何 亮

復(fù)興號(hào)列車(chē)穿行在拉林鐵路林芝段。新華社記者 丁增尼達(dá)攝

電氣化鐵路，是現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾獦?biāo)志，國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)。

1975年7月，寶成鐵路電氣化工程全部建成，新中國(guó)第一條電氣化鐵路誕生，拉開(kāi)了中國(guó)鐵路現(xiàn)代化的序幕。半個(gè)世紀(jì)過(guò)去，從圖紙上的工筆勾勒，到數(shù)字孿生技術(shù)的多維呈現(xiàn)；從工人手工架線，到智能機(jī)器人自動(dòng)化作業(yè)……在數(shù)智技術(shù)加持下，中國(guó)鐵路駛?cè)雿湫掳l(fā)展軌道，一條條電氣化“鋼鐵長(zhǎng)龍”在神州大地“貼地飛行”。

截至2024年底，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程已達(dá)16.2萬(wàn)公里，其中電氣化鐵路超12萬(wàn)公里，電氣化率達(dá)75.8%。飛馳的電氣化鐵路背后有怎樣的“數(shù)智密碼”？

簡(jiǎn)統(tǒng)化促進(jìn)智能化

“現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的關(guān)鍵，在于‘四電’建設(shè)。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)原理事長(zhǎng)盧春房分析，由通信、信號(hào)、電力、電力牽引供電組成的“四電”，是高鐵的動(dòng)力源和神經(jīng)中樞。而技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，則是其重要支撐。

多年來(lái)，中國(guó)中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中鐵電氣化局”)在牽引供電、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、智能裝備等核心領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)，構(gòu)建了一系列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，并向智能建造快速邁進(jìn)。

鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)是電氣化鐵路的核心供電設(shè)施。此前，我國(guó)鐵路接觸網(wǎng)多采用德、法、日等多國(guó)多種制式，型式多樣、種類(lèi)龐雜。2015年，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司立項(xiàng)課題，中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司主持、中鐵電氣化局主要參與研制，新型簡(jiǎn)統(tǒng)化接觸網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

簡(jiǎn)統(tǒng)化，即接觸網(wǎng)零部件及安裝“簡(jiǎn)單統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化”，達(dá)到統(tǒng)一技術(shù)參數(shù)、統(tǒng)一并簡(jiǎn)化裝備結(jié)構(gòu)形式、統(tǒng)一并減少零部件種類(lèi)、提高關(guān)鍵零部件服役性能的目的。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，簡(jiǎn)統(tǒng)化接觸網(wǎng)腕臂零部件在數(shù)量上減少39%、螺紋副減少57%、緊固力矩種類(lèi)減少50%，產(chǎn)品制造的穩(wěn)定性、零部件集成度全面提高，可滿(mǎn)足高鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行要求。

簡(jiǎn)統(tǒng)化為智能施工裝備提供了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，為自動(dòng)化設(shè)備提供了兼容基礎(chǔ)。在中鐵電氣化局技術(shù)人員持續(xù)攻關(guān)下，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的接觸網(wǎng)隧道自動(dòng)定位測(cè)量?jī)x等設(shè)備成功研發(fā)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

接觸網(wǎng)吊柱是電氣化鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其功能之一是確保隧道內(nèi)接觸線與受電弓穩(wěn)定接觸。以往安裝接觸網(wǎng)吊柱，均采用傳統(tǒng)全站儀進(jìn)行定位，耗費(fèi)人工多、測(cè)量誤差較大，影響后期供電質(zhì)量。接觸網(wǎng)隧道自動(dòng)定位測(cè)量?jī)x解決了這一難題。它通過(guò)激光傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)x器與被測(cè)物體的距離，再將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并上傳至手機(jī)終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路集成化、測(cè)量計(jì)算功能自動(dòng)化。

在川青鐵路青白江至黃勝關(guān)段建設(shè)過(guò)程中，這一設(shè)備大顯身手。中鐵電氣化局集團(tuán)西安電氣化工程有限公司川青鐵路鎮(zhèn)黃段項(xiàng)目總工程師張跟宏告訴記者，接觸網(wǎng)隧道自動(dòng)定位測(cè)量?jī)x有效提升了接觸網(wǎng)施工效率和安裝精準(zhǔn)度。

全場(chǎng)景適應(yīng)力增強(qiáng)

當(dāng)前，我國(guó)電氣化鐵路正向更高速度邁進(jìn)，對(duì)“四電”系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系提出了更高要求。中鐵電氣化局總工程師林云志說(shuō)，中鐵電氣化局正成體系開(kāi)展更高速的牽引供電系統(tǒng)研究，不斷推進(jìn)智能裝備、數(shù)字化技術(shù)以及數(shù)據(jù)平臺(tái)等智能建造技術(shù)應(yīng)用，全力以赴打造智能高鐵新標(biāo)桿、世界高速鐵路新標(biāo)桿。

事實(shí)上，電氣化鐵路從機(jī)械化走向智能化，不僅體現(xiàn)在速度的提升，更在于對(duì)復(fù)雜環(huán)境的強(qiáng)大適應(yīng)力。在高寒、高溫、高濕、高海拔等多種極端自然條件下，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電氣化鐵路實(shí)現(xiàn)了從容應(yīng)對(duì)。

拉林鐵路是全球海拔最高的電氣化鐵路，穿行于雪域高原，最高海拔達(dá)3650米。中鐵電氣化局進(jìn)行一系列技術(shù)創(chuàng)新，包括研發(fā)高原適應(yīng)設(shè)備、智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)拉林鐵路在高原復(fù)雜環(huán)境下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該鐵路全線牽引變電所采用無(wú)人值守加遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)，2300公里以外的西寧工作人員，動(dòng)動(dòng)手指便可完成工作任務(wù)。

從山區(qū)高鐵貴南高鐵，到戈壁沙漠鐵路格庫(kù)鐵路，再到大風(fēng)沙鐵路蘭新高鐵，我國(guó)電氣化鐵路在數(shù)智技術(shù)賦能下，正形成覆蓋全地形、全氣候、全場(chǎng)景的能力，不斷積累復(fù)雜環(huán)境下電氣化鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。

智慧運(yùn)維升級(jí)保障

電氣化鐵路投用后，運(yùn)維成為其高效運(yùn)轉(zhuǎn)的一大關(guān)鍵。包括“四電”系統(tǒng)在內(nèi)，全專(zhuān)業(yè)、全路段的運(yùn)維耗費(fèi)大量人力。

為加強(qiáng)鐵路運(yùn)維成效，中鐵電氣化局建成多專(zhuān)業(yè)集成的智慧運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)、5G、云計(jì)算、無(wú)人機(jī)、圖像識(shí)別系統(tǒng)和智能化裝備等新手段，大幅提升鐵路安全運(yùn)維保障能力。

林云志告訴記者，較以往運(yùn)維模式，智慧運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)具有“四個(gè)20%”的優(yōu)勢(shì)，即牽引供電設(shè)備管理降低運(yùn)維成本20%、牽引供電設(shè)備故障率降低20%、設(shè)備大修期延長(zhǎng)20%、接觸網(wǎng)零部件壽命延長(zhǎng)20%。

從高鐵供電維護(hù)來(lái)說(shuō)，接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)測(cè)是其中最關(guān)鍵、最直接的環(huán)節(jié)。它的檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)了接觸網(wǎng)缺陷，是消除缺陷和安全隱患的得力助手。中鐵電氣化局研發(fā)的高速鐵路4C視覺(jué)智能分析系統(tǒng)，采用智能識(shí)別、工業(yè)算法、知識(shí)圖譜等多技術(shù)融合方式，實(shí)現(xiàn)了在海量數(shù)據(jù)中快速獲取有效信息的功能，有效提升了高鐵運(yùn)行安全水平。

此前，對(duì)高鐵接觸網(wǎng)隱患的檢測(cè)，往往需要具有6—8年經(jīng)驗(yàn)的檢測(cè)工程師，靠肉眼對(duì)每年超100萬(wàn)張采集照片進(jìn)行分析判斷。有了智能分析系統(tǒng)，高鐵接觸網(wǎng)的故障隱患檢測(cè)改變?yōu)椤爸悄茏R(shí)別+人工復(fù)核”形式，實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)零部件松動(dòng)、缺失等1300余種隱患缺陷的高精度、高效率檢出，比傳統(tǒng)檢測(cè)方式發(fā)現(xiàn)隱患數(shù)量提升10倍、分析效率提升20倍以上。

鐵路牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)也為鐵路運(yùn)維無(wú)人化巡檢帶來(lái)變革。

“過(guò)去，我國(guó)鐵路牽引變電所除綜合自動(dòng)化系統(tǒng)外，還設(shè)有視頻監(jiān)控、安防、門(mén)禁、環(huán)控、火災(zāi)報(bào)警、消防監(jiān)控、在線監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，但各系統(tǒng)未完全實(shí)現(xiàn)信息共享、互動(dòng)聯(lián)動(dòng)、后臺(tái)可視化運(yùn)行管理，無(wú)法適應(yīng)無(wú)人化發(fā)展的需要。”林云志說(shuō)。

現(xiàn)在，牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)基于復(fù)雜場(chǎng)景下的機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)整合視頻巡檢、安全防范、環(huán)境監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警、動(dòng)力照明控制及在線監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能化巡檢和運(yùn)維決策支持。該系統(tǒng)已在多個(gè)項(xiàng)目投入使用，安全高效地完成所內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及巡檢等工作。

50年間，中國(guó)電氣化鐵路不僅加速了人流物流的暢通，也成為國(guó)家現(xiàn)代化發(fā)展的加速器。一代代電氣化建設(shè)者接續(xù)奮斗，用智慧和汗水繪就縱橫中華大地的鐵路網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)中國(guó)鐵路邁向智慧化、智能化。