今年初，我國重載鐵路又傳來好消息?！爸袊剌d第一路”大秦鐵路累計運(yùn)量突破80億噸，創(chuàng)造目前世界上單條鐵路貨運(yùn)量最高紀(jì)錄。這一標(biāo)志性成就離不開我國重載鐵路技術(shù)的日益完善和強(qiáng)力支撐。

目前，我國重載機(jī)車技術(shù)在世界重載領(lǐng)域處于怎樣的水平，實(shí)現(xiàn)了哪些突破？面對無人化、智能化、綠色化新趨勢，重載鐵路技術(shù)將如何發(fā)力？近日，人民鐵道報記者專訪了全國政協(xié)委員、中國中車集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家、中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司總工程師馮江華，解析重載鐵路背后的科技密碼。

記者：

重載機(jī)車技術(shù)作為鐵路重載技術(shù)的核心內(nèi)容，一路走來取得了哪些突破，積累了哪些經(jīng)驗(yàn)？

馮江華：

我國重載鐵路從無到有、由弱到強(qiáng)，走出了一條后來居上的跨越式發(fā)展之路。尤其自2013年以來，我國重載鐵路技術(shù)發(fā)展十分迅猛。十年間，在國家科技創(chuàng)新政策的大力推動和支持下，重載鐵路在關(guān)鍵零部件、牽引傳動系統(tǒng)、整車等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果。2013年開始，我國重載機(jī)車領(lǐng)域全面迭代升級了大功率水冷變流器、高精度逆變控制、高效粘著控制和列車網(wǎng)絡(luò)通信等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從追趕到領(lǐng)跑的華麗轉(zhuǎn)身，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)處于國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平。2014年，我國自主研制的3300V IGBT器件首次裝車，一舉打破了軌道列車高壓IGBT依賴進(jìn)口的局面，奠定了我國自主交流傳動牽引技術(shù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在整車方面，十年來，我國鐵路重載機(jī)車走出了一條重載與提速并舉的中國特色自主創(chuàng)新之路，構(gòu)建了完備的基礎(chǔ)技術(shù)平臺和產(chǎn)品平臺，提高了我國重載鐵路智能控制、智能運(yùn)輸水平。2020年，我國成功研制的全球最大牽引力電力機(jī)車，擁有最大單機(jī)功率、最大單機(jī)牽引力和制動力、最大車長、最多軸數(shù)4個世界第一，刷新了軌道交通裝備動力的世界紀(jì)錄，是名副其實(shí)的國之重器。

目前，我國重載鐵路總里程已超5000公里，形成了以大秦、浩吉、唐呼等運(yùn)煤專線為龍頭，覆蓋全國鐵路網(wǎng)的中國重載鐵路運(yùn)輸新格局。

記者：

重載機(jī)車有3個重要指標(biāo)，即拉得動、跑得快、停得住。牽引動力作為其中的關(guān)鍵，經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展？

馮江華：

牽引動力系統(tǒng)作為機(jī)車的“心臟”，為重載列車提供動力，其控制魯棒性、實(shí)時性、可靠性等直接決定重載列車能否高效、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行。十年來，重載機(jī)車牽引技術(shù)在牽引變流裝置、粘著控制、列車網(wǎng)絡(luò)控制等方面有了全面提升。

在牽引變流裝置方面，結(jié)合數(shù)十萬次運(yùn)行數(shù)據(jù)和數(shù)百次現(xiàn)場路譜測試，中車株洲所研制出適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的平臺產(chǎn)品，全面提升了變流器環(huán)境適應(yīng)能力，增加了應(yīng)用壽命，同時融合智能診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件壽命的精準(zhǔn)預(yù)測，降低全生命周期運(yùn)維成本，滿足更大牽引噸位重載機(jī)車安全開行的需求。在粘著控制技術(shù)上，我們重點(diǎn)攻關(guān)以全天候自適應(yīng)、粘著特性預(yù)測的粘著控制優(yōu)化技術(shù)也已成功批量應(yīng)用，助力超大功率重載電力機(jī)車成功實(shí)現(xiàn)“多拉快跑、平穩(wěn)安全”常態(tài)運(yùn)營。

為提升列車網(wǎng)絡(luò)通信能力，我們?nèi)婀タ肆熊囃ㄐ排c控制、診斷與保護(hù)、智能交互等關(guān)鍵技術(shù)，破解列車控制面臨的高精度、高實(shí)時、高安全、互聯(lián)互通等業(yè)界技術(shù)難題，各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

面向軌道交通重載機(jī)車“安全、高效、綠色、智能”的發(fā)展需求，我國開展了重載列車輔助駕駛、永磁同步牽引系統(tǒng)、故障預(yù)測與健康管理等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究試驗(yàn)，為重載機(jī)車裝備技術(shù)提升儲備了技術(shù)，進(jìn)一步助力我國鐵路高端裝備制造體系的全面升級。

歷經(jīng)十余年持續(xù)攻關(guān)，我們瞄準(zhǔn)長大重載列車牽引要求，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)理論研究到關(guān)鍵技術(shù)突破，成功研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的重載列車牽引傳動系統(tǒng)核心技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)跟隨到技術(shù)引領(lǐng)的跨越。

記者：

無線同步控制技術(shù)作為重載組合列車的“大腦”，在我國經(jīng)歷了哪些演變，與國外技術(shù)相比，有什么優(yōu)勢？

馮江華：

從2003年大秦線首次引進(jìn)國外無線同步控制系統(tǒng)，到2008年國產(chǎn)化無線重聯(lián)系統(tǒng)在SS4直流機(jī)車上成功裝車試驗(yàn)與運(yùn)用，5年時間，我國成功擺脫國外技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)從無到有的突破。

為進(jìn)一步推動自主無線同步控制系統(tǒng)從有到優(yōu)，十年來，重載科技工作者們開展了自主無線重聯(lián)系統(tǒng)從直流機(jī)車到交流機(jī)車、萬噸到兩萬噸、試驗(yàn)到批量的技術(shù)攻關(guān)，推動我國重載運(yùn)輸向更高載重等級跨越。

2019年，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司牽頭組織，先后在浩吉、瓦日、北同蒲、大秦等重載線路完成“1+1”萬噸、兩萬噸動態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，我國自主無線同步控制系統(tǒng)在控制和通信性能兩方面均實(shí)現(xiàn)趕超。

經(jīng)過十年快速發(fā)展，這個系統(tǒng)已累計裝車550余臺，打破了國外同類系統(tǒng)數(shù)十年的壟斷地位，并在運(yùn)行線路環(huán)境適應(yīng)性、通信冗余性等技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了超越。

記者：

當(dāng)前，鐵路技術(shù)智能化、綠色化趨勢強(qiáng)勁，在重載機(jī)車自動/輔助駕駛技術(shù)領(lǐng)域，我們有哪些具體實(shí)踐，目前應(yīng)用情況如何？

馮江華：

近年來，以“大、智、移、云”為代表的信息化和智能化技術(shù)飛速發(fā)展，其與軌道交通領(lǐng)域的加速融合，為重載鐵路的發(fā)展帶來了新的契機(jī)和持久動力，尤其以提升重載列車運(yùn)行平穩(wěn)性、安全性、運(yùn)行效率和減少司機(jī)操縱離散性為核心的現(xiàn)實(shí)需求，有必要開展重載機(jī)車自動/輔助駕駛技術(shù)研究。

相較于普載機(jī)車，重載機(jī)車在困難區(qū)段起車、長大下坡循環(huán)空氣制動、空電配合及多機(jī)協(xié)同等場景的控制更為復(fù)雜，駕駛操縱難度更大，對機(jī)車乘務(wù)員的駕駛水平要求更高。為提高重載列車的安全系數(shù)和運(yùn)輸效率，我們開展了重載列車自動/輔助駕駛技術(shù)理論研究，并同步進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品裝車、線路試驗(yàn)等工程應(yīng)用實(shí)踐，取得了一系列技術(shù)創(chuàng)新成果，有助于破解重載列車長大下坡安全、平穩(wěn)控制等諸多難題。

2018年，首次在中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司國產(chǎn)化HXD1機(jī)車上實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)機(jī)車“零起零?！钡淖詣?輔助駕駛，國內(nèi)全自主機(jī)車自動/輔助駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)突破；2021年，首次在大秦線上完成兩萬噸重載組合列車的自動駕駛線路試驗(yàn)。這一系列重要成果助推我國重載機(jī)車技術(shù)向更高水平邁進(jìn)。

截至目前，我國重載列車自動/輔助駕駛系統(tǒng)累計在8個鐵路局集團(tuán)公司及地方鐵路公司的9種車型上進(jìn)行產(chǎn)品裝車試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了普載到重載、單元到組合、正線到站段的全覆蓋，為我國重載鐵路智能化發(fā)展再上新臺階奠定了基礎(chǔ)。

記者：

國家鐵路為推動鐵路科技創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，于今年成立了鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟。這一機(jī)構(gòu)對中車株洲所的科研和生產(chǎn)帶來了哪些改變，有何重要意義？

馮江華：

鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟的成立，有效聚合了全社會優(yōu)勢資源，暢通了產(chǎn)學(xué)研用的流程渠道，讓中車株洲所的科學(xué)研究更加貼近國鐵集團(tuán)運(yùn)輸生產(chǎn)一線的實(shí)際需求。同時，聯(lián)盟內(nèi)的鐵路相關(guān)企業(yè)、高校和科研單位的深度合作，加快了產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展，讓我們可以更加從容地進(jìn)行聯(lián)合創(chuàng)新，并在市場開發(fā)、項(xiàng)目科研、用戶反饋等方面更加精準(zhǔn)化、高效率。我相信，鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟將對推動率先實(shí)現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化、鞏固擴(kuò)大我國鐵路技術(shù)世界領(lǐng)跑優(yōu)勢，產(chǎn)生積極影響。

來源：《人民鐵道報》、中國中車