万千沟壑竞自由——国家能源集团深耕重载铁路智能驾驶助力交通强国建设
【编者按】铁路是综合交通运输体系的骨干，是建设现代化经济体系的重要支撑，是全面建设社会主义现代化国家的先行领域。铁路科技创新是国家科技创新体系的重要组成部分，是引领铁路发展的第一动力。国家能源集团深耕细作重载智能驾驶技术研发及成果系统运用，不断填补行业空白，推动了铁路高质量发展，助力科技强国、交通强国建设。
陕北晋北部高原地带，沟壑纵横，坎坷不平。我国西煤东运第二大通道——国家能源集团包神铁路神朔线蜿蜒其中，在与大自然的博弈中呈现出坡陡弯急的独特景象，线路最小曲线半径仅400米，线路最大坡度为12‰。
如此复杂的线路条件意味着，装载万吨乌金的列车必须以极大的动力牵引，进行极难行车操纵，才能穿山越岭，越过千沟万壑，将温暖送到千家万户。多年来，包神铁路坚持“创新是企业的责任”理念，强化科技创新主体地位，不断加强科技创新与产业建设深度融合，聚焦重载铁路运输领域持续深耕，继智能驾驶万吨重载列车在神朔线首开成功后，陆续突破了多项关键核心技术，形成一系列行业引领的重载铁路技术成果，让重载列车实现千沟万壑竞自由。
8月3日，一列重载列车从中疾驰而过，这列由2台“国能号”12轴机车牵引着108节车厢的超万吨重载列车风驰电掣，一路向东。这是一列采用智能驾驶成套技术、实现了从依赖传统人工驾驶到高度自动化、智能化驾驶的历史性跨越的重载列车，在推动建设多功能、综合性、现代化能源运输大通道上“先行一步”，踏上了中国重载铁路智慧发展的传奇之旅。
如今，这些智能驾驶技术成果在包神铁路已经实现谱系化批量运用，累计安全运行里程达220万公里，运行列数10200列，运载煤炭总量4380万吨。
打造“动力之王”
加快构建能源运输新质生产力
满载万吨乌金爬上12‰的坡道，强大的牵引力是重载列车的硬指标。
作为国家能源集团一体化运营的源头，包神铁路始终贯彻新发展理念，致力打造现代化、智慧化的优质铁路运输企业，积极践行能源供应“稳定器”“压舱石”的使命担当。
包神铁路自1997年神朔线引进SS4B型电力机车，开启自主大功率重载运输时代，近30年先后推出了全球最大功率电力机车、新一代绿色智能“国能号”电力机车、重载铁路智能驾驶、重载机车智能运维等重大项目，走出了一条重载与提速并举、绿色与智慧相融的自主创新之路。
机车的更新迭代，不仅意味着速度的提升，也预示着新的时代到来。着眼当下，科技和产业变革方兴未艾，全国乃至全球铁路运输行业技术革命正加速演变、日新月异。
2021年6月25日，被誉为重载铁路“动力之王”的24轴电力机车在神朔线试运行，以其28800kW单机最大功率、2280kN的单机最大牵引力、106m的最长车长以及24轴最多轴数，刷新轨道交通运输牵引动力的四项世界纪录。同时，24轴机车拥有最先进的智能化大脑，能在12‰的坡道上牵引万吨货物列车，能以正常时速驶过最小400米的曲线弯道，是当之无愧的“国之重器”。
2022年9月28日，24轴机车顺利通过了一年考核期和20万公里的运行考核里程，正式上线运行，填补了我国大功率交流传动电力机车产品的空白，为建设交通强国注入强劲动力。
作为“国之重器”，24轴机车展现出了不俗的实力。截至7月31日，24轴机车实现安全开行1125趟列，安全走行514623公里，牵引货物载重达 967.2万吨，大国重器焕发举鼎之势。
24轴大功率交流传动电力机车研制应用，是包神铁路锚定“科技强国”“交通强国”战略，践行国家能源集团“两端发力、一个重塑”路径，加快高端化、智能化、绿色化发展，构建能源领域新质生产力的生动实践。
然而，这成绩绝非偶然。早在2019年，包神铁路集团就着手研制实施一整套高可靠性、高安全性、高智能化的机车智能驾驶系统，悄然掀起了中国重载铁路机车运用与操纵智能化变革。
为中国重载铁路智能化转型
提供“包神方案”
包神铁路集团神朔线运输线路环境复杂，列车操纵难度大。地质条件和线路状况的双重复杂，给重载列车安全运行带来了巨大的风险和挑战，同时，也需要投入更多司乘人员才能确保安全运输，导致公司人力资源成本居高不下。
也因此，包神铁路集团最需要智能化，也最有条件实现智能化。同时，在这样的运输条件下，实现重载列车运营全过程自动化控制难度与平原地区铁路相比，不可同日而语。
压力就是动力，责任亦是动力。
包神铁路因责任而生，因责任而兴，因责任向未来。面对时代性课题，包神铁路坚持科技引领、注重需求牵引，紧扣铁路运输行业发展重大课题，着手《神华号交流传动货运电力机车智能驾驶技术研究》科技项目的研发，与中车集团、北京交通大学、西南交通大学等合作，开展智能驾驶技术及工程化应用相关研究。
作为智能驾驶的先行者，包神铁路围绕重载列车自动运行控制、复杂环境下控制技术、自动站段调车作业、障碍物检测及异物入侵识别技术和机车自动整备技术等展开攻克。
为保障项目的顺利实施，包神铁路集团最初先按单机、小列、大列稳步推进方式，逐步扩展到站段自动调车作业。针对现场实施过程中遇到问题，项目组通过统计分析运行数据，定时组织召开问题分析讨论会，将优秀司乘人员的经验与设计理论相结合，逐步实现在神朔全线复杂线路条件下的万吨列车智能驾驶运用，解决了万吨重载列车长大上坡坡起、长大下坡循环空气制动、起伏坡道平稳控制等诸多难题。
“那时候，项目组的人像着了魔似的，只要逮住我就问个不停，我也把驾驶过程中碰到问题和自己的想法和盘托出。”包神铁路集团机务分公司朱盖塔运用车间值乘司机李昆回忆道。
2019年10月16日，我国首列智能驾驶“3+0”万吨重载列车在神朔线成功开行，实现了国内首创重载列车运营全过程自动化控制，包神铁路智能驾驶进入1.0时代，开启了我国重载铁路运输智能驾驶全新起点，为行业研究和发展提供了经验和示范。
“3+0”万吨重载列车智能驾驶技术，首次实现信息融合机车智能驾驶体系架构、首次实现万吨货运列车智能驾驶运用、首次实现库内自动化作业、首次实现干线机车调车作业自动化。智能驾驶技术现场应用后，较人工驾驶提速3km/h，节约人工成本560万元/年，机车牵引制动化控制率达到98%，机车机能整备试验效率提升17%，为我国重载铁路智能化转型提供了“包神方案”。
显然，包神铁路并未止步于此。
为抢占产业体系智能化发展制高点，打造现代化、智能化、绿色化铁路运输，助力集团公司加快产业转型升级，包神铁路再一次向自己发起挑战——在现有线路和运输条件下，将目标锁定干线机车智能驾驶谱系化技术研究。
谱系化研究批量化应用
打造国能新名片
站段调车作业始终是智能驾驶系统运用的重点管控环节，要想实现干线机车智能驾驶谱系化，事必要解决机车定位、信号自动识别、异物识别等难题。
通过对8轴交流机车智能驾驶“3+0”万吨重载列车运用过程中的数据分析和现场实地调研，针对传统单一速度传感器测速测距定位方法的局限性，包神铁路引入“北斗定位+测速测距定位”的融合技术，实现了厘米级的定位精度。
这一技术的应用，不仅消除了空转、轮滑等带来的定位误差，还减少了人工校准操作，为列车的精准控制提供了坚实的基础，提升了重载铁路的运输安全性和效率。
问题接踵而来。面对区间线路线路异物入侵依赖于人工车机联控，存在信息不准确、缺失等问题，包神铁路提出基于机车自主区间检测方法，首次实现长距离、大宽度正线区间障碍物巡检，实时将异物侵限信息发至地面，提高了线路感知能力与应急处置速度。
经过近三年的研究和试验，2022年9月28日，我国首列24轴机车“1+0”万吨智能驾驶重载列车在神朔线成功开行，标志着我国重载铁路智能驾驶技术迈上了新的台阶。
有了8轴机车和24轴机车万吨重载智能驾驶的成功经验，包神铁路着手12轴机车智能驾驶的研究。
集智攻关，自主创新。经过5年的技术攻关，智能驾驶技术应用由单一的8轴电力机车，拓展为覆盖8轴、12轴、24轴多种型号30台电力机车电力机车，万吨列车编组模式包括3+0、2+0、1+0等不同方式，率先实现国内重载货运列车智能驾驶技术批量化应用，干线机车谱系化技术研究、批量化加装与应用，常态化多车型全覆盖。
2023年4月10日，由两台12轴机车以“2+0”模式智能驾驶牵引的万吨重载列车在包神铁路神朔线成功开行。实现自动唤醒、整备、调车、挂车、障碍物识别、重联编组、区间运行、自动休眠等23个机车应用场景全覆盖，较人工驾驶提速3km/h，节约人工成本2380万元/年，机车牵引制动化控制率达到100%。
如今，包神铁路集团智慧、绿色、高效的现代铁路运输体系建设步伐不断加快，重载铁路智能驾驶现已成为国能新名片。包神铁路重载机车智能驾驶系统现已通过国际安全评估SIL2级认证，成为国内轨道交通高端装备由“制造”向“智造”转换的成功范例。
评论排行