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專訪中車長客專家張國芹:各國高鐵智能化發展很快,我們要做技術引領者

文(wen)章來(lai)源(yuan):觀察者網(wang)  發(fa)布時間:2022-05-27

列車上不倒(dao)的硬幣、春運前整裝待(dai)發的“陸地(di)航母”、以及有著完全自主知識產權(quan)的“復興號”......

高鐵,已成為中國的一張“名片”。

復興號 圖片來源:中車長客

但時代不(bu)(bu)會讓人(ren)們躺(tang)在功勞簿上。隨著5G、大(da)數據、人(ren)工智(zhi)能(neng)等(deng)(deng)技術的(de)(de)(de)應用(yong),高鐵(tie)領域(yu)已經出現了一(yi)條的(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)賽道(dao)——智(zhi)能(neng)高鐵(tie)。德國(guo)、日本、法國(guo)等(deng)(deng)老(lao)牌鐵(tie)路強國(guo)無一(yi)不(bu)(bu)進(jin)行了戰略(lve)層(ceng)面的(de)(de)(de)布(bu)局。中(zhong)國(guo)當(dang)然不(bu)(bu)能(neng)落后,作為“復興號”的(de)(de)(de)誕(dan)生地——中(zhong)車長(chang)春軌道(dao)客車股份有限公司(以下簡稱中(zhong)車長(chang)客)在這一(yi)塊上自是(shi)當(dang)仁不(bu)(bu)讓。

2021年中國品(pin)牌日(5月(yue)10日至12日)前夕,觀察者(zhe)網(wang)參(can)加(jia)了由(you)國務院(yuan)國資(zi)委免费菠萝视(shi)频app下载組(zu)織的(de)“走進(jin)新(xin)(xin)國企業·智(zhi)能制造(zao)”大型采訪(fang)活動(dong),與新(xin)(xin)華社(she)、科技(ji)日報等16家媒(mei)體一起走進(jin)中車長客。

有著15年研(yan)發(fa)工作經驗的(de)(de)中車(che)長客專(zhuan)家,“復興號(hao)”京張高鐵智能動車(che)組(zu)電氣(qi)系(xi)統負責人張國芹接(jie)受觀察者網的(de)(de)專(zhuan)訪,向我們詳(xiang)細介紹了中國的(de)(de)智能高鐵。

現場圖片 圖片來源:觀察者網

智能高鐵如何智能?

目(mu)前,由(you)中(zhong)車長客研制的時速350公里“復(fu)興號”京張高鐵智能(neng)動(dong)車組(CR400BF-C)已于2019年開始(shi)在京張線(xian)上投入使用。

負責“復興(xing)號”京(jing)張高(gao)鐵智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)動(dong)車組電氣系統設計的研發團隊是(shi)一支女設計師比(bi)例達到60%的年輕隊伍,據(ju)她介紹,現階段的中國智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)高(gao)鐵屬(shu)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)型動(dong)車組1.0型,她們在對高(gao)鐵進行智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)化設計的時(shi)候主要考慮的是(shi)三(san)個方面(mian)。

張國芹(左三)和同事、媒體人員在智能動車組車廂里

首先是智能行(xing)車。即(ji)在(zai)車輛(liang)行(xing)駛過程當中,利(li)用自動駕駛、導航(hang)定位、環境感知等技(ji)術,確保(bao)車輛(liang)運行(xing)更安全(quan)、自動、準點、節能,提高車輛(liang)的應急處置能力(li)。以(yi)她們研發(fa)(fa)的京張(zhang)線為例,車上的安全(quan)監測系統(tong)(tong)可以(yi)精準檢測車輛(liang)部(bu)件的安全(quan)性;地震(zhen)預警系統(tong)(tong)可以(yi)在(zai)附近(jin)發(fa)(fa)生地震(zhen)時為車提供(gong)應急處置;應急牽(qian)引系統(tong)(tong)則(ze)是借助動力(li)電池技(ji)術,可以(yi)在(zai)鐵(tie)路接觸(chu)網失效的情況下讓(rang)列車憑自身動力(li)運行(xing)到最近(jin)的車站。

然后是(shi)智能(neng)(neng)服務。她們(men)希望能(neng)(neng)夠讓旅客在乘車時(shi),從(cong)感(gan)(gan)觀、視(shi)覺(jue)、乘坐舒適性(xing)體驗能(neng)(neng)有一個(ge)不(bu)(bu)容易被察(cha)覺(jue),但(dan)是(shi)又很舒服的一個(ge)提(ti)升(sheng)。為(wei)此團隊(dui)采用了智能(neng)(neng)感(gan)(gan)知技術(shu)和(he)(he)變(bian)頻(pin)空調,進行燈(deng)光顏色、車窗顏色、溫度、壓(ya)(ya)力(li)波和(he)(he)噪音等方(fang)面(mian)的調節,涉及感(gan)(gan)官(guan)的方(fang)方(fang)面(mian)面(mian)。以(yi)八(ba)達(da)嶺站(zhan)為(wei)例,該站(zhan)深102米(mi),有著(zhu)1.1萬帕的壓(ya)(ya)差,當列車高速駛過時(shi),人耳會有類似飛(fei)機起飛(fei)時(shi)的感(gan)(gan)覺(jue)。空調設計(ji)團隊(dui)通過優化壓(ya)(ya)力(li)調節,可以(yi)使車內(nei)壓(ya)(ya)力(li)能(neng)(neng)夠在過站(zhan)期間有一個(ge)緩慢的變(bian)化,使人耳的感(gan)(gan)受不(bu)(bu)那么明顯。

另外她們還會(hui)在(zai)信息(xi)推(tui)送上(shang)給乘客(ke)一(yi)個便利的引導,借助智能交互(hu)終端,方(fang)便乘客(ke)在(zai)屏幕或手機投屏等(deng)方(fang)式觀看影視、娛樂的同時(shi)能夠瀏覽(lan)到必要的列車信息(xi)。除此之外還有WIFI拓(tuo)展業(ye)務、5G直(zhi)播(bo)等(deng)技(ji)術(shu),總(zong)之就是利用這些技(ji)術(shu)應(ying)用,有效提高(gao)人和車的互(hu)聯能力(li),提高(gao)服(fu)務效率和乘務管理質量。

最后的(de)(de)智能(neng)運維(wei)就是(shi)旅客看不到的(de)(de)領域了(le)。這是(shi)由列車(che)、地面、車(che)地數(shu)(shu)據(ju)傳輸三個部分構(gou)成的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)交互和共享系統(tong)。它(ta)會(hui)打通(tong)用車(che)單位(wei)跟零件供(gong)應商(shang)的(de)(de)研發(fa)、實(shi)驗、運行和維(wei)護(hu)數(shu)(shu)據(ju),進(jin)而實(shi)現車(che)輛關鍵(jian)部件的(de)(de)評估,診斷(duan)部件狀(zhuang)態,實(shi)現故障的(de)(de)精確定(ding)位(wei),并發(fa)出必要(yao)的(de)(de)預警,對(dui)預測結果(guo)進(jin)行大數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)積累。

在京張線上行駛著的智能高鐵 圖片來源:中車長客

智能化并非空中樓閣

這些設計(ji)并非憑空想(xiang)象,張國芹(qin)表示,我國自主研發的“復興號”高(gao)速動車組作為全球首個以(yi)350公(gong)里(li)時速進行(xing)商業運(yun)營(ying)的高(gao)速列車,其持續穩定(ding)的運(yun)行(xing)本身(shen)就是列車的自動化水平和(he)安全運(yun)營(ying)水平達(da)到(dao)一定(ding)層次證(zheng)明。

在這個基礎上,中車(che)長客(ke)團隊自(zi)主研發了高(gao)鐵智(zhi)能(neng)(neng)化所需的(de)傳感器(qi)、配(pei)件、軟件。單(dan)就安全檢(jian)測(ce)系(xi)統(tong),京張(zhang)高(gao)鐵智(zhi)能(neng)(neng)動(dong)車(che)組(zu)就要加裝168個振動(dong)傳感器(qi),除(chu)此之外的(de)空調(diao)、噪聲監(jian)(jian)測(ce)等功(gong)能(neng)(neng)也全都需要加裝傳感器(qi),全車(che)最(zui)終的(de)監(jian)(jian)測(ce)點多達2700個,比之前的(de)高(gao)速動(dong)車(che)組(zu)多了200-300個,而(er)每個監(jian)(jian)測(ce)點往往需要不止一個傳感器(qi),全車(che)的(de)加裝量(liang)可(ke)想而(er)知(zhi)。

京張高鐵智能(neng)(neng)動車(che)組(zu)在(zai)列車(che)內裝上已經有了品質的(de)提升,不過若從車(che)廂的(de)大小(xiao)和外觀(guan)(guan)上看(kan)的(de)話同其他復興號并(bing)不會(hui)有多大區別。全(quan)車(che)最主要(yao)的(de)外觀(guan)(guan)變化(hua)在(zai)于車(che)頭,通(tong)過借助鷹隼造型的(de)仿生(sheng)學設計,可使車(che)頭降阻14%,節能(neng)(neng)7%-8%。

張國芹(qin)表示(shi),中(zhong)車(che)長(chang)客(ke)現在京張高鐵智能(neng)(neng)動(dong)車(che)組是智能(neng)(neng)型動(dong)車(che)組1.0型,以利用智能(neng)(neng)化(hua)技術提高自(zi)(zi)動(dong)化(hua)、集(ji)成化(hua)、方便旅客(ke)、提升(sheng)安(an)全性為主,后(hou)面還有(you)很(hen)大的發展空間。比如讓列車(che)實現自(zi)(zi)主學習(xi)迭(die)代,那樣(yang)就是智慧列車(che)了,當然,這個過(guo)程有(you)一(yi)條很(hen)長(chang)的路要(yao)走(zou)。

中車長客的列車運維平臺 圖片來源:中車長客

把速度拉到350的智能高鐵,全球獨一檔

張國芹表示,放眼全球,各(ge)國的(de)(de)高(gao)鐵智能(neng)化(hua)發展都很快,比如利(li)用5G通信技(ji)術、安全保(bao)障、行(xing)程服務等,而(er)她們團隊(dui)在設計中國智能(neng)高(gao)鐵時就暗自定下(xia)目標(biao),要實現技(ji)術引(yin)領,造出最好的(de)(de)車(che),帶來最大的(de)(de)便利(li),“滿足人民(min)日益增長的(de)(de)對美好出行(xing)的(de)(de)需求”。

從目前來看(kan),在(zai)時(shi)速(su)(su)350公里并投(tou)入(ru)應用這(zhe)一(yi)檔,中(zhong)車(che)長客(ke)乃至整個中(zhong)國高(gao)鐵領(ling)域的(de)(de)優勢(shi)的(de)(de)是(shi)(shi)很大的(de)(de),尤其是(shi)(shi)在(zai)自動駕駛和應急(ji)處置(zhi)這(zhe)一(yi)塊。她指(zhi)出,我國環境變化多(duo)端(duan)且大負荷(he)的(de)(de)高(gao)鐵網絡為(wei)她們(men)積累了(le)豐富的(de)(de)時(shi)速(su)(su)350公里高(gao)鐵運營經驗,這(zhe)是(shi)(shi)其他國家沒有的(de)(de)。比如(ru)一(yi)列車(che)從哈爾濱(bin)開到廣州(zhou),一(yi)路上相(xiang)當于一(yi)直在(zai)做溫度交變實(shi)驗,暴露出的(de)(de)問題相(xiang)當于寶貴的(de)(de)實(shi)驗經驗,能夠讓她們(men)有積累并發展(zhan)下去。

張國(guo)芹表示,中(zhong)國(guo)高鐵仍需(xu)要加強基礎研(yan)發領域的(de)投(tou)入,這一(yi)點非常(chang)重要。隨著我國(guo)向(xiang)更高性能的(de)列車發起挑戰,以智能高鐵全壽命周期管(guan)理為目(mu)標,需(xu)要摸索清楚在(zai)中(zhong)國(guo)高鐵在(zai)實際運(yun)營條件(jian)下零部(bu)件(jian)和(he)各系統的(de)運(yun)行規(gui)律,國(guo)際上也沒有類似(si)的(de)研(yan)究先(xian)例,這也意(yi)味著,中(zhong)國(guo)高鐵只(zhi)有自主創新這一(yi)條道路可(ke)走。

中車(che)長客的(de)高速列車(che)系統(tong)集成國家工(gong)程實(shi)驗(yan)(yan)室于2010年投(tou)入使用,是開展(zhan)軌(gui)(gui)道車(che)輛整車(che)及關(guan)鍵部件基(ji)礎技術、仿真分析(xi)、試(shi)驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證的(de)研發機(ji)構,建(jian)設有整車(che)聲(sheng)學、碰撞吸能、電磁兼(jian)容(rong)等32個(ge)試(shi)驗(yan)(yan)臺(室),和1個(ge)數據處理中心,實(shi)現了(le)軌(gui)(gui)道車(che)輛領域(yu)IEC61133標(biao)準要(yao)求的(de)整車(che)型式試(shi)驗(yan)(yan)能力的(de)全(quan)覆蓋。

中車長客的國家工程實驗室 圖片來源:中車長客

這個時代在推動著中車高鐵人前進

回(hui)首過去,憑(ping)借(jie)著在(zai)實(shi)踐上獨(du)一(yi)無(wu)二的優勢,中國高鐵(tie)走(zou)出了一(yi)條獨(du)特(te)的自主化道路。

比如在(zai)設計(ji)“復興號”時,中(zhong)車長客(ke)希望能把列車上分(fen)散分(fen)布的幾個高(gao)壓(ya)部件集中(zhong)在(zai)一(yi)起,并進行降噪處理(li),她(ta)們一(yi)開始用了(le)(le)(le)一(yi)種帶孔洞的隔音材(cai)料(liao),結果(guo)在(zai)試驗過(guo)程中(zhong)高(gao)壓(ya)箱(xiang)放(fang)電(dian)發出巨響,原(yuan)來是隔音材(cai)料(liao)有吸水(shui)性,使得在(zai)冷(leng)凝水(shui)環境下隔音材(cai)料(liao)形(xing)成了(le)(le)(le)導(dao)電(dian)通(tong)道放(fang)電(dian)了(le)(le)(le)。

張(zhang)國芹以此(ci)為例稱(cheng),有(you)些東西(xi)不(bu)用它,認知是想(xiang)不(bu)到(dao)的,所以只有(you)通過(guo)不(bu)斷地實踐,才(cai)能(neng)發現問題,解(jie)決(jue)問題,找(zhao)到(dao)平衡點,而(er)團隊的設計水(shui)平也會(hui)在這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)中得(de)到(dao)提高。

總體(ti)來看,中(zhong)車(che)長客的自(zi)主(zhu)化探索可以將(jiang)2017年“復(fu)興號”中(zhong)國標準動車(che)組上(shang)線運行(xing)作為重要(yao)(yao)節點。 列車(che)具有完全自(zi)主(zhu)知識產權、達到世界先進水平(ping),在(zai)254項重要(yao)(yao)標準中(zhong),中(zhong)國標準占84%。。

當然,中車(che)長(chang)客乃(nai)至中國(guo)高鐵在(zai)自主化上的(de)(de)巨(ju)大(da)成就少不(bu)了像張國(guo)芹這(zhe)樣一(yi)線研發(fa)人員(yuan)的(de)(de)巨(ju)大(da)付出。在(zai)接受采訪時張國(guo)芹就透露過,目(mu)前因(yin)為(wei)處于(yu)出車(che)關鍵期,因(yin)此在(zai)車(che)間(jian)呆到凌晨是常(chang)有的(de)(de)事。

【責任編輯(ji):王占朝】

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