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李煥宇：把速度拉到350的智能高鐵，全球獨(dú)一檔

點(diǎn)擊：  作者：李煥宇    來源：科工力量 微信號(hào)  發(fā)布時(shí)間:2021-05-11 10:43:56

 

列車上不倒的硬幣、春運(yùn)前整裝待發(fā)的“陸地航母”、以及有著完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“復(fù)興號(hào)”......

 

高鐵，已成為中國的一張“名片”。

 

 

復(fù)興號(hào) 圖片來源：中車長客

 

但時(shí)代不會(huì)讓人們躺在功勞簿上。隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，高鐵領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了一條的新的賽道——智能高鐵。德國、日本、法國等老牌鐵路強(qiáng)國無一不進(jìn)行了戰(zhàn)略層面的布局。中國當(dāng)然不能落后，作為“復(fù)興號(hào)”的誕生地——中車長春軌道客車股份有限公司（以下簡稱中車長客）在這一塊上自是當(dāng)仁不讓。

 

2021年中國品牌日（5月10日至12日）前夕，觀察者網(wǎng)參加了由國務(wù)院國資委新聞中心組織的“走進(jìn)新國企業(yè)·智能制造”大型采訪活動(dòng)，與新華社、科技日?qǐng)?bào)等16家媒體一起走進(jìn)中車長客。

 

有著15年研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)的中車長客專家，“復(fù)興號(hào)”京張高鐵智能動(dòng)車組電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)人張國芹接受觀察者網(wǎng)的專訪，向我們?cè)敿?xì)介紹了中國的智能高鐵。

 

 

現(xiàn)場(chǎng)圖片 圖片來源：觀察者網(wǎng)

 

智能高鐵如何智能？

 

目前，由中車長客研制的時(shí)速350公里“復(fù)興號(hào)”京張高鐵智能動(dòng)車組（CR400BF-C）已于2019年開始在京張線上投入使用。

 

負(fù)責(zé)“復(fù)興號(hào)”京張高鐵智能動(dòng)車組電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)是一支女設(shè)計(jì)師比例達(dá)到60%的年輕隊(duì)伍，據(jù)她介紹，現(xiàn)階段的中國智能高鐵屬智能型動(dòng)車組1.0型，她們?cè)趯?duì)高鐵進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)的時(shí)候主要考慮的是三個(gè)方面。

 

 

張國芹（左三）和同事、媒體人員在智能動(dòng)車組車廂里

 

首先是智能行車。即在車輛行駛過程當(dāng)中，利用自動(dòng)駕駛、導(dǎo)航定位、環(huán)境感知等技術(shù)，確保車輛運(yùn)行更安全、自動(dòng)、準(zhǔn)點(diǎn)、節(jié)能，提高車輛的應(yīng)急處置能力。以她們研發(fā)的京張線為例，車上的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以精準(zhǔn)檢測(cè)車輛部件的安全性；地震預(yù)警系統(tǒng)可以在附近發(fā)生地震時(shí)為車提供應(yīng)急處置；應(yīng)急牽引系統(tǒng)則是借助動(dòng)力電池技術(shù)，可以在鐵路接觸網(wǎng)失效的情況下讓列車憑自身動(dòng)力運(yùn)行到最近的車站。

 

然后是智能服務(wù)。她們希望能夠讓旅客在乘車時(shí)，從感觀、視覺、乘坐舒適性體驗(yàn)?zāi)苡幸粋€(gè)不容易被察覺，但是又很舒服的一個(gè)提升。為此團(tuán)隊(duì)采用了智能感知技術(shù)和變頻空調(diào)，進(jìn)行燈光顏色、車窗顏色、溫度、壓力波和噪音等方面的調(diào)節(jié)，涉及感官的方方面面。以八達(dá)嶺站為例，該站深102米，有著1.1萬帕的壓差，當(dāng)列車高速駛過時(shí)，人耳會(huì)有類似飛機(jī)起飛時(shí)的感覺?？照{(diào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化壓力調(diào)節(jié)，可以使車內(nèi)壓力能夠在過站期間有一個(gè)緩慢的變化，使人耳的感受不那么明顯。

 

另外她們還會(huì)在信息推送上給乘客一個(gè)便利的引導(dǎo)，借助智能交互終端，方便乘客在屏幕或手機(jī)投屏等方式觀看影視、娛樂的同時(shí)能夠?yàn)g覽到必要的列車信息。除此之外還有WIFI拓展業(yè)務(wù)、5G直播等技術(shù)，總之就是利用這些技術(shù)應(yīng)用，有效提高人和車的互聯(lián)能力，提高服務(wù)效率和乘務(wù)管理質(zhì)量。

 

最后的智能運(yùn)維就是旅客看不到的領(lǐng)域了。這是由列車、地面、車地?cái)?shù)據(jù)傳輸三個(gè)部分構(gòu)成的數(shù)據(jù)交互和共享系統(tǒng)。它會(huì)打通用車單位跟零件供應(yīng)商的研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛關(guān)鍵部件的評(píng)估，診斷部件狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障的精確定位，并發(fā)出必要的預(yù)警，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行大數(shù)據(jù)的積累。

 

智能化并非空中樓閣

 

這些設(shè)計(jì)并非憑空想象，張國芹表示，我國自主研發(fā)的“復(fù)興號(hào)”高速動(dòng)車組作為全球首個(gè)以350公里時(shí)速進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營的高速列車，其持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行本身就是列車的自動(dòng)化水平和安全運(yùn)營水平達(dá)到一定層次證明。

 

在這個(gè)基礎(chǔ)上，中車長客團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了高鐵智能化所需的傳感器、配件、軟件。單就安全檢測(cè)系統(tǒng)，京張高鐵智能動(dòng)車組就要加裝168個(gè)振動(dòng)傳感器，除此之外的空調(diào)、噪聲監(jiān)測(cè)等功能也全都需要加裝傳感器，全車最終的監(jiān)測(cè)點(diǎn)多達(dá)2700個(gè)，比之前的高速動(dòng)車組多了200-300個(gè)，而每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)往往需要不止一個(gè)傳感器，全車的加裝量可想而知。

 

京張高鐵智能動(dòng)車組在列車內(nèi)裝上已經(jīng)有了品質(zhì)的提升，不過若從車廂的大小和外觀上看的話同其他復(fù)興號(hào)并不會(huì)有多大區(qū)別。全車最主要的外觀變化在于車頭，通過借助鷹隼造型的仿生學(xué)設(shè)計(jì)，可使車頭降阻14%，節(jié)能7%-8%。

 

張國芹表示，中車長客現(xiàn)在京張高鐵智能動(dòng)車組是智能型動(dòng)車組1.0型，以利用智能化技術(shù)提高自動(dòng)化、集成化、方便旅客、提升安全性為主，后面還有很大的發(fā)展空間。比如讓列車實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)迭代，那樣就是智慧列車了，當(dāng)然，這個(gè)過程有一條很長的路要走。

 

 

中車長客的列車運(yùn)維平臺(tái) 圖片來源：中車長客

 

把速度拉到350的智能高鐵，全球獨(dú)一檔

 

張國芹表示，放眼全球，各國的高鐵智能化發(fā)展都很快，比如利用5G通信技術(shù)、安全保障、行程服務(wù)等，而她們團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)中國智能高鐵時(shí)就暗自定下目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)，造出最好的車，帶來最大的便利,“滿足人民日益增長的對(duì)美好出行的需求”。

 

從目前來看，在時(shí)速350公里并投入應(yīng)用這一檔，中車長客乃至整個(gè)中國高鐵領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)的是很大的，尤其是在自動(dòng)駕駛和應(yīng)急處置這一塊。她指出，我國環(huán)境變化多端且大負(fù)荷的高鐵網(wǎng)絡(luò)為她們積累了豐富的時(shí)速350公里高鐵運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，這是其他國家沒有的。比如一列車從哈爾濱開到廣州，一路上相當(dāng)于一直在做溫度交變實(shí)驗(yàn)，暴露出的問題相當(dāng)于寶貴的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，能夠讓她們有積累并發(fā)展下去。

 

張國芹表示，中國高鐵仍需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研發(fā)領(lǐng)域的投入，這一點(diǎn)非常重要。隨著我國向更高性能的列車發(fā)起挑戰(zhàn)，以智能高鐵全壽命周期管理為目標(biāo)，需要摸索清楚在中國高鐵在實(shí)際運(yùn)營條件下零部件和各系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，國際上也沒有類似的研究先例，這也意味著，中國高鐵只有自主創(chuàng)新這一條道路可走。

 

中車長客的高速列車系統(tǒng)集成國家工程實(shí)驗(yàn)室于2010年投入使用，是開展軌道車輛整車及關(guān)鍵部件基礎(chǔ)技術(shù)、仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證的研發(fā)機(jī)構(gòu)，建設(shè)有整車聲學(xué)、碰撞吸能、電磁兼容等32個(gè)試驗(yàn)臺(tái)（室），和1個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)了軌道車輛領(lǐng)域IEC61133標(biāo)準(zhǔn)要求的整車型式試驗(yàn)?zāi)芰Φ娜采w。

 

 

中車長客的國家工程實(shí)驗(yàn)室 圖片來源：中車長客

 

這個(gè)時(shí)代在推動(dòng)著中車高鐵人前進(jìn)

 

回首過去，憑借著在實(shí)踐上獨(dú)一無二的優(yōu)勢(shì)，中國高鐵走出了一條獨(dú)特的自主化道路。

 

比如在設(shè)計(jì)“復(fù)興號(hào)”時(shí)，中車長客希望能把列車上分散分布的幾個(gè)高壓部件集中在一起，并進(jìn)行降噪處理，她們一開始用了一種帶孔洞的隔音材料，結(jié)果在試驗(yàn)過程中高壓箱放電發(fā)出巨響，原來是隔音材料有吸水性，使得在冷凝水環(huán)境下隔音材料形成了導(dǎo)電通道放電了。

 

張國芹以此為例稱，有些東西不用它，認(rèn)知是想不到的，所以只有通過不斷地實(shí)踐，才能發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，找到平衡點(diǎn)，而團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)水平也會(huì)在這一過程中得到提高。

 

總體來看，中車長客的自主化探索可以將2017年“復(fù)興號(hào)”中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組上線運(yùn)行作為重要節(jié)點(diǎn)。列車具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進(jìn)水平，在254項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)中，中國標(biāo)準(zhǔn)占84%。

 

當(dāng)然，中車長客乃至中國高鐵在自主化上的巨大成就少不了像張國芹這樣一線研發(fā)人員的巨大付出。在接受采訪時(shí)張國芹就透露過，目前因?yàn)樘幱诔鲕囮P(guān)鍵期，因此在車間呆到凌晨是常有的事。

 

文/觀察者網(wǎng) 李煥宇