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國家能源集團深耕重載鐵路智能駕駛助力交通強國建設

來源:中國能源新聞網 時間: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。我國西煤東運第二大通道——國家能源集團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,越過萬千溝壑,將溫暖送到千家萬戶。多年來,包神鐵路堅持“創新是企業的責任”理念,強化科技創新主體地位,不斷強化科技創新與產業建設深度融合,聚焦重載鐵路運輸領域持續深耕,繼智能駕駛萬噸重載列車在神朔線首開成功后,陸續突破多項關鍵核心技術,取得一系列引領行業的重載鐵路技術成果,讓重載列車實現萬千溝壑競自由。

  8月3日,一列兩臺“國能號”12軸機車牽引108節車廂的超萬噸重載智能列車風馳電掣,一路向東。這是一列采用智能駕駛成套技術,實現從依賴傳統人工駕駛到高度自動化、智能化駕駛的歷史性跨越重載列車,在推動建設多功能、綜合性、現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展的傳奇之旅。

打造“動力之王” 加快發展能源運輸新質生產力

  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。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展理念,致力打造現代化、智慧化優質鐵路運輸企業,積極踐行能源供應“穩定器”“壓艙石”的使命擔當。

  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以來,近30年來先后推出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,走出一條重載與提速并舉、綠色與智慧相融的自主創新之路。

  機車的更新迭代,不僅意味著速度的提升,也預示著新時代的到來。著眼當下,科技和產業變革方興未艾,全國乃至全球鐵路運輸行業技術革命正加速演變、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28800千瓦單機最大功率、2280千牛的單機最大牽引力、106米的最長車長以及24軸最多軸數,刷新軌道交通運輸牽引動力四項世界紀錄。同時,24軸機車擁有最先進的智能化大腦,能在千分之十二坡道上牽引萬噸貨物列車,以正常時速駛過最小400米的曲線彎道,是當之無愧的“國之重器”。

  2022年9月28日,24軸機車順利通過一年考核期和20萬千米運行考核里程,正式上線運行,填補了我國大功率交流傳動電力機車產品的空白,為建設交通強國注入強勁動力。

  作為“國之重器”,24軸機車展現出不俗的實力。截至2024年7月31日,24軸機車實現安全開行1125趟列,安全走行514623千米,牽引貨物載重達967.2萬噸,大國重器煥發舉鼎之勢。

  24軸大功率交流傳動電力機車研制應用,是包神鐵路錨定“科技強國”“交通強國”戰略,踐行國家能源集團“兩端發力、一個重塑”路徑,加快高端化、智能化、低碳化、譜系化發展,發展能源領域新質生產力的生動實踐。

  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,悄然掀起中國重載鐵路機車運用與操縱智能化變革。

打造“包神方案” 加快推動重載鐵路智能化轉型

  包神鐵路神朔線運輸線路環境復雜,列車操縱難度大,給重載列車安全運行帶來巨大風險挑戰。同時,需要投入更多司乘人員才能確保運輸安全,導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。但在這樣的運輸條件下,實現重載列車運營全過程自動化控制難度與平原地區鐵路相比,不可同日而語。

  壓力就是動力。面對時代性課題,包神鐵路堅持科技引領,緊扣鐵路運輸行業發展重大課題,著手《神華號交流傳動貨運電力機車智能駕駛技術研究》科技項目研發,與中車集團、北京交通大學、西南交通大學合作,開展智能駕駛技術及工程化應用研究。

  作為智能駕駛的先行者,包神鐵路圍繞重載列車自動運行控制、復雜環境下控制技術、自動站段調車作業、障礙物檢測及異物入侵識別技術等展開攻關。為保障項目順利實施,包神鐵路最初按單機、小列、大列穩步推進方式,逐步擴展到站段自動調車作業。針對實施過程中遇到的問題,項目組通過統計分析運行數據,組織召開問題分析討論會,將優秀司乘人員的經驗與設計理論相結合,逐步實現在神朔全線復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、長大下坡循環空氣制動、起伏坡道平穩控制等難題。

  “那時,項目組的人像著了魔似的,只要逮住我就問個不停,我會把駕駛過程中遇到問題以及自己的想法和盤托出。”包神鐵路機務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,實現國內首創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全新起點,為行業研究和發展提供經驗和示范。

  “3+0”萬噸重載列車智能駕駛技術首次實現信息融合機車智能駕駛體系架構、萬噸貨運列車智能駕駛運用、庫內自動化作業、干線機車調車作業自動化。智能駕駛技術現場應用后,較人工駕駛提速3千米/小時,節約人工成本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型提供“包神方案”。

  為搶占產業體系智能化發展制高點,打造現代化、智能化、綠色化鐵路運輸,助力國家能源集團加快產業轉型升級,包神鐵路再一次向自己發起挑戰——在現有線路和運輸條件下,將目標鎖定干線機車智能駕駛譜系化技術研究。

打造“國能名片” 加快譜系化研究批量化應用

  站段調車作業是智能駕駛系統運用的重點管控環節。要想實現干線機車智能駕駛譜系化,必須解決機車定位、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據分析和現場實地調研,針對傳統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,實現厘米級的定位精度。該技術的應用,消除了空轉、輪滑等帶來的定位誤差,減少人工校準操作,提升了重載鐵路的運輸安全性和效率。

  面對區間線路異物入侵依賴于人工車機聯控,存在信息不準確、缺失等問題,包神鐵路提出基于機車自主區間檢測方法,首次實現長距離、大寬度正線區間障礙物巡檢,實時將異物侵限信息發至地面,提高了線路感知能力與應急處置速度。

  經過近三年研究和試驗,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,標志著我國重載鐵路智能駕駛技術邁上了新臺階。

  有了8軸機車和24軸機車萬噸重載智能駕駛的成功經驗,包神鐵路著手12軸機車智能駕駛的研究。經過5年技術攻關,智能駕駛技術應用由單一的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,萬噸列車編組模式包括3+0、2+0、1+0等不同方式,率先實現國內重載貨運列車智能駕駛技術批量化應用,干線機車譜系化技術研究、批量化加裝與應用,常態化多車型全覆蓋。

  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,實現自動喚醒、整備、調車、掛車、障礙物識別、重聯編組、區間運行、自動休眠等23個機車應用場景全覆蓋,較人工駕駛提速3千米/小時,節約人工成本2380萬元/年,機車牽引制動化控制率達到100%。

  如今,包神鐵路重載機車智能駕駛系統已通過國際安全評估SIL2級認證,成為國內軌道交通高端裝備由“制造”向“智造”轉換的成功范例,重載鐵路智能駕駛已成為國能新名片。

責任編輯:許艷