智能高鐵的奧秘是什么

2019年9月24日20:49:23智能高鐵的奧秘是什么已關閉評論 15 views

智能高鐵的奧秘是什么

智能高鐵的奧秘是什么

  新聞背景

  在日前閉幕的全國“兩會”上,全國政協委員、京滬高速鐵路建設總指揮、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重談一談,“智能高鐵”的發展趨勢。

關于智能高鐵,有三大核心技術,一是智能建造技術,二是智能裝備技術,三是智能運營技術。

  智能建造 部分路段埋設芯片方便檢修

十多年來,智能建造技術已經在高鐵的建設領域廣泛應用。早在數年前滬昆客運專線建設期間,建設指揮部就敢于第一個吃螃蟹,利用鐵路三維可視化技術開發了一套施工監控管理系統,通過云計算、物聯網、互聯網、大數據、人工智能等技術手段,對橋梁、路基、隧道等施工現場進行24小時監控,管理人員不但能夠直觀看到施工的進度,還能及時發現并消除各類隱患,做到足不出戶,就對工程了然于心。

在京沈客專的建設現場,智能建造技術更是讓人耳目一新。由于高鐵動車組的運營速度高,對路基的壓實度、穩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,就必須補壓。很明顯這種按照概率法的檢測技術存在成本高、檢測不到位等缺點。如今,新開發應用的“路基連續壓實監控系統”就徹底解決了這個問題,應用這套系統,在壓路機碾壓路基過程中,路基反作用力產生的波形反饋回監控系統中,再與壓實目標值進行對比分析,是否合格就一目了然,施工質量可達到100%。

除了這種智能路基壓實監測系統之外,在某些高鐵無砟軌道板的混凝土結構里還埋設芯片,并進行編碼,當激活芯片并聯網后,就可以實時監測軌道板的使用狀況,方便檢修查閱數據,又節省成本,芯片的使用壽命長達60年。隨著新技術在鐵路推廣,智能高鐵建造技術將持續升級換代,不斷提高施工的自動化水平和工程建造質量。

  智能裝備 高鐵動車自動駕駛將成現實

智能高鐵的另一項關鍵技術就是智能裝備技術。智能裝備中有一項很酷的技術,那就是高鐵動車組的自動駕駛技術。我們知道,無人駕駛汽車早已經試驗了很多年,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實,讓人不得不佩服我國高鐵技術的突飛猛進。

2016年12月,自動駕駛的地鐵列車首次在香港成功應用,具備自動喚醒、自動運營、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制造的應用于香港南港島線地鐵車輛,擁有完全自主知識產權。毋庸諱言,在地鐵上應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,與大型客機的自動駕駛類似。

在此之前,我國已經在珠三角的佛肇和莞惠兩條城際鐵路上成功應用了時速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用到京張高鐵上面的自動駕駛動車組,可以做到工作狀態自感知、運行故障自診斷、導向安全自決策,填補了時速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,他們預計投入使用無人駕駛的高鐵動車組已經是2023年了。

  智能運營 刷臉進站等技術讓旅行更安全舒適

智能高鐵的第三大關鍵技術就是智能運營技術,也就是智能運輸系統,包含很多內容,幾乎涵蓋了高鐵供電、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,也為旅客出行舒適提供了技術支持。

比如,在高鐵供電領域,動車上面將配備智能供電系統,包括智能供電設備、智能供電調度、智能供電運行管理及通信網絡,可實現智能故障診斷、預警、自愈重構等功能,還可以為供電系統提供健康評估服務。

作為高鐵動車運營實時監控的總指揮,高速鐵路智能調度指揮系統是基于人工智能構建的,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。

未來我國大力推行的高鐵智能動車組還可以實現與對風級、雨量、雪深等自然環境的自動監測與報警,與防災安全監控系統一起,及時快速地將大風、大雪、暴雨等數據實時傳遞到車上和防災系統控制中心,做出應對處理方案。還能及時預警地震并自動應急處置,并對沿線非法侵入高鐵的人或者異物開展自動報警防范。

在客運服務方面,智能技術更是無處不在,包括智能售票、刷臉進站及檢票、站內智能導航、車站運營智能感知、車站設備智能監控與管理等等。總之,智能運營技術既能保證高鐵動車的運營安全,更能對乘客提供更加細致、周到的服務,以人為本,使乘客感到賓至如歸。(王麟)

  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營速度的極限,若想繼續讓綠色高鐵“飛”起來,就要突破輪軌式高鐵的速度限制,研發時速600公里的磁懸浮列車,以此填補時速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之間的速度空白區。

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該技術的先行者。磁浮列車按照懸浮方式的不同,可分為電磁懸浮技術(簡稱EMS)和電動懸浮技術(簡稱EDS)。電磁吸引懸浮是利用車載電磁鐵與導軌之間產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過程中,采用超導磁鐵和永磁鐵,利用車輛磁體在感應軌上產生相互排斥的磁場,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。目前高速磁浮技術在全世界唯一的應用實例只有上海磁懸浮列車,引進德國技術,運行時速430公里。

我國科學家們后來居上,在高速磁浮列車精心耕耘,實現技術突破,時速 600公里高速磁浮交通系統技術方案于2018年1月25日在青島通過專家評審,標志著由中車四方股份公司牽頭承擔的國家重點研發專項“高速磁浮交通系統關鍵技術”課題取得重大突破,下一步就開始進入實施階段,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注的真空管道列車,沈志云院士早在2005年就做了詳細的方案闡述,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展方向進行研究。

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”起來的夢想已經不再遙遠。

weinxin
掃碼,關注科塔學術公眾號
致力于成為國內領先的科研與學術資源導航平臺,讓科研工作更簡單、更有效率。內容專業,信息準確,更新及時。
avatar