鐵路是綜合交通運(yùn)輸體系的骨干，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的重要支撐，是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的先行領(lǐng)域。鐵路科技創(chuàng)新是國(guó)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(dòng)力。國(guó)家能源集團(tuán)深耕細(xì)作重載智能駕駛技術(shù)研發(fā)及成果系統(tǒng)運(yùn)用，不斷填補(bǔ)行業(yè)空白，推動(dòng)了鐵路高質(zhì)量發(fā)展，助力科技強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

陜北晉北部高原地帶，溝壑縱橫，坎坷不平。我國(guó)西煤東運(yùn)第二大通道——國(guó)家能源集團(tuán)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(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(wàn)噸烏金的列車(chē)必須以極大的動(dòng)力牽引，進(jìn)行極難行車(chē)操縱，才能穿山越嶺，越過(guò)千溝萬(wàn)壑，將溫暖送到千家萬(wàn)戶。多年來(lái)，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，不斷加強(qiáng)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(chē)在神朔線首開(kāi)成功后，陸續(xù)突破了多項(xiàng)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(chē)實(shí)現(xiàn)千溝萬(wàn)壑競(jìng)自由。

8月3日，一列重載列車(chē)從中疾馳而過(guò)，這列由2臺(tái)“國(guó)能號(hào)”12軸機(jī)車(chē)牽引著108節(jié)車(chē)廂的超萬(wàn)噸重載列車(chē)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)了從依賴傳統(tǒng)人工駕駛到高度自動(dòng)化、智能化駕駛的歷史性跨越的重載列車(chē)，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(guó)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(shí)現(xiàn)譜系化批量運(yùn)用，累計(jì)安全運(yùn)行里程達(dá)220萬(wàn)公里，運(yùn)行列數(shù)10200列，運(yùn)載煤炭總量4380萬(wàn)噸。

打造“動(dòng)力之王”

加快構(gòu)建能源運(yùn)輸新質(zhì)生產(chǎn)力

滿載萬(wàn)噸烏金爬上12‰的坡道，強(qiáng)大的牽引力是重載列車(chē)的硬指標(biāo)。

作為國(guó)家能源集團(tuán)一體化運(yùn)營(yíng)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(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(chē)，開(kāi)啟自主大功率重載運(yùn)輸時(shí)代，近30年先后推出了全球最大功率電力機(jī)車(chē)、新一代綠色智能“國(guó)能號(hào)”電力機(jī)車(chē)、重載鐵路智能駕駛、重載機(jī)車(chē)智能運(yùn)維等重大項(xiàng)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(jī)車(chē)的更新迭代，不僅意味著速度的提升，也預(yù)示著新的時(shí)代到來(lái)。著眼當(dāng)下，科技和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，全國(guó)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(chē)在神朔線試運(yùn)行，以其28800kW單機(jī)最大功率、2280kN的單機(jī)最大牽引力、106m的最長(zhǎng)車(chē)長(zhǎng)以及24軸最多軸數(shù)，刷新軌道交通運(yùn)輸牽引動(dòng)力的四項(xiàng)世界紀(jì)錄。同時(shí)，24軸機(jī)車(chē)擁有最先進(jìn)的智能化大腦，能在12‰的坡道上牽引萬(wàn)噸貨物列車(chē)，能以正常時(shí)速駛過(guò)最小400米的曲線彎道，是當(dāng)之無(wú)愧的“國(guó)之重器”。

2022年9月28日，24軸機(jī)車(chē)順利通過(guò)了一年考核期和20萬(wàn)公里的運(yùn)行考核里程，正式上線運(yùn)行，填補(bǔ)了我國(guó)大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)產(chǎn)品的空白，為建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

作為“國(guó)之重器”，24軸機(jī)車(chē)展現(xiàn)出了不俗的實(shí)力。截至7月31日，24軸機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)行1125趟列，安全走行514623公里，牽引貨物載重達(dá) 967.2萬(wàn)噸，大國(guó)重器煥發(fā)舉鼎之勢(shì)。

24軸大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)研制應(yīng)用，是包神鐵路錨定“科技強(qiáng)國(guó)”“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，踐行國(guó)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、綠色化發(fā)展，構(gòu)建能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的生動(dòng)實(shí)踐。

然而，這成績(jī)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(chē)智能駕駛系統(tǒng)，悄然掀起了中國(guó)重載鐵路機(jī)車(chē)運(yùn)用與操縱智能化變革。

為中國(guó)重載鐵路智能化轉(zhuǎn)型

提供“包神方案”

包神鐵路集團(tuán)神朔線運(yùn)輸線路環(huán)境復(fù)雜，列車(chē)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(chē)安全運(yùn)行帶來(lái)了巨大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，同時(shí)，也需要投入更多司乘人員才能確保安全運(yùn)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(tuán)最需要智能化，也最有條件實(shí)現(xiàn)智能化。同時(shí)，在這樣的運(yùn)輸條件下，實(shí)現(xiàn)重載列車(chē)運(yùn)營(yíng)全過(guò)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(yǔ)。

壓力就是動(dòng)力，責(zé)任亦是動(dòng)力。

包神鐵路因責(zé)任而生，因責(zé)任而興，因責(zé)任向未來(lái)。面對(duì)時(shí)代性課題，包神鐵路堅(jiān)持科技引領(lǐng)、注重需求牽引，緊扣鐵路運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展重大課題，著手《神華號(hào)交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車(chē)智能駕駛技術(shù)研究》科技項(xiàng)目的研發(fā)，與中車(chē)集團(tuán)、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)等合作，開(kāi)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(chē)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(chē)作業(yè)、障礙物檢測(cè)及異物入侵識(shí)別技術(shù)和機(jī)車(chē)自動(dòng)整備技術(shù)等展開(kāi)攻克。

為保障項(xiàng)目的順利實(shí)施，包神鐵路集團(tuán)最初先按單機(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(chē)作業(yè)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中遇到問(wèn)題，項(xiàng)目組通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，定時(shí)組織召開(kāi)問(wèn)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(wàn)噸列車(chē)智能駕駛運(yùn)用，解決了萬(wàn)噸重載列車(chē)長(zhǎng)大上坡坡起、長(zhǎng)大下坡循環(huán)空氣制動(dòng)、起伏坡道平穩(wěn)控制等諸多難題。

“那時(shí)候，項(xiàng)目組的人像著了魔似的，只要逮住我就問(wèn)個(gè)不停，我也把駕駛過(guò)程中碰到問(wèn)題和自己的想法和盤(pán)托出?！卑耔F路集團(tuán)機(jī)務(wù)分公司朱蓋塔運(yùn)用車(chē)間值乘司機(jī)李昆回憶道。

2019年10月16日，我國(guó)首列智能駕駛“3+0”萬(wàn)噸重載列車(chē)在神朔線成功開(kāi)行，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)重載列車(chē)運(yùn)營(yíng)全過(guò)程自動(dòng)化控制，包神鐵路智能駕駛進(jìn)入1.0時(shí)代，開(kāi)啟了我國(guó)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)展提供了經(jīng)驗(yàn)和示范。

“3+0”萬(wàn)噸重載列車(chē)智能駕駛技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)信息融合機(jī)車(chē)智能駕駛體系架構(gòu)、首次實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸貨運(yùn)列車(chē)智能駕駛運(yùn)用、首次實(shí)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)自動(dòng)化作業(yè)、首次實(shí)現(xiàn)干線機(jī)車(chē)調(diào)車(chē)作業(yè)自動(dòng)化。智能駕駛技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，較人工駕駛提速3km/h，節(jié)約人工成本560萬(wàn)元/年，機(jī)車(chē)牽引制動(dòng)化控制率達(dá)到98%，機(jī)車(chē)機(jī)能整備試驗(yàn)效率提升17%，為我國(guó)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(diǎn)，打造現(xiàn)代化、智能化、綠色化鐵路運(yùn)輸，助力集團(tuán)公司加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，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(chē)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(guó)能新名片

站段調(diào)車(chē)作業(yè)始終是智能駕駛系統(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(chē)智能駕駛譜系化，事必要解決機(jī)車(chē)定位、信號(hào)自動(dòng)識(shí)別、異物識(shí)別等難題。

通過(guò)對(duì)8軸交流機(jī)車(chē)智能駕駛“3+0”萬(wàn)噸重載列車(chē)運(yùn)用過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，針對(duì)傳統(tǒng)單一速度傳感器測(cè)速測(cè)距定位方法的局限性，包神鐵路引入“北斗定位+測(cè)速測(cè)距定位”的融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)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(lái)的定位誤差，還減少了人工校準(zhǔn)操作，為列車(chē)的精準(zhǔn)控制提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升了重載鐵路的運(yùn)輸安全性和效率。

問(wèn)題接踵而來(lái)。面對(duì)區(qū)間線路線路異物入侵依賴于人工車(chē)機(jī)聯(lián)控，存在信息不準(zhǔn)確、缺失等問(wèn)題，包神鐵路提出基于機(jī)車(chē)自主區(qū)間檢測(cè)方法，首次實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(guò)近三年的研究和試驗(yàn)，2022年9月28日，我國(guó)首列24軸機(jī)車(chē)“1+0”萬(wàn)噸智能駕駛重載列車(chē)在神朔線成功開(kāi)行，標(biāo)志著我國(guó)重載鐵路智能駕駛技術(shù)邁上了新的臺(tái)階。

有了8軸機(jī)車(chē)和24軸機(jī)車(chē)萬(wàn)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(chē)智能駕駛的研究。

集智攻關(guān)，自主創(chuàng)新。經(jīng)過(guò)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(jī)車(chē)，拓展為覆蓋8軸、12軸、24軸多種型號(hào)30臺(tái)電力機(jī)車(chē)電力機(jī)車(chē)，萬(wàn)噸列車(chē)編組模式包括3+0、2+0、1+0等不同方式，率先實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)重載貨運(yùn)列車(chē)智能駕駛技術(shù)批量化應(yīng)用，干線機(jī)車(chē)譜系化技術(shù)研究、批量化加裝與應(yīng)用，常態(tài)化多車(chē)型全覆蓋。

2023年4月10日，由兩臺(tái)12軸機(jī)車(chē)以“2+0”模式智能駕駛牽引的萬(wàn)噸重載列車(chē)在包神鐵路神朔線成功開(kāi)行。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒、整備、調(diào)車(chē)、掛車(chē)、障礙物識(shí)別、重聯(lián)編組、區(qū)間運(yùn)行、自動(dòng)休眠等23個(gè)機(jī)車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景全覆蓋，較人工駕駛提速3km/h，節(jié)約人工成本2380萬(wàn)元/年，機(jī)車(chē)牽引制動(dòng)化控制率達(dá)到100%。

如今，包神鐵路集團(tuán)智慧、綠色、高效的現(xiàn)代鐵路運(yùn)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(guó)能新名片。包神鐵路重載機(jī)車(chē)智能駕駛系統(tǒng)現(xiàn)已通過(guò)國(guó)際安全評(píng)估SIL2級(jí)認(rèn)證，成為國(guó)內(nèi)軌道交通高端裝備由“制造”向“智造”轉(zhuǎn)換的成功范例。