國家能源集團(tuán)深耕重載鐵路智能駕駛助力交通強(qiáng)國建設(shè)
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2024-08-07 09:47
劉春艷
陜北晉北部高原地帶，溝壑縱橫，坎坷不平。我國西煤東運(yùn)第二大通道——國家能源集團(tuán)包神鐵路公司神朔鐵路蜿蜒其中，在與大自然的博弈中呈現(xiàn)出坡陡彎急的獨(dú)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(dòng)力牽引，進(jìn)行極難行車操縱才能穿山越嶺，越過萬千溝壑，將溫暖送到千家萬戶。多年來，包神鐵路堅(jiān)持“創(chuàng)新是企業(yè)的責(zé)任”理念，強(qiáng)化科技創(chuàng)新主體地位，不斷強(qiáng)化科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)建設(shè)深度融合，聚焦重載鐵路運(yùn)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)突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，取得一系列引領(lǐng)行業(yè)的重載鐵路技術(shù)成果，讓重載列車實(shí)現(xiàn)萬千溝壑競自由。
8月3日，一列兩臺“國能號”12軸機(jī)車牽引108節(jié)車廂的超萬噸重載智能列車風(fēng)馳電掣，一路向東。這是一列采用智能駕駛成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從依賴傳統(tǒng)人工駕駛到高度自動(dòng)化、智能化駕駛的歷史性跨越重載列車，在推動(dòng)建設(shè)多功能、綜合性、現(xiàn)代化能源運(yùn)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。
打造“動(dòng)力之王” 加快發(fā)展能源運(yùn)輸新質(zhì)生產(chǎn)力
滿載萬噸烏金爬上12‰的坡道，強(qiáng)大的牽引力是重載列車的硬指標(biāo)。作為國家能源集團(tuán)一體化運(yùn)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、智慧化優(yōu)質(zhì)鐵路運(yùn)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(jìn)SS4B型電力機(jī)車，開啟自主大功率重載運(yùn)輸時(shí)代以來，近30年來先后推出全球最大功率電力機(jī)車、新一代綠色智能“國能號”電力機(jī)車、重載鐵路智能駕駛、重載機(jī)車智能運(yùn)維等重大項(xiàng)目，走出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(jī)車的更新迭代，不僅意味著速度的提升，也預(yù)示著新時(shí)代的到來。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(yùn)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(yù)為重載鐵路“動(dòng)力之王”的24軸電力機(jī)車在神朔線試運(yùn)行，以28800千瓦單機(jī)最大功率、2280千牛的單機(jī)最大牽引力、106米的最長車長以及24軸最多軸數(shù)，刷新軌道交通運(yùn)輸牽引動(dòng)力四項(xiàng)世界紀(jì)錄。同時(shí)，24軸機(jī)車擁有最先進(jìn)的智能化大腦，能在千分之十二坡道上牽引萬噸貨物列車，以正常時(shí)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(jī)車順利通過一年考核期和20萬千米運(yùn)行考核里程，正式上線運(yùn)行，填補(bǔ)了我國大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車產(chǎn)品的空白，為建設(shè)交通強(qiáng)國注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
作為“國之重器”，24軸機(jī)車展現(xiàn)出不俗的實(shí)力。截至2024年7月31日，24軸機(jī)車實(shí)現(xiàn)安全開行1125趟列，安全走行514623千米，牽引貨物載重達(dá)967.2萬噸，大國重器煥發(fā)舉鼎之勢。
24軸大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車研制應(yīng)用，是包神鐵路錨定“科技強(qiáng)國”“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略，踐行國家能源集團(tuán)“兩端發(fā)力、一個(gè)重塑”路徑，加快高端化、智能化、低碳化、譜系化發(fā)展，發(fā)展能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的生動(dòng)實(shí)踐。
成績絕非偶然。早在2019年，包神鐵路集團(tuán)就著手研制實(shí)施一整套高可靠性、高安全性、高智能化的機(jī)車智能駕駛系統(tǒng)，悄然掀起中國重載鐵路機(jī)車運(yùn)用與操縱智能化變革。
打造“包神方案” 加快推動(dòng)重載鐵路智能化轉(zhuǎn)型
包神鐵路神朔線運(yùn)輸線路環(huán)境復(fù)雜，列車操縱難度大，給重載列車安全運(yùn)行帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。同時(shí)，需要投入更多司乘人員才能確保運(yùn)輸安全，導(dǎo)致公司人力資源成本居高不下。因此，包神鐵路需要加快智能化建設(shè)。但在這樣的運(yùn)輸條件下，實(shí)現(xiàn)重載列車運(yùn)營全過程自動(dòng)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(dòng)力。面對時(shí)代性課題，包神鐵路堅(jiān)持科技引領(lǐng)，緊扣鐵路運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展重大課題，著手《神華號交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車智能駕駛技術(shù)研究》科技項(xiàng)目研發(fā)，與中車集團(tuán)、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)合作，開展智能駕駛技術(shù)及工程化應(yīng)用研究。
作為智能駕駛的先行者，包神鐵路圍繞重載列車自動(dòng)運(yùn)行控制、復(fù)雜環(huán)境下控制技術(shù)、自動(dòng)站段調(diào)車作業(yè)、障礙物檢測及異物入侵識別技術(shù)等展開攻關(guān)。為保障項(xiàng)目順利實(shí)施，包神鐵路最初按單機(jī)、小列、大列穩(wěn)步推進(jìn)方式，逐步擴(kuò)展到站段自動(dòng)調(diào)車作業(yè)。針對實(shí)施過程中遇到的問題，項(xiàng)目組通過統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，組織召開問題分析討論會(huì)，將優(yōu)秀司乘人員的經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)理論相結(jié)合，逐步實(shí)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(yùn)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(dòng)、起伏坡道平穩(wěn)控制等難題。
“那時(shí)，項(xiàng)目組的人像著了魔似的，只要逮住我就問個(gè)不停，我會(huì)把駕駛過程中遇到問題以及自己的想法和盤托出?！卑耔F路機(jī)務(wù)分公司朱蓋塔運(yùn)用車間值乘司機(jī)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(shí)現(xiàn)國內(nèi)首創(chuàng)重載列車運(yùn)營全過程自動(dòng)化控制，包神鐵路智能駕駛進(jìn)入1.0時(shí)代，開啟了我國重載鐵路運(yùn)輸智能駕駛?cè)缕瘘c(diǎn)，為行業(yè)研究和發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)和示范。
“3+0”萬噸重載列車智能駕駛技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)信息融合機(jī)車智能駕駛體系架構(gòu)、萬噸貨運(yùn)列車智能駕駛運(yùn)用、庫內(nèi)自動(dòng)化作業(yè)、干線機(jī)車調(diào)車作業(yè)自動(dòng)化。智能駕駛技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用后，較人工駕駛提速3千米/小時(shí)，節(jié)約人工成本560萬元/年，機(jī)車牽引制動(dòng)化控制率達(dá)到98%，機(jī)車機(jī)能整備試驗(yàn)效率提升17%，為我國重載鐵路智能化轉(zhuǎn)型提供“包神方案”。
為搶占產(chǎn)業(yè)體系智能化發(fā)展制高點(diǎn)，打造現(xiàn)代化、智能化、綠色化鐵路運(yùn)輸，助力國家能源集團(tuán)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(yùn)輸條件下，將目標(biāo)鎖定干線機(jī)車智能駕駛譜系化技術(shù)研究。
打造“國能名片” 加快譜系化研究批量化應(yīng)用
站段調(diào)車作業(yè)是智能駕駛系統(tǒng)運(yùn)用的重點(diǎn)管控環(huán)節(jié)。要想實(shí)現(xiàn)干線機(jī)車智能駕駛譜系化，必須解決機(jī)車定位、信號自動(dòng)識別、異物識別等難題。
通過對8軸交流機(jī)車智能駕駛“3+0”萬噸重載列車運(yùn)用過程中的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場實(shí)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”融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)厘米級的定位精度。該技術(shù)的應(yīng)用，消除了空轉(zhuǎn)、輪滑等帶來的定位誤差，減少人工校準(zhǔn)操作，提升了重載鐵路的運(yùn)輸安全性和效率。
面對區(qū)間線路異物入侵依賴于人工車機(jī)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(jī)車自主區(qū)間檢測方法，首次實(shí)現(xiàn)長距離、大寬度正線區(qū)間障礙物巡檢，實(shí)時(shí)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)過近三年研究和試驗(yàn)，2022年9月28日，我國首列24軸機(jī)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)邁上了新臺階。
有了8軸機(jī)車和24軸機(jī)車萬噸重載智能駕駛的成功經(jīng)驗(yàn)，包神鐵路著手12軸機(jī)車智能駕駛的研究。經(jīng)過5年技術(shù)攻關(guān)，智能駕駛技術(shù)應(yīng)用由單一的8軸電力機(jī)車拓展為覆蓋8軸、12軸、24軸多種型號30臺電力機(jī)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(shí)現(xiàn)國內(nèi)重載貨運(yùn)列車智能駕駛技術(shù)批量化應(yīng)用，干線機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒、整備、調(diào)車、掛車、障礙物識別、重聯(lián)編組、區(qū)間運(yùn)行、自動(dòng)休眠等23個(gè)機(jī)車應(yīng)用場景全覆蓋，較人工駕駛提速3千米/小時(shí)，節(jié)約人工成本2380萬元/年，機(jī)車牽引制動(dòng)化控制率達(dá)到100%。
如今，包神鐵路重載機(jī)車智能駕駛系統(tǒng)已通過國際安全評估SIL2級認(rèn)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，重載鐵路智能駕駛已成為國能新名片。
責(zé)任編輯：許艷
