穿山越海、跨越天塹，歷經(jīng)6年建設(shè)，我國(guó)首條設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的跨海高鐵——福廈高鐵不久前開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，中國(guó)高鐵正式邁入“跨海時(shí)代”。

數(shù)字化仿真、智能傳感、智能分析……作為我國(guó)智能鐵路最新科技成果的集成化應(yīng)用，福廈高鐵是繼京張高鐵、京雄城際之后建成投用的又一條智能高鐵。

智能建造 打造“數(shù)字孿生”

【資料圖】

福建，自古就有“八山一水一分田”的說(shuō)法。在重巒疊嶂的八閩大地打通隧道，還要以極高時(shí)速跨越大海，福廈高鐵面臨著“山”“海”雙重挑戰(zhàn)。

如何在各種復(fù)雜的自然地理環(huán)境中選線選址?設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用空天地一體化測(cè)繪技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)控制要素自動(dòng)解譯與精準(zhǔn)提取，結(jié)合收集的各類(lèi)選線控制因素錄入系統(tǒng)，進(jìn)行三維智能選線，為福廈高鐵建設(shè)選出一條綠色經(jīng)濟(jì)的線路。

盡管如此，選出來(lái)的線路仍然是“只堪圖畫(huà)不堪行”。“正線橋梁84座、隧道29座，橋隧比高達(dá)85.1%。”東南沿海鐵路福建有限責(zé)任公司副總經(jīng)理吳建華介紹，福廈高鐵全線途經(jīng)高風(fēng)險(xiǎn)隧道4座，存在淺埋偏壓、涌水涌泥、斷層破碎帶等不穩(wěn)定因素。同時(shí)，特殊橋跨多，結(jié)構(gòu)形式新穎復(fù)雜，主跨150米以上特殊結(jié)構(gòu)達(dá)14聯(lián)。

BIM(建筑信息模型)技術(shù)的應(yīng)用，為福廈高鐵穿山越海帶來(lái)了可能。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在虛擬世界構(gòu)建了一個(gè)數(shù)字地面模型——福廈高鐵的“孿生兄弟”，被稱(chēng)為“數(shù)字孿生”。這個(gè)虛擬的高鐵模型不光外形像，連里面的“血管”和“神經(jīng)”都能夠分層展現(xiàn)，甚至可以模擬施工全過(guò)程。

BIM技術(shù)在鐵路建設(shè)中的全線全專(zhuān)業(yè)應(yīng)用，在我國(guó)跨海高鐵建設(shè)領(lǐng)域尚屬首次。“福廈高鐵實(shí)現(xiàn)了全線橋梁、路基、隧道、站場(chǎng)、接觸網(wǎng)與軌道、立交道路的模型構(gòu)建，提供了77處立交道路與7處站場(chǎng)概念模型的構(gòu)建，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)了施工中可能發(fā)生的1000多個(gè)問(wèn)題，從一開(kāi)始就自帶‘智慧基因’。”中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司福廈高鐵BIM總設(shè)計(jì)師孫澤昌說(shuō)。

從圖紙上的筆畫(huà)線條到現(xiàn)實(shí)中的鋼筋水泥，福廈高鐵“立了起來(lái)”。9月28日，伴隨著列車(chē)首發(fā)的一聲長(zhǎng)長(zhǎng)汽笛，福廈高鐵實(shí)現(xiàn)了從“規(guī)劃圖”到“實(shí)景圖”的愿景。

智能調(diào)度 運(yùn)籌千里之外

10月11日，走進(jìn)福州動(dòng)車(chē)段福州南動(dòng)車(chē)二所，在嶄新的檢修庫(kù)內(nèi)，4列底色銀灰、車(chē)身繪有紅橙黃三色“飄帶”的“復(fù)興號(hào)”智能動(dòng)車(chē)組列車(chē)依次排開(kāi)，氣勢(shì)非凡。

作為福廈高鐵動(dòng)車(chē)組的檢修基地，福州動(dòng)車(chē)段調(diào)度應(yīng)急指揮中心擔(dān)負(fù)著列車(chē)運(yùn)行的指揮、開(kāi)行計(jì)劃與組織、車(chē)流調(diào)整，被稱(chēng)為“神經(jīng)中樞”。

中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司福州動(dòng)車(chē)段調(diào)度應(yīng)急指揮中心主任郝旭介紹，福州南動(dòng)車(chē)二所是福建區(qū)域最智能化、數(shù)字化的動(dòng)車(chē)所，在全國(guó)動(dòng)車(chē)所中首次采用全流程、全方位、全智能的動(dòng)車(chē)組智能運(yùn)維綜合管理平臺(tái)。平臺(tái)面向動(dòng)車(chē)組運(yùn)維全領(lǐng)域，整合既有系統(tǒng)資源，打破系統(tǒng)分散、信息孤島現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)信息共享。

“涵蓋動(dòng)車(chē)組畫(huà)像、技術(shù)管理、關(guān)鍵作業(yè)過(guò)程監(jiān)控、故障應(yīng)急處置等系統(tǒng)的綜合管理平臺(tái)，為動(dòng)車(chē)組運(yùn)維提供多層次、多視角、多場(chǎng)景的決策支持，讓調(diào)度員運(yùn)籌三尺之間，調(diào)度千里之外。”中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司福州動(dòng)車(chē)段技術(shù)科工程師陳錦熙說(shuō)。

福廈高鐵的智能調(diào)度還體現(xiàn)在列車(chē)上。陳錦熙是“復(fù)興號(hào)”智能動(dòng)車(chē)組列車(chē)的一名隨車(chē)工程師，與傳統(tǒng)的高鐵動(dòng)車(chē)相比，他感覺(jué)最大的變化是福廈高鐵隨車(chē)應(yīng)急調(diào)度更安全、更方便、更高效。

“以前，一個(gè)人要盯著好幾個(gè)監(jiān)控屏，且監(jiān)控屏都是數(shù)字代碼，一串代碼代表一個(gè)列車(chē)某方面的運(yùn)行狀態(tài)。如果出故障了，我們要根據(jù)代碼去查找相對(duì)應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)行檢修，耗時(shí)耗力。”陳錦熙說(shuō)，如今，“復(fù)興號(hào)”智能動(dòng)車(chē)組列車(chē)在監(jiān)控室配備了智能監(jiān)控屏，將以往多個(gè)監(jiān)控屏的軟硬件功能集成到一個(gè)觸摸屏上，用直觀的圖像顯示方式監(jiān)控整個(gè)列車(chē)狀態(tài)。

據(jù)介紹，調(diào)度中心通過(guò)運(yùn)維系統(tǒng)，結(jié)合“復(fù)興號(hào)”智能動(dòng)車(chē)遍布全車(chē)各個(gè)角落的2500多個(gè)傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集千里之外線上動(dòng)車(chē)組1500余項(xiàng)運(yùn)行信息。在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，子系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)超出正常波動(dòng)范圍時(shí)，系統(tǒng)不僅會(huì)自動(dòng)預(yù)警，而且人工智能系統(tǒng)能根據(jù)預(yù)設(shè)安全策略做出判斷和決策，構(gòu)成動(dòng)車(chē)組運(yùn)維全方位、無(wú)死角的安全監(jiān)測(cè)“天網(wǎng)”。

智能保障 護(hù)航跨海高鐵

6月28日，在福廈高鐵湄洲灣跨海大橋，搭載新技術(shù)部件的新一代CR450動(dòng)車(chē)組試驗(yàn)列車(chē)以單列最高時(shí)速453公里、雙向兩列相對(duì)交會(huì)最高時(shí)速891公里運(yùn)行，跑出高速度。

如何在強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)腐蝕的海洋環(huán)境中保障列車(chē)安全高速通過(guò)跨海大橋?福廈高鐵綜合應(yīng)用智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、地理信息、衛(wèi)星導(dǎo)航等現(xiàn)代信息技術(shù)，建立了完整的大跨橋梁與軌道一體化健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，研發(fā)了集群式橋軌綜合監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)。

“通過(guò)24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，我們可以對(duì)橋軌結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期間各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)分析、快速診斷，為大橋運(yùn)營(yíng)管理和養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，提高橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性、使用性、耐久性。”中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院福廈高鐵橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人梁金寶說(shuō)。

據(jù)介紹，高鐵“四電”工程是福廈高鐵“橋軌一體化”健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要抓手，相當(dāng)于人的經(jīng)脈、眼睛、體能和神經(jīng)，共同為高速奔跑的列車(chē)提供動(dòng)能及指引。

中國(guó)鐵建電氣化局項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人李凱介紹，這組由自動(dòng)立桿設(shè)備、自動(dòng)腕臂機(jī)器人、恒張力放線等組成的智能裝備，僅需七八個(gè)操作人員就可以完成以往幾十乃至上百人的工作量，一改往日接觸網(wǎng)工高空鋪網(wǎng)的人海戰(zhàn)術(shù)。

通過(guò)自主行走的檢測(cè)機(jī)器人，技術(shù)人員可快速準(zhǔn)確采集接觸線高度、拉出值、坡度等幾何參數(shù)，清晰識(shí)別線路接觸網(wǎng)零部件狀態(tài)，讓高鐵跑得更穩(wěn)。

為了應(yīng)對(duì)沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨等惡劣天氣給鐵路設(shè)備帶來(lái)的不良影響，福廈高鐵還通過(guò)高鐵災(zāi)害大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)鍵氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和精細(xì)化預(yù)警，進(jìn)一步提升了鐵路防災(zāi)減災(zāi)能力。