國家能源集團深耕重載鐵路智能駕駛助力交通強國建設(shè)

　　【編者按】鐵路是綜合交通運輸體系的骨干，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的重要支撐，是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的先行領(lǐng)域。鐵路科技創(chuàng)新是國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，是引領(lǐng)鐵路發(fā)展的第一動力。國家能源集團深耕細作重載智能駕駛技術(shù)研發(fā)及成果系統(tǒng)運用，不斷填補行業(yè)空白，推動了鐵路高質(zhì)量發(fā)展，助力科技強國、交通強國建設(shè)。

　　陜北晉北部高原地帶，溝壑縱橫，坎坷不平。我國西煤東運第二大通道——國家能源集團包神鐵路神朔線蜿蜒其中，在與大自然的博弈中呈現(xiàn)出坡陡彎急的獨特景象，線路最小曲線半徑僅400米，線路最大坡度為12‰。

　　如此復(fù)雜的線路條件意味著，裝載萬噸烏金的列車必須以極大的動力牽引，進行極難行車操縱，才能穿山越嶺，越過千溝萬壑，將溫暖送到千家萬戶。多年來，包神鐵路堅持“創(chuàng)新是企業(yè)的責(zé)任”理念，強化科技創(chuàng)新主體地位，不斷加強科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)建設(shè)深度融合，聚焦重載鐵路運輸領(lǐng)域持續(xù)深耕，繼智能駕駛?cè)f噸重載列車在神朔線首開成功后，陸續(xù)突破了多項關(guān)鍵核心技術(shù)，形成一系列行業(yè)引領(lǐng)的重載鐵路技術(shù)成果，讓重載列車實現(xiàn)千溝萬壑競自由。

　　8月3日，一列重載列車從中疾馳而過，這列由2臺“國能號”12軸機車牽引著108節(jié)車廂的超萬噸重載列車風(fēng)馳電掣，一路向東。這是一列采用智能駕駛成套技術(shù)、實現(xiàn)了從依賴傳統(tǒng)人工駕駛到高度自動化、智能化駕駛的歷史性跨越的重載列車，在推動建設(shè)多功能、綜合性、現(xiàn)代化能源運輸大通道上“先行一步”，踏上了中國重載鐵路智慧發(fā)展的傳奇之旅。

　　如今，這些智能駕駛技術(shù)成果在包神鐵路已經(jīng)實現(xiàn)譜系化批量運用，累計安全運行里程達220萬公里，運行列數(shù)10200列，運載煤炭總量4380萬噸。

　　打造“動力之王”

　　加快構(gòu)建能源運輸新質(zhì)生產(chǎn)力

　　滿載萬噸烏金爬上12‰的坡道，強大的牽引力是重載列車的硬指標(biāo)。

　　作為國家能源集團一體化運營的源頭，包神鐵路始終貫徹新發(fā)展理念，致力打造現(xiàn)代化、智慧化的優(yōu)質(zhì)鐵路運輸企業(yè)，積極踐行能源供應(yīng)“穩(wěn)定器”“壓艙石”的使命擔(dān)當(dāng)。

　　包神鐵路自1997年神朔線引進SS4B型電力機車，開啟自主大功率重載運輸時代，近30年先后推出了全球最大功率電力機車、新一代綠色智能“國能號”電力機車、重載鐵路智能駕駛、重載機車智能運維等重大項目，走出了一條重載與提速并舉、綠色與智慧相融的自主創(chuàng)新之路。

　　機車的更新迭代，不僅意味著速度的提升，也預(yù)示著新的時代到來。著眼當(dāng)下，科技和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，全國乃至全球鐵路運輸行業(yè)技術(shù)革命正加速演變、日新月異。

　　2021年6月25日，被譽為重載鐵路“動力之王”的24軸電力機車在神朔線試運行，以其28800kW單機最大功率、2280kN的單機最大牽引力、106m的最長車長以及24軸最多軸數(shù)，刷新軌道交通運輸牽引動力的四項世界紀(jì)錄。同時，24軸機車擁有最先進的智能化大腦，能在12‰的坡道上牽引萬噸貨物列車，能以正常時速駛過最小400米的曲線彎道，是當(dāng)之無愧的“國之重器”。

　　2022年9月28日，24軸機車順利通過了一年考核期和20萬公里的運行考核里程，正式上線運行，填補了我國大功率交流傳動電力機車產(chǎn)品的空白，為建設(shè)交通強國注入強勁動力。

　　作為“國之重器”，24軸機車展現(xiàn)出了不俗的實力。截至7月31日，24軸機車實現(xiàn)安全開行1125趟列，安全走行514623公里，牽引貨物載重達 967.2萬噸，大國重器煥發(fā)舉鼎之勢。

　　24軸大功率交流傳動電力機車研制應(yīng)用，是包神鐵路錨定“科技強國”“交通強國”戰(zhàn)略，踐行國家能源集團“兩端發(fā)力、一個重塑”路徑，加快高端化、智能化、綠色化發(fā)展，構(gòu)建能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的生動實踐。

　　然而，這成績絕非偶然。早在2019年，包神鐵路集團就著手研制實施一整套高可靠性、高安全性、高智能化的機車智能駕駛系統(tǒng)，悄然掀起了中國重載鐵路機車運用與操縱智能化變革。

　　為中國重載鐵路智能化轉(zhuǎn)型

　　提供“包神方案”

　　包神鐵路集團神朔線運輸線路環(huán)境復(fù)雜，列車操縱難度大。地質(zhì)條件和線路狀況的雙重復(fù)雜，給重載列車安全運行帶來了巨大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，同時，也需要投入更多司乘人員才能確保安全運輸，導(dǎo)致公司人力資源成本居高不下。

　　也因此，包神鐵路集團最需要智能化，也最有條件實現(xiàn)智能化。同時，在這樣的運輸條件下，實現(xiàn)重載列車運營全過程自動化控制難度與平原地區(qū)鐵路相比，不可同日而語。

　　壓力就是動力，責(zé)任亦是動力。

　　包神鐵路因責(zé)任而生，因責(zé)任而興，因責(zé)任向未來。面對時代性課題，包神鐵路堅持科技引領(lǐng)、注重需求牽引，緊扣鐵路運輸行業(yè)發(fā)展重大課題，著手《神華號交流傳動貨運電力機車智能駕駛技術(shù)研究》科技項目的研發(fā)，與中車集團、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)等合作，開展智能駕駛技術(shù)及工程化應(yīng)用相關(guān)研究。

　　作為智能駕駛的先行者，包神鐵路圍繞重載列車自動運行控制、復(fù)雜環(huán)境下控制技術(shù)、自動站段調(diào)車作業(yè)、障礙物檢測及異物入侵識別技術(shù)和機車自動整備技術(shù)等展開攻克。

　　為保障項目的順利實施，包神鐵路集團最初先按單機、小列、大列穩(wěn)步推進方式，逐步擴展到站段自動調(diào)車作業(yè)。針對現(xiàn)場實施過程中遇到問題，項目組通過統(tǒng)計分析運行數(shù)據(jù)，定時組織召開問題分析討論會，將優(yōu)秀司乘人員的經(jīng)驗與設(shè)計理論相結(jié)合，逐步實現(xiàn)在神朔全線復(fù)雜線路條件下的萬噸列車智能駕駛運用，解決了萬噸重載列車長大上坡坡起、長大下坡循環(huán)空氣制動、起伏坡道平穩(wěn)控制等諸多難題。

　　“那時候，項目組的人像著了魔似的，只要逮住我就問個不停，我也把駕駛過程中碰到問題和自己的想法和盤托出。”包神鐵路集團機務(wù)分公司朱蓋塔運用車間值乘司機李昆回憶道。

　　2019年10月16日，我國首列智能駕駛“3+0”萬噸重載列車在神朔線成功開行，實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)重載列車運營全過程自動化控制，包神鐵路智能駕駛進入1.0時代，開啟了我國重載鐵路運輸智能駕駛?cè)缕瘘c，為行業(yè)研究和發(fā)展提供了經(jīng)驗和示范。

　　“3+0”萬噸重載列車智能駕駛技術(shù)，首次實現(xiàn)信息融合機車智能駕駛體系架構(gòu)、首次實現(xiàn)萬噸貨運列車智能駕駛運用、首次實現(xiàn)庫內(nèi)自動化作業(yè)、首次實現(xiàn)干線機車調(diào)車作業(yè)自動化。智能駕駛技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用后，較人工駕駛提速3km/h，節(jié)約人工成本560萬元/年，機車牽引制動化控制率達到98%，機車機能整備試驗效率提升17%，為我國重載鐵路智能化轉(zhuǎn)型提供了“包神方案”。

　　顯然，包神鐵路并未止步于此。

　　為搶占產(chǎn)業(yè)體系智能化發(fā)展制高點，打造現(xiàn)代化、智能化、綠色化鐵路運輸，助力集團公司加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，包神鐵路再一次向自己發(fā)起挑戰(zhàn)——在現(xiàn)有線路和運輸條件下，將目標(biāo)鎖定干線機車智能駕駛譜系化技術(shù)研究。

　　譜系化研究批量化應(yīng)用

　　打造國能新名片

　　站段調(diào)車作業(yè)始終是智能駕駛系統(tǒng)運用的重點管控環(huán)節(jié)，要想實現(xiàn)干線機車智能駕駛譜系化，事必要解決機車定位、信號自動識別、異物識別等難題。

　　通過對8軸交流機車智能駕駛“3+0”萬噸重載列車運用過程中的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場實地調(diào)研，針對傳統(tǒng)單一速度傳感器測速測距定位方法的局限性，包神鐵路引入“北斗定位+測速測距定位”的融合技術(shù)，實現(xiàn)了厘米級的定位精度。

　　這一技術(shù)的應(yīng)用，不僅消除了空轉(zhuǎn)、輪滑等帶來的定位誤差，還減少了人工校準(zhǔn)操作，為列車的精準(zhǔn)控制提供了堅實的基礎(chǔ)，提升了重載鐵路的運輸安全性和效率。

　　問題接踵而來。面對區(qū)間線路線路異物入侵依賴于人工車機聯(lián)控，存在信息不準(zhǔn)確、缺失等問題，包神鐵路提出基于機車自主區(qū)間檢測方法，首次實現(xiàn)長距離、大寬度正線區(qū)間障礙物巡檢，實時將異物侵限信息發(fā)至地面，提高了線路感知能力與應(yīng)急處置速度。

　　經(jīng)過近三年的研究和試驗，2022年9月28日，我國首列24軸機車“1+0”萬噸智能駕駛重載列車在神朔線成功開行，標(biāo)志著我國重載鐵路智能駕駛技術(shù)邁上了新的臺階。

　　有了8軸機車和24軸機車萬噸重載智能駕駛的成功經(jīng)驗，包神鐵路著手12軸機車智能駕駛的研究。

　　集智攻關(guān)，自主創(chuàng)新。經(jīng)過5年的技術(shù)攻關(guān)，智能駕駛技術(shù)應(yīng)用由單一的8軸電力機車，拓展為覆蓋8軸、12軸、24軸多種型號30臺電力機車電力機車，萬噸列車編組模式包括3+0、2+0、1+0等不同方式，率先實現(xiàn)國內(nèi)重載貨運列車智能駕駛技術(shù)批量化應(yīng)用，干線機車譜系化技術(shù)研究、批量化加裝與應(yīng)用，常態(tài)化多車型全覆蓋。

　　2023年4月10日，由兩臺12軸機車以“2+0”模式智能駕駛牽引的萬噸重載列車在包神鐵路神朔線成功開行。實現(xiàn)自動喚醒、整備、調(diào)車、掛車、障礙物識別、重聯(lián)編組、區(qū)間運行、自動休眠等23個機車應(yīng)用場景全覆蓋，較人工駕駛提速3km/h，節(jié)約人工成本2380萬元/年，機車牽引制動化控制率達到100%。

　　如今，包神鐵路集團智慧、綠色、高效的現(xiàn)代鐵路運輸體系建設(shè)步伐不斷加快，重載鐵路智能駕駛現(xiàn)已成為國能新名片。包神鐵路重載機車智能駕駛系統(tǒng)現(xiàn)已通過國際安全評估SIL2級認證，成為國內(nèi)軌道交通高端裝備由“制造”向“智造”轉(zhuǎn)換的成功范例。(包神鐵路 劉春艷 )