国家能源集团深耕重载铁路智能驾驶助力交通强国建设

来源：中国能源新闻网 时间：2024-08-07 09:47

刘春艳

　　陕北晋北部高原地带，沟壑纵横，坎坷不平。我国西煤东运第二大通道——国家能源集团包神铁路公司神朔铁路蜿蜒其中，在与大自然的博弈中呈现出坡陡弯急的独特景象，线路最小曲线半径仅400米，线路最大坡度为12‰。如此复杂的线路条件意味着装载万吨乌金的列车必须以极大的动力牵引，进行极难行车操纵才能穿山越岭，越过万千沟壑，将温暖送到千家万户。多年来，包神铁路坚持“创新是企业的责任”理念，强化科技创新主体地位，不断强化科技创新与产业建设深度融合，聚焦重载铁路运输领域持续深耕，继智能驾驶万吨重载列车在神朔线首开成功后，陆续突破多项关键核心技术，取得一系列引领行业的重载铁路技术成果，让重载列车实现万千沟壑竞自由。

　　8月3日，一列两台“国能号”12轴机车牵引108节车厢的超万吨重载智能列车风驰电掣，一路向东。这是一列采用智能驾驶成套技术，实现从依赖传统人工驾驶到高度自动化、智能化驾驶的历史性跨越重载列车，在推动建设多功能、综合性、现代化能源运输大通道上“先行一步”，踏上了中国重载铁路智慧发展的传奇之旅。

打造“动力之王” 加快发展能源运输新质生产力

　　满载万吨乌金爬上12‰的坡道，强大的牵引力是重载列车的硬指标。作为国家能源集团一体化运营的源头，包神铁路始终贯彻新发展理念，致力打造现代化、智慧化优质铁路运输企业，积极践行能源供应“稳定器”“压舱石”的使命担当。

　　包神铁路自1997年神朔线引进SS4B型电力机车，开启自主大功率重载运输时代以来，近30年来先后推出全球最大功率电力机车、新一代绿色智能“国能号”电力机车、重载铁路智能驾驶、重载机车智能运维等重大项目，走出一条重载与提速并举、绿色与智慧相融的自主创新之路。

　　机车的更新迭代，不仅意味着速度的提升，也预示着新时代的到来。着眼当下，科技和产业变革方兴未艾，全国乃至全球铁路运输行业技术革命正加速演变、日新月异。

　　2021年6月25日，被誉为重载铁路“动力之王”的24轴电力机车在神朔线试运行，以28800千瓦单机最大功率、2280千牛的单机最大牵引力、106米的最长车长以及24轴最多轴数，刷新轨道交通运输牵引动力四项世界纪录。同时，24轴机车拥有最先进的智能化大脑，能在千分之十二坡道上牵引万吨货物列车，以正常时速驶过最小400米的曲线弯道，是当之无愧的“国之重器”。

　　2022年9月28日，24轴机车顺利通过一年考核期和20万千米运行考核里程，正式上线运行，填补了我国大功率交流传动电力机车产品的空白，为建设交通强国注入强劲动力。

　　作为“国之重器”，24轴机车展现出不俗的实力。截至2024年7月31日，24轴机车实现安全开行1125趟列，安全走行514623千米，牵引货物载重达967.2万吨，大国重器焕发举鼎之势。

　　24轴大功率交流传动电力机车研制应用，是包神铁路锚定“科技强国”“交通强国”战略，践行国家能源集团“两端发力、一个重塑”路径，加快高端化、智能化、低碳化、谱系化发展，发展能源领域新质生产力的生动实践。

　　成绩绝非偶然。早在2019年，包神铁路集团就着手研制实施一整套高可靠性、高安全性、高智能化的机车智能驾驶系统，悄然掀起中国重载铁路机车运用与操纵智能化变革。

打造“包神方案” 加快推动重载铁路智能化转型

　　包神铁路神朔线运输线路环境复杂，列车操纵难度大，给重载列车安全运行带来巨大风险挑战。同时，需要投入更多司乘人员才能确保运输安全，导致公司人力资源成本居高不下。因此，包神铁路需要加快智能化建设。但在这样的运输条件下，实现重载列车运营全过程自动化控制难度与平原地区铁路相比，不可同日而语。

　　压力就是动力。面对时代性课题，包神铁路坚持科技引领，紧扣铁路运输行业发展重大课题，着手《神华号交流传动货运电力机车智能驾驶技术研究》科技项目研发，与中车集团、北京交通大学、西南交通大学合作，开展智能驾驶技术及工程化应用研究。

　　作为智能驾驶的先行者，包神铁路围绕重载列车自动运行控制、复杂环境下控制技术、自动站段调车作业、障碍物检测及异物入侵识别技术等展开攻关。为保障项目顺利实施，包神铁路最初按单机、小列、大列稳步推进方式，逐步扩展到站段自动调车作业。针对实施过程中遇到的问题，项目组通过统计分析运行数据，组织召开问题分析讨论会，将优秀司乘人员的经验与设计理论相结合，逐步实现在神朔全线复杂线路条件下的万吨列车智能驾驶运用，解决了万吨重载列车长大上坡坡起、长大下坡循环空气制动、起伏坡道平稳控制等难题。

　　“那时，项目组的人像着了魔似的，只要逮住我就问个不停，我会把驾驶过程中遇到问题以及自己的想法和盘托出。”包神铁路机务分公司朱盖塔运用车间值乘司机李昆回忆道。

　　2019年10月16日，我国首列智能驾驶“3+0”万吨重载列车在神朔线成功开行，实现国内首创重载列车运营全过程自动化控制，包神铁路智能驾驶进入1.0时代，开启了我国重载铁路运输智能驾驶全新起点，为行业研究和发展提供经验和示范。

　　“3+0”万吨重载列车智能驾驶技术首次实现信息融合机车智能驾驶体系架构、万吨货运列车智能驾驶运用、库内自动化作业、干线机车调车作业自动化。智能驾驶技术现场应用后，较人工驾驶提速3千米/小时，节约人工成本560万元/年，机车牵引制动化控制率达到98%，机车机能整备试验效率提升17%，为我国重载铁路智能化转型提供“包神方案”。

　　为抢占产业体系智能化发展制高点，打造现代化、智能化、绿色化铁路运输，助力国家能源集团加快产业转型升级，包神铁路再一次向自己发起挑战——在现有线路和运输条件下，将目标锁定干线机车智能驾驶谱系化技术研究。

打造“国能名片” 加快谱系化研究批量化应用

　　站段调车作业是智能驾驶系统运用的重点管控环节。要想实现干线机车智能驾驶谱系化，必须解决机车定位、信号自动识别、异物识别等难题。

　　通过对8轴交流机车智能驾驶“3+0”万吨重载列车运用过程中的数据分析和现场实地调研，针对传统单一速度传感器测速测距定位方法的局限性，包神铁路引入“北斗定位+测速测距定位”融合技术，实现厘米级的定位精度。该技术的应用，消除了空转、轮滑等带来的定位误差，减少人工校准操作，提升了重载铁路的运输安全性和效率。

　　面对区间线路异物入侵依赖于人工车机联控，存在信息不准确、缺失等问题，包神铁路提出基于机车自主区间检测方法，首次实现长距离、大宽度正线区间障碍物巡检，实时将异物侵限信息发至地面，提高了线路感知能力与应急处置速度。

　　经过近三年研究和试验，2022年9月28日，我国首列24轴机车“1+0”万吨智能驾驶重载列车在神朔线成功开行，标志着我国重载铁路智能驾驶技术迈上了新台阶。

　　有了8轴机车和24轴机车万吨重载智能驾驶的成功经验，包神铁路着手12轴机车智能驾驶的研究。经过5年技术攻关，智能驾驶技术应用由单一的8轴电力机车拓展为覆盖8轴、12轴、24轴多种型号30台电力机车，万吨列车编组模式包括3+0、2+0、1+0等不同方式，率先实现国内重载货运列车智能驾驶技术批量化应用，干线机车谱系化技术研究、批量化加装与应用，常态化多车型全覆盖。

　　2023年4月10日，由两台12轴机车以“2+0”模式智能驾驶牵引的万吨重载列车在包神铁路神朔线成功开行，实现自动唤醒、整备、调车、挂车、障碍物识别、重联编组、区间运行、自动休眠等23个机车应用场景全覆盖，较人工驾驶提速3千米/小时，节约人工成本2380万元/年，机车牵引制动化控制率达到100%。

　　如今，包神铁路重载机车智能驾驶系统已通过国际安全评估SIL2级认证，成为国内轨道交通高端装备由“制造”向“智造”转换的成功范例，重载铁路智能驾驶已成为国能新名片。

责任编辑：许艳