新聞背景

在日前閉幕的全國(guó)“兩會(huì)”上，全國(guó)政協(xié)委員、京滬高速鐵路建設(shè)總指揮、中國(guó)工程院院士盧春房介紹說(shuō)，中國(guó)高鐵在未來(lái)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(qǐng)專家來(lái)側(cè)重談一談，“智能高鐵”的發(fā)展趨勢(shì)。

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(yíng)技術(shù)。

智能建造 部分路段埋設(shè)芯片方便檢修

十多年來(lái)，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(gè)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(guò)云計(jì)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(duì)橋梁、路基、隧道等施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行24小時(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)并消除各類隱患，做到足不出戶，就對(duì)工程了然于心。

在京沈客專的建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，智能建造技術(shù)更是讓人耳目一新。由于高鐵動(dòng)車組的運(yùn)營(yíng)速度高，對(duì)路基的壓實(shí)度、穩(wěn)定性和沉降量要求極高，以前在路基施工中，對(duì)路基壓實(shí)度的監(jiān)測(cè)是按頻次抽點(diǎn)檢測(cè)，一般每100米選擇6個(gè)點(diǎn)檢查，若全部合格，則壓實(shí)度滿足要求，若有一個(gè)點(diǎn)不合格，就必須補(bǔ)壓。很明顯這種按照概率法的檢測(cè)技術(shù)存在成本高、檢測(cè)不到位等缺點(diǎn)。如今，新開發(fā)應(yīng)用的“路基連續(xù)壓實(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”就徹底解決了這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用這套系統(tǒng)，在壓路機(jī)碾壓路基過(guò)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(shí)目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)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(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之外，在某些高鐵無(wú)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(jí)換代，不斷提高施工的自動(dòng)化水平和工程建造質(zhì)量。

智能裝備 高鐵動(dòng)車自動(dòng)駕駛將成現(xiàn)實(shí)

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

2016年12月，自動(dòng)駕駛的地鐵列車首次在香港成功應(yīng)用，具備自動(dòng)喚醒、自動(dòng)運(yùn)營(yíng)、自動(dòng)故障診斷及自動(dòng)清洗等功能，這是中車長(zhǎng)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(shí)產(chǎn)權(quán)。毋庸諱言，在地鐵上應(yīng)用無(wú)人駕駛列車要比高鐵上容易得多，那么，面對(duì)動(dòng)輒幾百上千公里的高鐵線路，自動(dòng)駕駛的動(dòng)車組能夠勝任工作嗎？答案是可以采取“無(wú)人駕駛，有人值守”的操作模式，與大型客機(jī)的自動(dòng)駕駛類似。

在此之前，我國(guó)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(shí)速200公里/小時(shí)的自動(dòng)駕駛的動(dòng)車組。而在2022年北京冬奧會(huì)期間應(yīng)用到京張高鐵上面的自動(dòng)駕駛動(dòng)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(shí)速300-350公里/小時(shí)的自動(dòng)駕駛動(dòng)車組的世界空白。相比之下，作為老牌高鐵大國(guó)的法蘭西，他們預(yù)計(jì)投入使用無(wú)人駕駛的高鐵動(dòng)車組已經(jīng)是2023年了。

智能運(yùn)營(yíng) 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(yíng)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(yíng)監(jiān)測(cè)、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(yíng)安全的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(píng)估服務(wù)。

作為高鐵動(dòng)車運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)智能動(dòng)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(gè)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(lái)我國(guó)大力推行的高鐵智能動(dòng)車組還可以實(shí)現(xiàn)與對(duì)風(fēng)級(jí)、雨量、雪深等自然環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與報(bào)警，與防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)一起，及時(shí)快速地將大風(fēng)、大雪、暴雨等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到車上和防災(zāi)系統(tǒng)控制中心，做出應(yīng)對(duì)處理方案。還能及時(shí)預(yù)警地震并自動(dòng)應(yīng)急處置，并對(duì)沿線非法侵入高鐵的人或者異物開展自動(dòng)報(bào)警防范。

在客運(yùn)服務(wù)方面，智能技術(shù)更是無(wú)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(yíng)智能感知、車站設(shè)備智能監(jiān)控與管理等等。總之，智能運(yùn)營(yíng)技術(shù)既能保證高鐵動(dòng)車的運(yùn)營(yíng)安全，更能對(duì)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(lái)

時(shí)速400公里的動(dòng)車組基本上到了輪軌式高鐵運(yùn)營(yíng)速度的極限，若想繼續(xù)讓綠色高鐵“飛”起來(lái)，就要突破輪軌式高鐵的速度限制，研發(fā)時(shí)速600公里的磁懸浮列車，以此填補(bǔ)時(shí)速400公里/小時(shí)至700公里/小時(shí)這個(gè)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(guó)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(jiǎn)稱EMS）和電動(dòng)懸浮技術(shù)（簡(jiǎn)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(guó)的TR超高速磁浮列車為代表；電動(dòng)懸浮是指列車行進(jìn)過(guò)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(chǎng)，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(shí)例只有上海磁懸浮列車，引進(jìn)德國(guó)技術(shù)，運(yùn)行時(shí)速430公里。

我國(guó)科學(xué)家們后來(lái)居上，在高速磁浮列車精心耕耘，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，時(shí)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(guò)專家評(píng)審，標(biāo)志著由中車四方股份公司牽頭承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)“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(shí)施階段，到2020年，新一代時(shí)速600公里的高速磁懸浮樣車就會(huì)問(wèn)世。

而對(duì)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(gè)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(lái)的夢(mèng)想已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。