從硬連接到虛擬連掛 我國鐵路重載運(yùn)輸邁入智能群組時(shí)代

來源：央視新聞客戶端

1月21日上午，內(nèi)蒙古包神鐵路上演了一場“硬核試驗(yàn)”：我國自主研發(fā)的3.5萬噸重載群組列車完成了世界首次重載列車自動(dòng)編隊(duì)駕駛。7列5000噸級(jí)貨運(yùn)列車長度綿延6公里，靠無線信號(hào)“并肩作戰(zhàn)”，實(shí)現(xiàn)全球首次多列貨運(yùn)列車不靠機(jī)械掛鉤、僅靠無線信號(hào)就實(shí)現(xiàn)協(xié)同行駛。

重載鐵路是國家能源運(yùn)輸?shù)摹颁撹F大動(dòng)脈”，西煤東運(yùn)、北煤南運(yùn)全靠它撐起。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳統(tǒng)重載列車的運(yùn)能已達(dá)天花板——機(jī)械掛鉤的列車越長，制動(dòng)延遲、斷鉤脫軌風(fēng)險(xiǎn)就快速增加，而擴(kuò)大站場的成本又高得驚人。

提升運(yùn)力 為什么不多加掛車廂？

3.5萬噸群組列車以車密、車多、隊(duì)短的靈活模式，打破了超長列車的限制——不管是不同型號(hào)、不同裝載狀態(tài)的列車，還是不同車站發(fā)車的列車，都能隨時(shí)組隊(duì)、隨時(shí)解編，不用再花大量時(shí)間湊車、拆車。通俗地講，列車想組隊(duì)就組隊(duì)，想組多少就組多少，不用等著湊夠長列車再開。

重載列車群組系統(tǒng)項(xiàng)目總工程師 宋宗瑩：這7列5000噸的重載群組列車組隊(duì)合而為一，像“鋼鐵巨龍”一樣，一趟就能運(yùn)輸3.5萬噸煤炭，夠一座中型城市一周供暖用煤。我們用“技術(shù)升級(jí)”替代了“鐵路擴(kuò)建”，用技術(shù)的方式破解了運(yùn)能瓶頸，避免了超長列車牽引制動(dòng)不同步帶來的前后車廂互相拖拽擠壓等安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過“虛擬連掛”，既從根源上避免了長大列車的受力不同步問題，又以“化整為零”的運(yùn)輸方式化解了超長列車的多重隱性風(fēng)險(xiǎn)，讓運(yùn)能提升建立在更穩(wěn)妥的安全基礎(chǔ)上。而“按需組隊(duì)、靈活解編”的模式，進(jìn)一步盤活了現(xiàn)有運(yùn)輸資源，整個(gè)運(yùn)行過程就像一次精準(zhǔn)的“智能聯(lián)動(dòng)”，擺脫了“湊車等車” 的低效困境，讓運(yùn)能提升更安全、更經(jīng)濟(jì)。

創(chuàng)新協(xié)同控制模式 實(shí)現(xiàn)“虛擬軟連接”

這套歷時(shí)3年多研發(fā)的全球首個(gè)重載鐵路自動(dòng)編隊(duì)控制系統(tǒng)，如同一個(gè)蜂群組織，重載列車就像外出忙碌的工蜂，主控中心則是整個(gè)蜂群的“蜂后”。

整個(gè)運(yùn)行過程就像一次精準(zhǔn)的“數(shù)字接力”：調(diào)度員在主控中心制定發(fā)出編隊(duì)計(jì)劃后，車站智能設(shè)備便會(huì)生成組隊(duì)命令，再由車隊(duì)的“總指揮官”統(tǒng)籌每列列車的實(shí)時(shí)狀態(tài)，機(jī)動(dòng)調(diào)整組隊(duì)或解散指令。

重載列車群組系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)總指揮 劉朝暉：這套編隊(duì)控制系統(tǒng)就像大腦里“神經(jīng)中樞”，對(duì)所有編組列車的運(yùn)行進(jìn)行精細(xì)化控制。多列重載列車編隊(duì)運(yùn)行，就好像駕駛汽車時(shí)候，能夠跟前車保持一個(gè)基本相同的速度，前車加速，我們也加速；前車剎車，我們也剎車。可以更進(jìn)一步縮短車與車之間的間隔，讓重載列車的間隔距離從此前的4公里，壓縮到1公里左右，時(shí)間上也從原來的10分鐘以上，壓縮到了目前的5分鐘內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了7列車“無線牽手”組隊(duì)高效運(yùn)行。

“虛擬軟連接”徹底解決了機(jī)械掛鉤的老問題，列車靠信號(hào)“手拉手”協(xié)同運(yùn)行，組成一個(gè)能自己配合、緊緊跟隨的車隊(duì)。如此，還避免了超長列車常見的車廂碰撞、車鉤拉斷、輪軌磨損等隱患。

重載列車群組系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)機(jī)車司機(jī) 裴林星：我開了12年重載列車，之前開萬噸列車最擔(dān)心坡道超重，信號(hào)不同步容易造成列車前后不平穩(wěn)。現(xiàn)在3.5萬噸大群組，操控跟5000噸普列一樣平穩(wěn)，7列車同步運(yùn)行，再也不用擔(dān)心操控風(fēng)險(xiǎn)，心里也特別踏實(shí)。

在貨運(yùn)領(lǐng)域解決哪些難題？專家解讀

此次試驗(yàn)成功標(biāo)志著我國鐵路重載運(yùn)輸正式邁入“智能群組”新時(shí)代。這在貨運(yùn)領(lǐng)域解決了哪些難題？現(xiàn)實(shí)意義是什么？

中國科學(xué)院院士 軌道交通工程專家 翟婉明：顛覆列車信號(hào)控制傳統(tǒng)模式是最核心的變革，列車由“看地面信號(hào)行車”轉(zhuǎn)為“跟隨前車自主運(yùn)行”，并非簡單的信號(hào)切換，而是涉及調(diào)度、控制、駕駛等全鏈條系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)。重載群組運(yùn)行與傳統(tǒng)重載運(yùn)輸模式的核心差異在于，實(shí)現(xiàn)了從物理連接到數(shù)字協(xié)同的轉(zhuǎn)變。這是世界首次成功進(jìn)行的重載列車群組運(yùn)行試驗(yàn)，是重載鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域里程碑式的突破。

該技術(shù)的核心是以車—車通信替代傳統(tǒng)的車鉤硬連接，實(shí)現(xiàn)多列車協(xié)同運(yùn)行，這是從“硬連接”到“虛擬連掛”的本質(zhì)跨越。顛覆了百年來列車依靠“地面信號(hào)行駛”的模式，轉(zhuǎn)為“直接跟隨前車運(yùn)行”，跟隨間隔僅為1公里。也就是，完全根據(jù)實(shí)時(shí)通信，由運(yùn)輸指揮系統(tǒng)自主安排，一列列車魚貫而行。群組技術(shù)應(yīng)用后，預(yù)計(jì)可使重載列車綜合運(yùn)能提升50%以上。可以預(yù)見，未來這項(xiàng)變革性技術(shù)將有可能重構(gòu)全球鐵路運(yùn)輸模式。