電氣化鐵路，是現(xiàn)代化鐵路運輸?shù)闹匾獦酥?，國家交通基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)。

1975年7月，寶成鐵路電氣化工程全部建成，新中國第一條電氣化鐵路誕生，拉開了中國鐵路現(xiàn)代化的序幕。半個世紀過去，從圖紙上的工筆勾勒，到數(shù)字孿生技術(shù)的多維呈現(xiàn)；從工人手工架線，到智能機器人自動化作業(yè)……在數(shù)智技術(shù)加持下，中國鐵路駛?cè)雿湫掳l(fā)展軌道，一條條電氣化“鋼鐵長龍”在神州大地“貼地飛行”。

截至2024年底，全國鐵路營業(yè)里程已達16.2萬公里，其中電氣化鐵路超12萬公里，電氣化率達75.8%。飛馳的電氣化鐵路背后有怎樣的“數(shù)智密碼”？

簡統(tǒng)化促進智能化

“現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的關(guān)鍵，在于‘四電’建設(shè)。”中國工程院院士、中國鐵道學(xué)會原理事長盧春房分析，由通信、信號、電力、電力牽引供電組成的“四電”，是高鐵的動力源和神經(jīng)中樞。而技術(shù)標準，則是其重要支撐。

多年來，中國中鐵電氣化局集團有限公司（以下簡稱“中鐵電氣化局”）在牽引供電、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、智能裝備等核心領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)，構(gòu)建了一系列具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，并向智能建造快速邁進。

鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)是電氣化鐵路的核心供電設(shè)施。此前，我國鐵路接觸網(wǎng)多采用德、法、日等多國多種制式，型式多樣、種類龐雜。2015年，中國國家鐵路集團有限公司立項課題，中國鐵路設(shè)計集團有限公司主持、中鐵電氣化局主要參與研制，新型簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運而生。

簡統(tǒng)化，即接觸網(wǎng)零部件及安裝“簡單統(tǒng)一標準化”，達到統(tǒng)一技術(shù)參數(shù)、統(tǒng)一并簡化裝備結(jié)構(gòu)形式、統(tǒng)一并減少零部件種類、提高關(guān)鍵零部件服役性能的目的。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)腕臂零部件在數(shù)量上減少39%、螺紋副減少57%、緊固力矩種類減少50%，產(chǎn)品制造的穩(wěn)定性、零部件集成度全面提高，可滿足高鐵供電系統(tǒng)運行要求。

簡統(tǒng)化為智能施工裝備提供了統(tǒng)一的接口標準，為自動化設(shè)備提供了兼容基礎(chǔ)。在中鐵電氣化局技術(shù)人員持續(xù)攻關(guān)下，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的接觸網(wǎng)隧道自動定位測量儀等設(shè)備成功研發(fā)，達到國際先進水平。

接觸網(wǎng)吊柱是電氣化鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其功能之一是確保隧道內(nèi)接觸線與受電弓穩(wěn)定接觸。以往安裝接觸網(wǎng)吊柱，均采用傳統(tǒng)全站儀進行定位，耗費人工多、測量誤差較大，影響后期供電質(zhì)量。接觸網(wǎng)隧道自動定位測量儀解決了這一難題。它通過激光傳感器實時測量儀器與被測物體的距離，再將采集數(shù)據(jù)進行處理并上傳至手機終端，實現(xiàn)數(shù)字電路集成化、測量計算功能自動化。

在川青鐵路青白江至黃勝關(guān)段建設(shè)過程中，這一設(shè)備大顯身手。中鐵電氣化局集團西安電氣化工程有限公司川青鐵路鎮(zhèn)黃段項目總工程師張跟宏告訴記者，接觸網(wǎng)隧道自動定位測量儀有效提升了接觸網(wǎng)施工效率和安裝精準度。

全場景適應(yīng)力增強

當(dāng)前，我國電氣化鐵路正向更高速度邁進，對“四電”系統(tǒng)技術(shù)標準體系提出了更高要求。中鐵電氣化局總工程師林云志說，中鐵電氣化局正成體系開展更高速的牽引供電系統(tǒng)研究，不斷推進智能裝備、數(shù)字化技術(shù)以及數(shù)據(jù)平臺等智能建造技術(shù)應(yīng)用，全力以赴打造智能高鐵新標桿、世界高速鐵路新標桿。

事實上，電氣化鐵路從機械化走向智能化，不僅體現(xiàn)在速度的提升，更在于對復(fù)雜環(huán)境的強大適應(yīng)力。在高寒、高溫、高濕、高海拔等多種極端自然條件下，中國標準電氣化鐵路實現(xiàn)了從容應(yīng)對。

拉林鐵路是全球海拔最高的電氣化鐵路，穿行于雪域高原，最高海拔達3650米。中鐵電氣化局進行一系列技術(shù)創(chuàng)新，包括研發(fā)高原適應(yīng)設(shè)備、智能遠程控制系統(tǒng)等，實現(xiàn)拉林鐵路在高原復(fù)雜環(huán)境下的安全穩(wěn)定運行。該鐵路全線牽引變電所采用無人值守加遠動控制系統(tǒng)，2300公里以外的西寧工作人員，動動手指便可完成工作任務(wù)。

從山區(qū)高鐵貴南高鐵，到戈壁沙漠鐵路格庫鐵路，再到大風(fēng)沙鐵路蘭新高鐵，我國電氣化鐵路在數(shù)智技術(shù)賦能下，正形成覆蓋全地形、全氣候、全場景的能力，不斷積累復(fù)雜環(huán)境下電氣化鐵路建設(shè)的經(jīng)驗。

智慧運維升級保障

電氣化鐵路投用后，運維成為其高效運轉(zhuǎn)的一大關(guān)鍵。包括“四電”系統(tǒng)在內(nèi)，全專業(yè)、全路段的運維耗費大量人力。

為加強鐵路運維成效，中鐵電氣化局建成多專業(yè)集成的智慧運維大數(shù)據(jù)平臺，利用大數(shù)據(jù)、5G、云計算、無人機、圖像識別系統(tǒng)和智能化裝備等新手段，大幅提升鐵路安全運維保障能力。

林云志告訴記者，較以往運維模式，智慧運維大數(shù)據(jù)平臺具有“四個20%”的優(yōu)勢，即牽引供電設(shè)備管理降低運維成本20%、牽引供電設(shè)備故障率降低20%、設(shè)備大修期延長20%、接觸網(wǎng)零部件壽命延長20%。

從高鐵供電維護來說，接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測監(jiān)測是其中最關(guān)鍵、最直接的環(huán)節(jié)。它的檢測圖像數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)了接觸網(wǎng)缺陷，是消除缺陷和安全隱患的得力助手。中鐵電氣化局研發(fā)的高速鐵路4C視覺智能分析系統(tǒng)，采用智能識別、工業(yè)算法、知識圖譜等多技術(shù)融合方式，實現(xiàn)了在海量數(shù)據(jù)中快速獲取有效信息的功能，有效提升了高鐵運行安全水平。

此前，對高鐵接觸網(wǎng)隱患的檢測，往往需要具有6—8年經(jīng)驗的檢測工程師，靠肉眼對每年超100萬張采集照片進行分析判斷。有了智能分析系統(tǒng)，高鐵接觸網(wǎng)的故障隱患檢測改變?yōu)椤爸悄茏R別+人工復(fù)核”形式，實現(xiàn)了接觸網(wǎng)零部件松動、缺失等1300余種隱患缺陷的高精度、高效率檢出，比傳統(tǒng)檢測方式發(fā)現(xiàn)隱患數(shù)量提升10倍、分析效率提升20倍以上。

鐵路牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)也為鐵路運維無人化巡檢帶來變革。

“過去，我國鐵路牽引變電所除綜合自動化系統(tǒng)外，還設(shè)有視頻監(jiān)控、安防、門禁、環(huán)控、火災(zāi)報警、消防監(jiān)控、在線監(jiān)測等系統(tǒng)，但各系統(tǒng)未完全實現(xiàn)信息共享、互動聯(lián)動、后臺可視化運行管理，無法適應(yīng)無人化發(fā)展的需要?！绷衷浦菊f。

現(xiàn)在，牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)基于復(fù)雜場景下的機器視覺識別技術(shù)，通過整合視頻巡檢、安全防范、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)報警、動力照明控制及在線監(jiān)測等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能化巡檢和運維決策支持。該系統(tǒng)已在多個項目投入使用，安全高效地完成所內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測及巡檢等工作。

50年間，中國電氣化鐵路不僅加速了人流物流的暢通，也成為國家現(xiàn)代化發(fā)展的加速器。一代代電氣化建設(shè)者接續(xù)奮斗，用智慧和汗水繪就縱橫中華大地的鐵路網(wǎng)絡(luò)，推動中國鐵路邁向智慧化、智能化。