少了旅客的取票成本，如交通費(fèi)、快遞費(fèi)等，加快了進(jìn)站效率，而且鐵路部門在設(shè)備和管理方面的成本也會(huì)相應(yīng)降低。這就是智能運(yùn)營(yíng)為人們帶來(lái)的便捷，讓旅客出行更加簡(jiǎn)單。

王同軍告訴筆者，作為智能高鐵的重要組成部分，智能運(yùn)營(yíng)技術(shù)涵蓋了高鐵供電、調(diào)度指揮、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)、客運(yùn)服務(wù)、防災(zāi)系統(tǒng)、節(jié)能減排、故障診斷等全方位保障高鐵運(yùn)營(yíng)安全的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)車組的健康管理，也為旅客舒適出行提供了技術(shù)支持。

在智能服務(wù)方面，鐵路部門將促進(jìn)高鐵網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)雙網(wǎng)融合，推出旅客行程規(guī)劃、綜合交通信息共享等服務(wù)，滿足時(shí)速350公里、大容量、高可靠、不間斷的移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)單一話音通信業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)、視頻等多媒體業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變，為旅客提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。同時(shí)，拓展完善網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票、訂餐、購(gòu)物、賓館預(yù)訂和“高鐵+共享汽車”等一條龍服務(wù)，讓旅客出行更加方便、快捷、溫馨。

在智能調(diào)度方面，高速鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智能動(dòng)態(tài)調(diào)度、智能協(xié)同控制、智能換乘調(diào)度、智能故障診斷等功能，還能站在整個(gè)路網(wǎng)的角度進(jìn)行列車調(diào)度，使之達(dá)到效率最優(yōu)，能夠提升系統(tǒng)應(yīng)急決策和處置能力。鐵路部門還將建成中國(guó)大數(shù)據(jù)中心，實(shí)施更加精準(zhǔn)的運(yùn)力資源配置，完善“一日一圖”運(yùn)輸組織模式，使高鐵調(diào)度指揮、運(yùn)營(yíng)組織更加靈活高效。

此外，未來(lái)我國(guó)的高鐵智能動(dòng)車組還可實(shí)現(xiàn)智能供電調(diào)度、自然環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)與報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害及時(shí)預(yù)警、自動(dòng)應(yīng)急處置。

王同軍表示，按照規(guī)劃，2019年至2020年，智能高鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、應(yīng)用格局初步形成，形成智能京張、智能京雄創(chuàng)新實(shí)踐。預(yù)計(jì)到2025年，將形成智能高鐵設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營(yíng)全產(chǎn)業(yè)鏈成套技術(shù)；到2035年，智能高鐵由輔助支持向自主控制升級(jí)，實(shí)現(xiàn)全面自主控制。屆時(shí)，基于物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和智能體技術(shù)，鐵路部門將構(gòu)建旅客與高鐵車站、列車的全連接，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算和邊緣計(jì)算的融合，形成高鐵大數(shù)據(jù)資源庫(kù)和智聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能高鐵大腦。