新聞背景

在日前閉幕的全國“兩會”上，全國政協(xié)委員、京滬高速鐵路建設(shè)總指揮、中國工程院院士盧春房介紹說，中國高鐵在未來科技創(chuàng)新方面將要打造“智能高鐵”“更快高鐵”“綠色高鐵”。我們今天邀請專家來側(cè)重談一談，“智能高鐵”的發(fā)展趨勢。

關(guān)于智能高鐵，有三大核心技術(shù)，一是智能建造技術(shù)，二是智能裝備技術(shù)，三是智能運(yùn)營技術(shù)。

智能建造 部分路段埋設(shè)芯片方便檢修

十多年來，智能建造技術(shù)已經(jīng)在高鐵的建設(shè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。早在數(shù)年前滬昆客運(yùn)專線建設(shè)期間，建設(shè)指揮部就敢于第一個吃螃蟹，利用鐵路三維可視化技術(shù)開發(fā)了一套施工監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，對橋梁、路基、隧道等施工現(xiàn)場進(jìn)行24小時監(jiān)控，管理人員不但能夠直觀看到施工的進(jìn)度，還能及時發(fā)現(xiàn)并消除各類隱患，做到足不出戶，就對工程了然于心。

在京沈客專的建設(shè)現(xiàn)場，智能建造技術(shù)更是讓人耳目一新。由于高鐵動車組的運(yùn)營速度高，對路基的壓實度、穩(wěn)定性和沉降量要求極高，以前在路基施工中，對路基壓實度的監(jiān)測是按頻次抽點檢測，一般每100米選擇6個點檢查，若全部合格，則壓實度滿足要求，若有一個點不合格，就必須補(bǔ)壓。很明顯這種按照概率法的檢測技術(shù)存在成本高、檢測不到位等缺點。如今，新開發(fā)應(yīng)用的“路基連續(xù)壓實監(jiān)控系統(tǒng)”就徹底解決了這個問題，應(yīng)用這套系統(tǒng)，在壓路機(jī)碾壓路基過程中，路基反作用力產(chǎn)生的波形反饋回監(jiān)控系統(tǒng)中，再與壓實目標(biāo)值進(jìn)行對比分析，是否合格就一目了然，施工質(zhì)量可達(dá)到100%。

除了這種智能路基壓實監(jiān)測系統(tǒng)之外，在某些高鐵無砟軌道板的混凝土結(jié)構(gòu)里還埋設(shè)芯片，并進(jìn)行編碼，當(dāng)激活芯片并聯(lián)網(wǎng)后，就可以實時監(jiān)測軌道板的使用狀況，方便檢修查閱數(shù)據(jù)，又節(jié)省成本，芯片的使用壽命長達(dá)60年。隨著新技術(shù)在鐵路推廣，智能高鐵建造技術(shù)將持續(xù)升級換代，不斷提高施工的自動化水平和工程建造質(zhì)量。

智能裝備 高鐵動車自動駕駛將成現(xiàn)實

智能高鐵的另一項關(guān)鍵技術(shù)就是智能裝備技術(shù)。智能裝備中有一項很酷的技術(shù)，那就是高鐵動車組的自動駕駛技術(shù)。我們知道，無人駕駛汽車早已經(jīng)試驗了很多年，但距離實用總差一步之遙，讓人想不到的是，完全自動駕駛的高鐵動車竟然在悄無聲息中就要變成現(xiàn)實，讓人不得不佩服我國高鐵技術(shù)的突飛猛進(jìn)。

2016年12月，自動駕駛的地鐵列車首次在香港成功應(yīng)用，具備自動喚醒、自動運(yùn)營、自動故障診斷及自動清洗等功能，這是中車長客股份公司自行研發(fā)制造的應(yīng)用于香港南港島線地鐵車輛，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。毋庸諱言，在地鐵上應(yīng)用無人駕駛列車要比高鐵上容易得多，那么，面對動輒幾百上千公里的高鐵線路，自動駕駛的動車組能夠勝任工作嗎？答案是可以采取“無人駕駛，有人值守”的操作模式，與大型客機(jī)的自動駕駛類似。

在此之前，我國已經(jīng)在珠三角的佛肇和莞惠兩條城際鐵路上成功應(yīng)用了時速200公里/小時的自動駕駛的動車組。而在2022年北京冬奧會期間應(yīng)用到京張高鐵上面的自動駕駛動車組，可以做到工作狀態(tài)自感知、運(yùn)行故障自診斷、導(dǎo)向安全自決策，填補(bǔ)了時速300-350公里/小時的自動駕駛動車組的世界空白。相比之下，作為老牌高鐵大國的法蘭西，他們預(yù)計投入使用無人駕駛的高鐵動車組已經(jīng)是2023年了。

智能運(yùn)營 刷臉進(jìn)站等技術(shù)讓旅行更安全舒適

智能高鐵的第三大關(guān)鍵技術(shù)就是智能運(yùn)營技術(shù)，也就是智能運(yùn)輸系統(tǒng)，包含很多內(nèi)容，幾乎涵蓋了高鐵供電、調(diào)度指揮、運(yùn)營監(jiān)測、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)營安全的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動車組的健康管理，也為旅客出行舒適提供了技術(shù)支持。

比如，在高鐵供電領(lǐng)域，動車上面將配備智能供電系統(tǒng)，包括智能供電設(shè)備、智能供電調(diào)度、智能供電運(yùn)行管理及通信網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)智能故障診斷、預(yù)警、自愈重構(gòu)等功能，還可以為供電系統(tǒng)提供健康評估服務(wù)。

作為高鐵動車運(yùn)營實時監(jiān)控的總指揮，高速鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)是基于人工智能構(gòu)建的，可實現(xiàn)智能動態(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。

未來我國大力推行的高鐵智能動車組還可以實現(xiàn)與對風(fēng)級、雨量、雪深等自然環(huán)境的自動監(jiān)測與報警，與防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)一起，及時快速地將大風(fēng)、大雪、暴雨等數(shù)據(jù)實時傳遞到車上和防災(zāi)系統(tǒng)控制中心，做出應(yīng)對處理方案。還能及時預(yù)警地震并自動應(yīng)急處置，并對沿線非法侵入高鐵的人或者異物開展自動報警防范。

在客運(yùn)服務(wù)方面，智能技術(shù)更是無處不在，包括智能售票、刷臉進(jìn)站及檢票、站內(nèi)智能導(dǎo)航、車站運(yùn)營智能感知、車站設(shè)備智能監(jiān)控與管理等等?？傊?，智能運(yùn)營技術(shù)既能保證高鐵動車的運(yùn)營安全，更能對乘客提供更加細(xì)致、周到的服務(wù)，以人為本，使乘客感到賓至如歸。

延伸閱讀

讓高鐵“飛”起來

時速400公里的動車組基本上到了輪軌式高鐵運(yùn)營速度的極限，若想繼續(xù)讓綠色高鐵“飛”起來，就要突破輪軌式高鐵的速度限制，研發(fā)時速600公里的磁懸浮列車，以此填補(bǔ)時速400公里/小時至700公里/小時這個交通速度空白，這也是高鐵列車與普通飛機(jī)之間的速度空白區(qū)。

高速磁浮列車是一種頗具魅力的交通工具，日本和德國都是研發(fā)該技術(shù)的先行者。磁浮列車按照懸浮方式的不同，可分為電磁懸浮技術(shù)（簡稱EMS）和電動懸浮技術(shù)（簡稱EDS）。電磁吸引懸浮是利用車載電磁鐵與導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的吸引力而懸浮列車，屬于“吸引懸浮”，以日本的HSST中低速磁浮列車和德國的TR超高速磁浮列車為代表；電動懸浮是指列車行進(jìn)過程中，采用超導(dǎo)磁鐵和永磁鐵，利用車輛磁體在感應(yīng)軌上產(chǎn)生相互排斥的磁場，使車輛懸浮，屬于“排斥懸浮”，以日本的MLU系列高速磁浮列車為代表。目前高速磁浮技術(shù)在全世界唯一的應(yīng)用實例只有上海磁懸浮列車，引進(jìn)德國技術(shù)，運(yùn)行時速430公里。

我國科學(xué)家們后來居上，在高速磁浮列車精心耕耘，實現(xiàn)技術(shù)突破，時速 600公里高速磁浮交通系統(tǒng)技術(shù)方案于2018年1月25日在青島通過專家評審，標(biāo)志著由中車四方股份公司牽頭承擔(dān)的國家重點研發(fā)專項“高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”課題取得重大突破，下一步就開始進(jìn)入實施階段，到2020年，新一代時速600公里的高速磁懸浮樣車就會問世。

而對于近幾年很受關(guān)注的真空管道列車，沈志云院士早在2005年就做了詳細(xì)的方案闡述，論證了其可行性，如今西南交大也將其作為一個重要的高鐵發(fā)展方向進(jìn)行研究。

有了這些美好的愿景和科研工作者孜孜不倦的努力，我們相信，讓高鐵“飛”起來的夢想已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。