“智能高铁”的奥秘是什么 专家为你来解读

　　新闻背景

　　在日前闭幕的全国“两会”上，全国政协委员、京沪高速铁路建设总指挥、中国工程院院士卢春房介绍说，中国高铁在未来科技创新方面将要打造“智能高铁”“更快高铁”“绿色高铁”。我们今天邀请专家来侧重谈一谈，“智能高铁”的发展趋势。

　　关于智能高铁，有三大核心技术，一是智能建造技术，二是智能装备技术，三是智能运营技术。

　　智能建造 部分路段埋设芯片方便检修

　　十多年来，智能建造技术已经在高铁的建设领域广泛应用。早在数年前沪昆客运专线建设期间，建设指挥部就敢于第一个吃螃蟹，利用铁路三维可视化技术开发了一套施工监控管理系统，通过云计算、物联网、互联网、大数据、人工智能等技术手段，对桥梁、路基、隧道等施工现场进行24小时监控，管理人员不但能够直观看到施工的进度，还能及时发现并消除各类隐患，做到足不出户，就对工程了然于心。

　　在京沈客专的建设现场，智能建造技术更是让人耳目一新。由于高铁动车组的运营速度高，对路基的压实度、稳定性和沉降量要求极高，以前在路基施工中，对路基压实度的监测是按频次抽点检测，一般每100米选择6个点检查，若全部合格，则压实度满足要求，若有一个点不合格，就必须补压。很明显这种按照概率法的检测技术存在成本高、检测不到位等缺点。如今，新开发应用的“路基连续压实监控系统”就彻底解决了这个问题，应用这套系统，在压路机碾压路基过程中，路基反作用力产生的波形反馈回监控系统中，再与压实目标值进行对比分析，是否合格就一目了然，施工质量可达到100%。

　　除了这种智能路基压实监测系统之外，在某些高铁无砟轨道板的混凝土结构里还埋设芯片，并进行编码，当激活芯片并联网后，就可以实时监测轨道板的使用状况，方便检修查阅数据，又节省成本，芯片的使用寿命长达60年。随着新技术在铁路推广，智能高铁建造技术将持续升级换代，不断提高施工的自动化水平和工程建造质量。

　　智能装备 高铁动车自动驾驶将成现实

　　智能高铁的另一项关键技术就是智能装备技术。智能装备中有一项很酷的技术，那就是高铁动车组的自动驾驶技术。我们知道，无人驾驶汽车早已经试验了很多年，但距离实用总差一步之遥，让人想不到的是，完全自动驾驶的高铁动车竟然在悄无声息中就要变成现实，让人不得不佩服我国高铁技术的突飞猛进。

　　2016年12月，自动驾驶的地铁列车首次在香港成功应用，具备自动唤醒、自动运营、自动故障诊断及自动清洗等功能，这是中车长客股份公司自行研发制造的应用于香港南港岛线地铁车辆，拥有完全自主知识产权。毋庸讳言，在地铁上应用无人驾驶列车要比高铁上容易得多，那么，面对动辄几百上千公里的高铁线路，自动驾驶的动车组能够胜任工作吗？答案是可以采取“无人驾驶，有人值守”的操作模式，与大型客机的自动驾驶类似。

　　在此之前，我国已经在珠三角的佛肇和莞惠两条城际铁路上成功应用了时速200公里/小时的自动驾驶的动车组。而在2022年北京冬奥会期间应用到京张高铁上面的自动驾驶动车组，可以做到工作状态自感知、运行故障自诊断、导向安全自决策，填补了时速300-350公里/小时的自动驾驶动车组的世界空白。相比之下，作为老牌高铁大国的法兰西，他们预计投入使用无人驾驶的高铁动车组已经是2023年了。

　　智能运营 刷脸进站等技术让旅行更安全舒适

　　智能高铁的第三大关键技术就是智能运营技术，也就是智能运输系统，包含很多内容，几乎涵盖了高铁供电、调度指挥、运营监测、客运服务、防灾系统、节能减排、故障诊断等全方位保障高铁运营安全的技术，能够实现动车组的健康管理，也为旅客出行舒适提供了技术支持。

　　比如，在高铁供电领域，动车上面将配备智能供电系统，包括智能供电设备、智能供电调度、智能供电运行管理及通信网络，可实现智能故障诊断、预警、自愈重构等功能，还可以为供电系统提供健康评估服务。

　　作为高铁动车运营实时监控的总指挥，高速铁路智能调度指挥系统是基于人工智能构建的，可实现智能动态调度、智能协同控制、智能换乘调度、智能故障诊断等功能，还能站在整个路网的角度进行列车调度，使之达到效率最优，能够提升系统应急决策和处置能力。

　　未来我国大力推行的高铁智能动车组还可以实现与对风级、雨量、雪深等自然环境的自动监测与报警，与防灾安全监控系统一起，及时快速地将大风、大雪、暴雨等数据实时传递到车上和防灾系统控制中心，做出应对处理方案。还能及时预警地震并自动应急处置，并对沿线非法侵入高铁的人或者异物开展自动报警防范。

　　在客运服务方面，智能技术更是无处不在，包括智能售票、刷脸进站及检票、站内智能导航、车站运营智能感知、车站设备智能监控与管理等等。总之，智能运营技术既能保证高铁动车的运营安全，更能对乘客提供更加细致、周到的服务，以人为本，使乘客感到宾至如归。（王麟）

　　延伸阅读

　　让高铁“飞”起来

　　时速400公里的动车组基本上到了轮轨式高铁运营速度的极限，若想继续让绿色高铁“飞”起来，就要突破轮轨式高铁的速度限制，研发时速600公里的磁悬浮列车，以此填补时速400公里/小时至700公里/小时这个交通速度空白，这也是高铁列车与普通飞机之间的速度空白区。

　　高速磁浮列车是一种颇具魅力的交通工具，日本和德国都是研发该技术的先行者。磁浮列车按照悬浮方式的不同，可分为电磁悬浮技术（简称EMS）和电动悬浮技术（简称EDS）。电磁吸引悬浮是利用车载电磁铁与导轨之间产生的吸引力而悬浮列车，属于“吸引悬浮”，以日本的HSST中低速磁浮列车和德国的TR超高速磁浮列车为代表；电动悬浮是指列车行进过程中，采用超导磁铁和永磁铁，利用车辆磁体在感应轨上产生相互排斥的磁场，使车辆悬浮，属于“排斥悬浮”，以日本的MLU系列高速磁浮列车为代表。目前高速磁浮技术在全世界唯一的应用实例只有上海磁悬浮列车，引进德国技术，运行时速430公里。

　　我国科学家们后来居上，在高速磁浮列车精心耕耘，实现技术突破，时速 600公里高速磁浮交通系统技术方案于2018年1月25日在青岛通过专家评审，标志着由中车四方股份公司牵头承担的国家重点研发专项“高速磁浮交通系统关键技术”课题取得重大突破，下一步就开始进入实施阶段，到2020年，新一代时速600公里的高速磁悬浮样车就会问世。

　　而对于近几年很受关注的真空管道列车，沈志云院士早在2005年就做了详细的方案阐述，论证了其可行性，如今西南交大也将其作为一个重要的高铁发展方向进行研究。

　　有了这些美好的愿景和科研工作者孜孜不倦的努力，我们相信，让高铁“飞”起来的梦想已经不再遥远。