進入新時代,通過新一代信息技術與高速鐵路技術的集成融合,我國鐵路在智能建造、智能裝備、智能運營等方面不斷取得新進展,將逐步形成智能高鐵設計、建造到運營全產業鏈成套技術,向實現全面自主控制的目標大步邁進

7月20日,北京至張家口高鐵東花園隧道順利貫通,京張高鐵建設再次提速。它之所以受到廣泛關注,不僅是因為京張高鐵是2022年北京冬奧會重點配套工程,更為重要的是,它也是我國第一條智能化高速鐵路。

什么是智能高鐵?“智能高鐵是廣泛應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能、北斗導航等新技術,綜合高效利用資源,實現高鐵移動裝備、固定基礎設施及內外部環境間信息的全面感知、泛在互聯、融合處理、主動學習和科學決策,實現全生命周期一體化管理的智能化高速鐵路系統。”中國鐵路總公司副總經理王同軍介紹。

我國將通過新一代信息技術與高速鐵路技術的集成融合,實現高鐵智能建造、智能裝備、智能運營技術水平全面提升,讓火車出行更加方便快捷、節能環保、安全可靠。

智能建造 讓修路更簡單

通過多項技術融合運用,橋梁建造、隧道施工等將實現“智能化”“信息化”管理,推動生產和管理效率全面提高

“京張高鐵八達嶺隧道兩次穿越八達嶺長城,距離頭頂的老京張鐵路青龍橋站最近只有4米,環境保護、文物保護要求高?！敝袊需F五局集團京張高鐵項目部黨工委書記賈友文說,他們采用精準微爆破技術,將爆破震動的幅度和分貝降到最低,每爆破一次只相當于在長城上跺一下腳,消除了施工對文物和環境的不利影響。

動靜小,速度可不慢。經濟日報記者了解到,為保證施工進度,項目部使用了大型三臂鑿巖臺車,施工人員只要在旁邊操作“游戲手柄”,即可指揮它的3個液壓機械臂,每個機械臂20秒即可掘進1米。以前20多人才能完成的開挖工作,現在三四個人就能輕松完成。

京張高鐵工程建設全過程都充滿了這樣的“智能”。建設者在施工時應用了大量先進技術和智能設備,比如,清華園隧道使用盾構機穿過近90條城市管道線路,清河站地鐵高鐵并場設計等。專家表示,我國在京張高鐵上實現了智能建造、智能裝備和智能運營,開啟了世界智能鐵路的先河。

同為智能高鐵的京雄城際鐵路也是先進施工技術的受益者。“有了BIM(建筑信息模型),我們在辦公室就可以加工鋼筋了?！敝袊需F上海工程局京雄城際鐵路項目部技術負責人侯宇飛說,“在京雄城際鐵路高鐵梁場建設中,我們提出BIM建模鋼筋設備智能加工一體化方案。通過BIM軟件對整榀箱梁進行建模,將箱梁模型中每個型號的鋼筋、尺寸等數據生成并導出下料單,將下料單直接與智能化鋼筋加工機器人接口連接,實現了辦公室生產任務管理與工廠內鋼筋設備的雙向數據及時通信”。

王同軍表示,鐵路部門將通過BIM、CIM(計算機集成制造)等技術融合運用,在橋梁建造、隧道施工等方面實現“智能化”“信息化”管理,全面提高生產和管理效率。

智能裝備 讓列車更聰明

工作狀態自感知、運行故障自診斷、導向安全自決策的“復興號”智能型動車組正在研制中,將掌握時速350公里的自動駕駛技術

今年3月份以來,中國鐵路總公司在北京至沈陽高鐵遼寧段啟動“高速鐵路智能關鍵技術綜合試驗”,推進中國智能高鐵建設,試驗將一直持續到9月底。

這是我國首次進行智能高鐵試驗,目前,包括時速350公里“復興號”長編組動車組專項試驗、高速動車組自主化主動控制受電弓試驗、新型鐵路金屬聲屏障試驗等項目,綜合試驗已取得階段性成果。這些成果將用于北京至張家口高鐵、北京至雄安新區城際鐵路的智能高鐵建設。

王同軍介紹,鐵路部門正在研發基于CR400BF型動車組技術平臺的智能升級,研制工作狀態自感知、運行故障自診斷、導向安全自決策的“復興號”智能型動車組。該動車組將采用基于空氣動力學性能的頭型創新設計,實現北斗衛星導航系統應用,完善大坡道起動性能和動力電池系統,全面掌握時速350公里的自動駕駛技術,進一步改善高速列車振動、噪音等指標,形成“復興號”系列產品。預計智能型動車組將于2018年底完成樣車試制組裝,2019年上半年完成調試及試驗驗證。

高鐵動車組的自動駕駛格外引人關注。據介紹,目前,高鐵的自動駕駛與大型客機類似,都是采取“無人駕駛,有人值守”的操作模式。此前,我國已經在珠三角地區的佛肇和莞惠兩條城際鐵路上成功應用了時速200公里的自動駕駛動車組。

據中國鐵路總公司消息,今年6月份,在遼寧的試驗過程中,高速動車組已經實現了在車站和線路區間自動?？?、啟動、運行等自動駕駛,積累了大量數據。預計在2022年北京冬奧會期間,京張高鐵上將運行自動駕駛動車組,填補時速300至350公里的自動駕駛動車組的世界空白。

智能運營 讓出行更簡便

高鐵網與互聯網逐步雙網融合,滿足高可靠、不間斷的移動通信,提供訂餐、賓館預訂、“高鐵+共享汽車”等一條龍服務

近日,中國鐵路總公司宣布,今年四季度,電子客票將試點經營,明年將在全國高鐵推廣。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、快遞費等,加快了進站效率,而且鐵路部門在設備和管理方面的成本也會相應降低。這就是智能運營為人們帶來的便捷,讓旅客出行更加簡單。

王同軍告訴記者,作為智能高鐵的重要組成部分,智能運營技術涵蓋了高鐵供電、調度指揮、運營監測、客運服務、防災系統、節能減排、故障診斷等全方位保障高鐵運營安全的技術,能夠實現動車組的健康管理,也為旅客舒適出行提供了技術支持。

在智能服務方面,鐵路部門將促進高鐵網與互聯網雙網融合,推出旅客行程規劃、綜合交通信息共享等服務,滿足時速350公里、大容量、高可靠、不間斷的移動通信,實現單一話音通信業務向數據、視頻等多媒體業務轉變,為旅客提供更優質的網絡服務。同時,拓展完善網絡購票、訂餐、購物、賓館預訂和“高鐵+共享汽車”等一條龍服務,讓旅客出行更加方便、快捷、溫馨。

在智能調度方面,高速鐵路智能調度指揮系統可實現智能動態調度、智能協同控制、智能換乘調度、智能故障診斷等功能,還能站在整個路網的角度進行列車調度,使之達到效率最優,能夠提升系統應急決策和處置能力。鐵路部門還將建成中國大數據中心,實施更加精準的運力資源配置,完善“一日一圖”運輸組織模式,使高鐵調度指揮、運營組織更加靈活高效。

此外,未來我國的高鐵智能動車組還可實現智能供電調度、自然環境自動監測與報警等功能,實現災害及時預警、自動應急處置。

王同軍表示,按照規劃,2019年至2020年,智能高鐵技術標準體系、應用格局初步形成,形成智能京張、智能京雄創新實踐。預計到2025年,將形成智能高鐵設計、建造到運營全產業鏈成套技術;到2035年,智能高鐵由輔助支持向自主控制升級,實現全面自主控制。屆時,基于物聯網、互聯網和智能體技術,鐵路部門將構建旅客與高鐵車站、列車的全連接,實現云計算和邊緣計算的融合,形成高鐵大數據資源庫和智聯網,構建基于信息物理系統(CPS)的智能高鐵大腦。