京张高铁到底有多智能

作者: 付建中

来源: 《百科知识》

发布日期: 2021-05-31

本文详细介绍了京张高铁的智能技术应用,包括BIM技术、自动驾驶系统、智能动车组设计、环境适应性技术等,展示了京张高铁在智能化、安全舒适、绿色环保、综合节能等方面的全面升级。

在对京张高铁的介绍中,我们最常见的就是“智能”这两个字。京张高铁的智能究竟体现在哪些方面?它到底有多智能呢?

京张高速铁路确立了“建设以BIM(建筑信息模型)技术为核心、结合三维GIS(地理信息系统)、物联网、云计算、倾斜摄影等新技术,以‘三站三隧’(清河站、八达岭长城站、张家口南站,清华园隧道、八达岭隧道和正盘台隧道)为牵引,开展全线全专业BIM设计,探索铁路工程全生命周期管理新模式”的目标,形成了“智能京张”的智能管理新模式,达到提升作业协同效率、降低工程安全风险、提高工程质量和节省施工成本的目标。

可以说,从蓝图到建成,京张高铁的全生命周期都有大数据支撑,并存有“健康档案”。同时,通过数字化管理,做到精细施工。比如,在地形条件差和地质构造复杂的地区,使用雷达和遥感技术自动提取、记录沿线地形、地质、水文、气象、地震等重要环境信息,实现对勘察区域的自动数据分类,为勘察设计提供基础参考数据,为施工等提供数据依据。

与此同时,自动化智能勘察选线。

综合应用线路设计、人工智能、最优化、地理信息系统等理论方法,实现计算机自动进行铁路三维空间线路搜索和结构物协调布设,生成满足各种约束条件且目标函数最优的线路方案,以代替人为勘察选线工作。

在电力施工中,利用BIM技术的可视化特性,将主要工序制作可视化作业指导书,通过对施工流程、工艺工法、操作要点、质量标准、安全注意事项等内容进行动态与立体演示,可增进施工人员对相关内容的掌握,提高其业务水平,确保施工安全和质量。

京张高铁采用的智能动车组定位于“复兴号”的智能型,以CR400BF型动车组为基础,优化设计形成了“鹰隼”“旗鱼”头型方案和“龙凤呈祥”“瑞雪迎春”两种外观涂装方案,车组采用北斗卫星导航系统和最先进的CTCS3-ATO列控系统,在智能化、安全舒适、绿色环保、综合节能等方面实现全面升级。

为应对高铁运行中的高寒和大风沙等的考验,京张高铁列车采用经长期验证的高寒技术,能适应-40℃的高寒运营环境;为了适应山区气候寒冷且降雪较多的实际状况,京张高铁有自动融雪功能;针对山区风大、雨水多的特点,特意安装了预警装置,当遇见大风时,运行中的动车将根据风速自行调节车速,一旦山体发生异常,动车将被引导至安全的地方停靠。

动车最怕的就是供电故障,普通动车遇到这种情况,只能原地等待救援,而且还会影响到后续列车的行进。京张高铁智能动车组增加了应急自动运行功能,该功能可确保列车遇到供电故障后能够启用动力蓄电池,以时速30千米走行20千米,最大程度地缓解原地停车的问题。此外,该智能型动车组还设计有高加速功能,可以提高列车在大坡道的运行能力。

进站是智能型动车组智能控制的关键。这条时速350千米的“钢铁长龙”可以非常平稳地停靠到站,位置误差始终控制在10厘米以内,靠的就是我国首创的高铁自动驾驶系统200万千米的行车测试以及上万次的精准停车实验。

自动驾驶离不开对数据的采集。京张高铁列车通过车载传感器、雷达、天线等设备对环境信息(地理位置、线路信息等)和车辆状态进行采集与处理,并与动车组技术融合,同时在满足安全性、稳定性和舒适性的前提下通过算法预设,结合线路限速要求等进行决策判断,最终实现车站自动发车、区间自动运行、车站自动停车、车门自动打开、车门/站台门联动控制。

不仅如此,京张高铁还可以实现一证通行、刷脸进站。沿线高铁站内将配备各种智能机器人,它们像随行小秘书一样为旅客服务,既能帮旅客运行李,又能实现站内导航。只需扫描二维码或者进行人脸识别,机器人就会在站内跟随旅客行走。此外,乘坐该列车的旅客进站乘车时无须出示身份证、车票,只要在12306客户端通过实名刷脸认证,就可以直接刷脸进站。

智能服务方面,动车组可以通过车载WiFi、车内显示查询终端、智能交互终端设备,为旅客提供人性化、多样化、自助化旅行服务。后台运营方面,车站环境舒适性监控系统、能源管控系统等各类系统将保证车站的高效运转,而高铁周界入侵报警系统、地震预警系统、自然灾害监测系统等将组成动车组的智能调度指挥系统。

智能管理方面,运用车载安全监控系统,可以实现动车组状态全面实时监控、工作状态自感知、运行故障自诊断、导向安全自决策,实现车地信息实时传输等功能。车站客运人员手持的智能终端,不仅可以查询客车到发、晚点车次、接续换乘等客车作业全部基本信息,还可以自动生成或后台自动调整广播、引导、检票等信息,实现列车到发计划的精确修正。

更神奇的是,根据车站售票情况、天气情况等信息,运营系统还可以分析旅客到站时刻及到站乘车人数,对车站的进出站客流量进行预测,结合站内拥挤度情况、列车到发时刻及运输旅客量,对车站的承载能力进行预测,为客运指挥提供支撑。此外,列车上设置的2718个监测点能全面感知列车运营状态,并会根据需要随时进行调节。

这套智能环境感知调节技术,可以从温度调节、灯光调节、车内噪声控制、压力波调节、变色车窗、资源配置优化等方面实现乘车旅客感官舒适度的提升。

作为一趟将在2022年服务于北京冬奥会的高铁列车,京张高铁动车组将在冬奥会期间成为名副其实的“冬奥专列”。车上设置有媒体专用包厢,媒体工作者可以通过智能显示屏实时观看赛事直播,通过覆盖全车的WiFi系统随时发布赛事报道。同时,动车上还设有兴奋剂检测区以及冰雪运动器材存放区。

京张铁路、京张高铁,两条相隔百年的铁路比邻而行,相映成辉,历史和现实在这里交汇,光荣与梦想从这里延续。交通强国,铁路先行。截至2020年底,我国铁路营业里程突破14.63万千米,其中高铁3.79万千米,高居世界第一。我国已经建成了世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网,并成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。

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