智慧化高鐵正當時

文/本刊記者 陳楠枰

“復(fù)興號”列車奔馳在祖國廣袤的大地上

4月20日，國家發(fā)改委權(quán)威解讀“新基建”，七大重點領(lǐng)域內(nèi)，城際高速鐵路和城際軌道交通赫然在列。以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系，成為高鐵技術(shù)發(fā)展的應(yīng)有之義。

2020年全國交通運輸工作會議已經(jīng)明確，鐵路投資規(guī)模高達8000億元，中國國家鐵路集團有限公司亦在1月初的工作會議表示，今年計劃全國鐵路投產(chǎn)新線4000公里以上。對此，國金證券預(yù)測，在新基建帶動投資最大、民生最關(guān)注的軌道交通領(lǐng)域，5 G與數(shù)據(jù)中心將分別帶動投資3000億元及1000億元。

實際上，在高速鐵路的投資建設(shè)中，鐵路部門早已踏上“新基建”的轉(zhuǎn)型創(chuàng)新之路。通過5G、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用，提升基礎(chǔ)設(shè)施的智能化水平，促進產(chǎn)業(yè)品質(zhì)升級；探索推動云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能、BIM等先進技術(shù)，實現(xiàn)工程精細化管控與智能建造的深度融合，提高了鐵路建設(shè)數(shù)字化、智能化水平。

讓高鐵建設(shè)更高效

京張高鐵智能動車組于2019年12月30日投入運營，被媒體評價為“標志著中國高鐵正式邁入智能化時代”?！熬埜哞F實現(xiàn)了智能建造、智能裝備和智能運營，開啟了世界智能鐵路的先河?！敝需F設(shè)計教授級高工李紅俠說。

作為世界上第一條開通自動駕駛功能的高速鐵路，這條線上，列車可利用智能算法等，計算出最佳控制方案，以控制列車自動運行，不僅降低了運營成本，還能有效提升運輸效率。

中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司機輛所副所長、研究員張波對京張高鐵的智能化進行了更為詳細地解讀。據(jù)介紹，在實現(xiàn)自動駕駛外，復(fù)興號的智能化還體現(xiàn)在列車可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)隧道位置信息提前開關(guān)風(fēng)門，以降低旅客在進出隧道時耳壓變化；車內(nèi)燈光可根據(jù)進出隧道、有人通過等情況智能調(diào)節(jié)；以及供電系統(tǒng)智能故障診斷預(yù)警、高鐵周界入侵報警系統(tǒng)、地震預(yù)警系統(tǒng)、自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)等共同組成智能調(diào)度指揮系統(tǒng)?！半S著運營體驗及區(qū)塊鏈、5G等新技術(shù)的應(yīng)用，后續(xù)的高鐵會在此基礎(chǔ)上繼續(xù)完善升級?！睆埐ㄕf。

彼時，由中鐵建電氣化局承擔全線“四電”施工任務(wù)的鹽通高鐵正在進行著接觸網(wǎng)簡統(tǒng)化安裝作業(yè)。解決了以往接觸網(wǎng)安裝中零部件標準不一、規(guī)格多樣、兼容性不強等問題，引入智能腕臂預(yù)配平臺，在機械臂的幫助下，可精準高效進行自動送料、測量、切割、打孔、打磨、噴涂防腐、組裝、檢測等工廠化預(yù)配，進而實現(xiàn)零缺陷施工目標。

除此之外，中鐵建電氣化局還與中國鐵道科學(xué)研究院合作，在鹽通高鐵施工中首次實現(xiàn)了無線閉塞信號系統(tǒng)RBC國產(chǎn)化，打破國外產(chǎn)品壟斷局面，在降低近一半成本的同時，將區(qū)間列車與地面設(shè)備借助無線系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)合控制，對前后車距離進行自動識別、檢測、預(yù)警，有效提升列車安全運行能力。

顯然，信息通信技術(shù)已經(jīng)被更多地融入路網(wǎng)建設(shè)，不斷完善鐵路通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，將人工智能、云計算等新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用到鐵路生產(chǎn)經(jīng)營各環(huán)節(jié)，深度研究算力基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建方法，探索建立鐵路系統(tǒng)有代表性的信息基礎(chǔ)設(shè)施，新技術(shù)賦予了鐵路建設(shè)技藝創(chuàng)新的變革。

遠在北京，京沈高鐵的最大客站星火站正在如火如荼地建設(shè)中，中鐵建設(shè)集團就為其定制研發(fā)了全新“智慧攻略”——“156項目智慧建造平臺”。

綜合考慮我國各類重大基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)難度日益增加，亟需通過綜合監(jiān)管平臺做好現(xiàn)場施工管理，保障安全生產(chǎn)的實際需求，圍繞建筑施工現(xiàn)場關(guān)鍵因素，中鐵建此番開發(fā)的智慧建造平臺，植入智能、高效、綠色、精益的理念于設(shè)計和實踐之中，采用先進的高科技信息化處理技術(shù)，整合現(xiàn)場智能監(jiān)測終端、地理信息模型、BIM模型以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)了疊代升級。

通過大屏端、電腦端、手機端、物聯(lián)端、微信端這5大終端數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，它可集中展現(xiàn)施工現(xiàn)場智能進度、智能勞務(wù)、智能物料、智能場區(qū)、智能進度、智能調(diào)度6大智能管理應(yīng)用場景。

得益于3D站房漫游可視化系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)故障點，遠程運維系統(tǒng)將立即介入，故障點的各類信息迅速以短信等形式推送到檢修人員手機上。包括電子巡更、塔吊防碰撞、全過程記錄、基坑監(jiān)測、智能水電表等內(nèi)容在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)被匯總至云平臺，有力保證了項目安全生產(chǎn)全過程。

廣州將在粵港澳大灣區(qū)鐵路規(guī)劃框架下，對國鐵網(wǎng)、城際網(wǎng)、市域鐵路網(wǎng)、城市軌道交通網(wǎng)進行四網(wǎng)合一規(guī)劃，真正形成綜合一體的現(xiàn)代化軌道交通網(wǎng)絡(luò)

在中大咨詢研究院新基建課題組研究員李澤華看來，隨著新信息技術(shù)在高速鐵路領(lǐng)域的深化應(yīng)用，高鐵在建造、裝備、運營以及客運信息化等方面，呈現(xiàn)智慧化、智能化發(fā)展趨勢。

在建造和裝備方面，鐵路建設(shè)裝備的智能化更傾向于形成具有感知、決策、執(zhí)行、自主學(xué)習(xí)、自適應(yīng)功能的智能建造系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化的建造裝備?！巴七M建設(shè)項目管理智能化方面，新技術(shù)則更強調(diào)探索建造組織的模式變革，例如基于‘BIM+’智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺實現(xiàn)系統(tǒng)集成?！崩顫扇A說。

暢享舒適便捷智能服務(wù)

作為我國第一個采用5G室內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)建設(shè)的火車站，上海虹橋站在疫情期間充分運用12306大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，及時協(xié)助地方政府協(xié)查疑似、確診病例的密切接觸人員；網(wǎng)絡(luò)購票、移動支付、刷臉進站、自助訂餐、“高鐵極速達”……這都是鐵路充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算、5G技術(shù)的生動實踐。

“大規(guī)模的高速鐵路列車，在高鐵網(wǎng)絡(luò)上高密度運營，在檢測、監(jiān)測、安全預(yù)警系統(tǒng)里涉及的數(shù)據(jù)量很大。通過對數(shù)據(jù)的分析，可以清晰知道列車、線路是否需要維修，與歷史數(shù)據(jù)對比，也能看清設(shè)備目前所處的狀態(tài)?！敝袊茖W(xué)院院士、牽引動力國家重點實驗室主任翟婉明認識到。

但同時，他也意識到，目前中國高鐵在各個運營、維護等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都在應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，要像預(yù)想一樣，將各個應(yīng)用環(huán)節(jié)都打通，形成整個數(shù)據(jù)處理平臺，還有一個過程。在融合基礎(chǔ)設(shè)施上下功夫，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，探索建立鐵路“智慧交通”基礎(chǔ)設(shè)施、鐵路“智能出行”基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施等，支撐鐵路傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)型升級，需要鐵路人的智慧和毅力。

近日，神州高鐵公布了2019年年報。年報顯示，過去一年里，神州高鐵已經(jīng)完成“智能化運維裝備體系提供商+運營維保服務(wù)商”的戰(zhàn)略升級，公司整線智能運維商業(yè)模式轉(zhuǎn)型成功，邁入了新的戰(zhàn)略發(fā)展階段。

現(xiàn)代化的運輸調(diào)度指揮中心

以“機器人+大數(shù)據(jù)”為核心，神州高鐵無人檢修工廠、無人巡檢線路、無人值守變電站、無人駕駛系統(tǒng)和智慧調(diào)度車站五大專業(yè)智能運維平臺初具雛形，形成了公司獨有的核心競爭力。

其中，作為“無人化檢修工廠”的重要組成部分，智能化動車組空心車軸超聲波探傷機器人整合了機器視覺、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、機器人、AGV等多種先進技術(shù)，給予機器人能識別的“智能眼”、可分析判斷的“智能腦”、能被眼和腦指揮的“智能手”。

“隨著神州高鐵示范項目的不斷落地，智能化、成本化、市場化的整線運營維保體系不斷成熟，‘運營+N’盈利模式逐步落地，未來公司將力爭通過輕資產(chǎn)模式實現(xiàn)模式輸出。通過資源共享、人員復(fù)用的連鎖式運營維保，進一步實現(xiàn)運營管理和維保服務(wù)的降本增效，創(chuàng)造更大的盈利空間。”神州高鐵對外稱。

中車青島四方機車車輛股份有限公司副總經(jīng)理兼總工程師梁建英亦對基于故障預(yù)測與健康管理技術(shù)的智能運維有一番自己的理解。在他看來，高鐵列車智能運維系統(tǒng)以進一步提高檢修效率、減低運維成本、延長列車服務(wù)周期、保證運營安全穩(wěn)定、配合運營企業(yè)完成前瞻性規(guī)劃為目標，采用了以故障預(yù)測與健康管理為核心，是集先進感知、云邊一體化、智能決策、遠程協(xié)同等功能于一體的服務(wù)架構(gòu)。

梁建英看到，在“交通強國”戰(zhàn)略指導(dǎo)下，智能技術(shù)已在高速列車的產(chǎn)品設(shè)計、制造、運維方面得到了廣泛應(yīng)用，推動了數(shù)字技術(shù)與制造技術(shù)的融合，實現(xiàn)數(shù)字孿生，不僅提升了產(chǎn)品全生命周期實現(xiàn)過程的智能化和產(chǎn)品感知、診斷、決策及人機交互的智能化，并且滿足高鐵運營商和裝備制造企業(yè)安全運營、產(chǎn)品優(yōu)化、研發(fā)效率等的提升需求，挖掘出了智能化時代的新經(jīng)濟價值。

未來，智能高鐵建設(shè)還將重點向構(gòu)建高鐵供電、調(diào)度指揮、運營監(jiān)測、客運服務(wù)、防災(zāi)系統(tǒng)、節(jié)能減排、故障診斷等全方位自動化智能化運營體系傾斜。“我們希望能夠從旅客信息智能管理、電子客票、旅客行程規(guī)劃、綜合交通信息共享等方面，發(fā)展客運智能化。”李澤華表示。