人民日報海外版：京張高鐵智能化驚艷世界
文章來源：人民日報海外版 發(fā)布時間：2019-06-15
京張高鐵官廳水庫特大橋。（新華社發(fā)）
工人擰緊京張高鐵軌道最后一根螺絲。（嚴冰 攝）
6月12日上午，在北京北站外的京張高鐵清華園隧道進口，隨著最后一組500米長鋼軌精準落位，京張高鐵歷時7個月緊張鋪設，完成了全線鋪軌，初露崢嶸。
京張高鐵是京津冀協(xié)同發(fā)展的重要基礎工程，是北京冬奧會重要交通保障設施，被譽為中國鐵路發(fā)展“集大成者”、智能高鐵示范工程。
智能系統(tǒng)提高效率
京張高鐵全長174公里，起自北京北站，途經(jīng)清河站、昌平站、八達嶺長城站、東花園北站、懷來站、下花園北站、宣化北站、張家口站。從北京北站引出后，京張高鐵就鉆進了清華園隧道。
“清華園隧道全長6公里多，是目前國內(nèi)位于城市核心區(qū)，穿越地層最復雜、重要建筑物最多的國鐵單洞雙線大直徑盾構高風險隧道。”項目負責人趙海濤說，整個隧道穿過近90條城市管道線路，施工過程必須保證精準無誤，否則就會影響城市生活。
清華園隧道是京張高鐵唯一采用盾構法施工的隧道，建造過程中，盾構機架在兩條鋼軌上，工人操作遙控裝置，將零件平穩(wěn)運輸?shù)街付ǖ攸c進行拼裝，整個系統(tǒng)全部實現(xiàn)機械化作業(yè)，環(huán)環(huán)相扣，嚴絲合縫。借助盾構機，整個隧道施工像外科手術一樣精準，既保護了歷史遺跡，又不打擾城市生活。
項目部副總工程師劉磊則擔負攻堅任務，他介紹說：“為使施工和管理更智慧，使隧道在極端復雜的地下環(huán)境中自由穿越，我們投入力量開發(fā)可視化智慧施工系統(tǒng)。”
這一系統(tǒng)包括施工參數(shù)、過程監(jiān)測、地質預測等，實現(xiàn)全過程可視化動態(tài)管理。每一個盾構機搭載了幾千個傳感器，都具有感知、修正和自動調節(jié)的功能，設備狀況、地下工作情況等數(shù)據(jù)，都直接上傳到中鐵十四局集團的全國大盾構數(shù)據(jù)指揮中心，盾構專家24小時提供遠程監(jiān)控和技術服務。劉磊說，智能檢測可以隨時對海量數(shù)據(jù)進行處理分析，使風險始終處于可控狀態(tài)。
在鋪軌過程中，面對鋪軌作業(yè)標準高、交叉作業(yè)面多、30‰長大坡道給鋪軌施工帶來的巨大挑戰(zhàn)，京張城際鐵路有限公司不斷優(yōu)化方案和資源配置，創(chuàng)新施工工藝，改造機械設備，應用智能機器人檢測，采用機械化、自動化鋪軌機組和施工信息化等手段，大幅提高了軌道精度和施工效率。中鐵三局還引進、研發(fā)各種先進的設備和技術，實現(xiàn)了指揮中樞信息化和智能化，質量追溯全生命周期智能化等，為工程建設提供了科技支撐。
京張高鐵全線軌道鋪通是京張高鐵建設施工的標志性節(jié)點，后續(xù)將繼續(xù)通過科技手段，全力推進軌道精調、“四電”（供電、通信、信號、電力）設備安裝及調試等，為下一步靜態(tài)驗收和聯(lián)調聯(lián)試奠定堅實基礎。
智能設備攻克難題
京張高鐵離不開工程師們設計出的“黑科技”裝備。如“多面手”“千里眼”和“順風耳”一樣的多種設備頻頻亮相，為京張高鐵的建設開啟了“科技大片”的既視感。在建造、維護、管理、安全等流程上，創(chuàng)新的智能化土壤孕育了京張高鐵高科技基因。
2019年3月2日，在中鐵電氣化局京張高鐵站后“四電”工程施工生產(chǎn)推進會上，兩名工作人員將管材及所需零件送入接觸網(wǎng)腕臂自動預配平臺，測量腕臂長度，切割管材、分揀料頭、轉移管材，尋孔定位并套上零部件緊固，5分鐘一氣呵成，自動完成作業(yè)。
“該預配平臺利用機器化減人，將原來12名操作人員配備要求降低到4人，實現(xiàn)了‘分散加工集中干、空中作業(yè)地上干、現(xiàn)場施工工廠干’等轉變，極大地提升了接觸網(wǎng)腕臂預配平臺的安全、精準效能。”中鐵電氣化局四電工程電氣化項目部預配中心負責人陳曉說道。如“多面手”一樣，接觸網(wǎng)腕臂自動預配平臺實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。它在滿負荷狀態(tài)下完成每天近200組腕臂預配，預制出來的每一根腕臂的技術標準誤差都控制在1毫米之內(nèi)。
東花園隧道位于河北張家口市，在施工工程中，及時檢測降水情況十分重要，工程師設計出如“千里眼”的系統(tǒng)，完美地化解了這一難題。東花園隧道緊鄰康西草原、官廳水庫、野鴨湖國家濕地公園，日最大涌水量達35.4萬立方米，防滲水成為設計的重難點。中鐵十八局與西安交通大學、北京交通大學合作，研發(fā)“自動控制降水與預警”系統(tǒng)與“深孔測斜”監(jiān)測項目，把“眼睛”安在深水基坑中，聯(lián)合邊坡穩(wěn)定性安全監(jiān)控軟件，實時監(jiān)控降水情況。
同樣位于張家口市的正盤臺隧道，則運用像“順風耳”一樣的裝備解決了安全問題。該隧道全長近13公里，屬單洞雙線隧道，是崇禮鐵路最長隧道。隧道內(nèi)部信號常常無法連接，給施工帶來了極大安全隱患。鋪軌施工相關負責人介紹，他們開發(fā)了應用智能工程運輸指揮系統(tǒng)，使用電子防護器，研發(fā)了隧道內(nèi)工點與施工車輛以及施工車輛間的接近報警系統(tǒng)，解決了隧道鋪軌施工過程中信息不暢等問題。
此外，還有新型材料機器人噴涂防水，提高噴水效率，解決噴涂厚度不均等問題；AR輔助施工智能安全帽實時傳送施工推進現(xiàn)狀，搭建信息化溝通軌道；在京張高鐵官廳水庫特大橋投入使用的集水槽安裝安全操作平臺，完美貼合大橋梁體翼緣板的外部結構，使得操作更加方便自如，又很好地保護了水資源。
智能運營驚喜可期
據(jù)中國鐵道科學研究院集團有限公司（鐵科院）專家介紹，自動駕駛車載設備收到計劃后，根據(jù)動車組當前的位置，計算出控制動車組運行的控制速度曲線，自動控制動車組加速、運行、減速、停車、開車門等。2018年6月至9月，自動駕駛設備順利通過所有風險測試，可確保行駛安全。自此，京張高鐵將可以實現(xiàn)有人值守的無人駕駛。
“這是世界首次，在350公里的時速下模擬一個最好的司機，用算法開出一條安全、節(jié)能、高效的列車。”中鐵設計京張高鐵信號設計負責人王東方說。
在京張高鐵的智能化運營中，最亮眼的莫過于列車的全自動駕駛設計。列車的自動駕駛系統(tǒng)基本能達到和地鐵一樣，不同的是速度。與地鐵相比，高鐵的速度更快、線路更網(wǎng)絡化、運行環(huán)境更復雜。地面調度中心先規(guī)劃準確的運行計劃，通過傳輸網(wǎng)絡發(fā)送至列車自動控制系統(tǒng)的地面設備，再通過鐵路移動通信網(wǎng)，移送動車組上的自動駕駛車載設備。
基于北斗衛(wèi)星和地理信息系統(tǒng)技術，京張高鐵為建設、運營、調度、維護、應急全流程提供智能化服務。線路實時“體檢”系統(tǒng)，可以將全線每一個橋梁、車站，每一處鋼軌通過傳感器連接至電腦。零件是否老化，路基是否沉降，照明是否損壞，都能一目了然。
“未來，京張高鐵10個車站將有同一個‘大腦’。”中鐵設計京張高鐵智能工程化設計總體負責人李紅俠說。通過這個“大腦”，工作人員在控制室就可以實現(xiàn)客站燈光、溫度、濕度等設備管理、應急指揮等。
智能運營為旅客通行提供了更人性化服務，智能機器人可以貼身導航并搬運行李；通過電子客票、刷臉進站等可簡化乘車流程；站內(nèi)導航與站外導航融合，乘客出發(fā)時輸入車次，即可導航至檢票口或候車廳。車站環(huán)境舒適性監(jiān)控系統(tǒng)、能源管控系統(tǒng)等各類系統(tǒng)將保證車站的高效運轉，而高鐵周界入侵報警系統(tǒng)、地震預警系統(tǒng)、自然災害監(jiān)測系統(tǒng)等將組成動車組的智能調度指揮系統(tǒng)。
“京張高鐵智能動車組將采用可回收或降解的內(nèi)裝材料及廢水回收再利用設備，使列車運營更綠色化。”鐵科院機輛所副所長張波說，同時還配備自動燈光調節(jié)系統(tǒng)、降震減噪技術來提高動車組的舒適度。
為迎接北京冬奧會，京張高鐵將設有首次直達比賽核心區(qū)的太子城站，配備滑雪板存放處，打造了獨具特色的高鐵移動新聞中心——媒體車廂，此車廂將實現(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，完成奧運賽事直播。
“我們是站在中國鐵路、裝備制造、綜合國力飛速發(fā)展的‘肩膀’上，謀劃中國高鐵的又一次飛躍。”中鐵工程設計咨詢集團有限公司京張高鐵總體設計師王洪雨說。創(chuàng)新、技術、人才鍛造了今日的京張高鐵，信息化、自動化、智能化帶來了全球化視野，把中國高鐵建設發(fā)展事業(yè)推到了世界前列。
【責任編輯：李子紅】
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