轨道交通装备技术演进与智能化发展倪长平

轨道交通装备技术演进与智能化发展倪长平

倪长平

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山064000

摘要：随着经济的发展和人们生活水平的提高，轨道交通系统已经发展成为以车辆装备为核心的复杂大系统。在历次工业革命的过程中，轨道交通装备始终走在科技革命的最前沿，推动着技术应用与产业化发展。文章从轨道交通装备智能化发展的角度出发，介绍了轨道交通在智轨快运系统、重载机车智能驾驶和智能运维等领域开展的智能化应用初步探索和实践，以及轨道交通在运输安全与高效方面的提升。

关键词：轨道交通；装备技术演进；智能化发展

引言

产业国际化可理解为一国的某个产业产品大量进入国际市场，或者产品达到国际标准，或者产业资源由国际市场配置，或者产业技术研发和产业人才培养主要通过国际交流与合作进行，或者公司的跨国经营影响了他国经济运行和国民行为。加快中国先进轨道交通产业开拓国际市场的步伐，进一步推进产业国际化的发展进程，这有着重要背景和重大意义，因为:一是中国先进轨道交通产业在技术、资金、人才和要素成本等方面都具有比较优势，对该产业的国际化发展，是扩大产业的国际影响力、促进产业价值链升级的重要途径。因此要及时遵照优势产业国际化发展原理，促使中国先进轨道交通这一优势产业及时对外发展。中国先进轨道交通产业在国际市场上已经具备技术、市场、要素成本的优势，形成了集研发、设计、配套、制造、检测、服务于一体的全产业链。

1轨道车辆检修现状

从我国当下的国情来看，我国目前大部分检修基地仍然采用计划预防维修制度对车辆进行维护，无论其执行模式还是设计模式都与传统的制度存在着密切的联系。传统的计划预防维修制度是一种日常维护制度，其侧重于对车辆进行日常检查和维护，因此，其检查方面并不是十分全面，维护保养工作做的也不是十分认真，再加上其技术主要用于修理周期性的结构，对于一些永久性的结构并不能起到很好的保养和维护作用，在发生突发状况时也没有强硬的技术支撑，最终造成车辆使用年限缩短等问题。

2轨道交通装备技术演进

现代以来，人类社会经历了数次工业革命。轨道交通装备作为大运量、远距离运输的主要运载工具，自1825年第一条铁路在英国建成以来，一方面其技术不断从工业革命的技术创新中汲取新动力，另一方面人们对于轨道交通运载的需求也推动着技术不断革新发展。总体而言，轨道交通装备技术经历了从机械化装备、电气化装备、信息化装备到智能化装备4个阶段。以蒸汽机车、内燃液压传动和内燃机械传动为主的机械化装备，其主要特点有：配制简单，以机械动力传动为主，通过机械技术来实现机车车辆的控制，车辆操控、诊断和维护需要依靠人工手动实现。机械化装备阶段从1825年一直持续到20世纪中期，机械化装备的出现标志着人类开始步入现代文明阶段，提升了大宗货物和大量客流的运输能力和效率，结束了数千年来陆上交通仅依靠畜力牵引运输的历史。19世纪末20世纪初，以电力牵引为主要特点的电气化轨道交通装备开始兴起，主要包括直流电力机车、三相异步交流电力机车及内燃直流电力机车等。电气化装备阶段，机车车辆牵引功率得到大幅提升，速度也达到了160km/h。20世纪中后期，随着功率半导体器件技术的发展，电气化装备的性能很快超过了机械化装备，成为轨道交通行业的主流。然而由于控制技术、通信技术等自动化程度不高，电气化装备的性能并没有得到充分的应用。进入信息化时代，轨道交通装备一方面通过应用微机技术、网络技术和通信技术大幅提升了控制和调度的效率，另一方面在大功率半导体器件IGBT技术的推动下，牵引性能得到了极大的提升，列车速度达到350km/h。无线通信技术的发展使得轨道交通装备得以打破车地之间的分隔，构建车地一体化的平台。该平台提供了列车安全防护、设备状态监测、旅客信息服务等应用功能，相对于电气化时代，轨道交通装备的安全性与效率得到了进一步的提升。经历了3次工业革命的洗礼，轨道交通装备技术从装备设计、制造、装配到运营、维保等已走向成熟。然而，装备的自动化控制与诊断主要是基于模型与逻辑实现，导致装备自身的灵活性不够、智能化水平不高，无法满足如无人驾驶、无人检修等智能化需求。近200年的轨道交通装备演进历程是以安全与高效为目标，不断吸取同时代最先进的科技成果，极大推动了工业化进程。进入信息化时代，中国轨道交通装备实现了从跟随追赶到并跑，再到局部领跑。2017年6月，中国标准动车组“复兴号”跑出了目前世界最高运行速度。信息化发展构建的车地一体化架构，为轨道交通装备智能化的发展奠定了坚实的基础。

3轨道交通装备技术智能化发展

3.1构建新型技术装备研发试验检测平台

建设轨道交通研发平台，围绕智能车间、智能工厂建设，研制应用于机车车辆关键系统及部件、高速道岔等工务装备、列控关键系统及部件等领域的智能制造系统及装备，优化制造流程，形成人机一体、集约高效的新型制造模式。建设高铁关键系统及部件试验检测平台，推动高速铁路关键设备第三方测试、中国标准动车组互联互通地面试验验证，提升高铁车辆、列车控制系统、移动通信系统（LTE-R）试验检测能力，满足新技术、新产品试验检测及认证需要。建立基础设施动态检测设备标定库标定线，提高检测设备的准确性和可靠性。建立高速列车用材料阻燃防火与环保性能评价实验室，完善防火安全设计和材料阻燃性能、环保性能评价体系。建设城市轨道车辆及关键系统试验检测平台，建立城市轨道交通测试实验室、全自动运行系统综合实验基地等，提高产品试验检测能力，扩大重点产品认证覆盖范围，构建检测认证技术服务体系，满足新产品开发及认证需要。

3.2发展高速智能绿色铁路装备

研制新一代时速600公里高速磁悬浮列车，搭建悬浮导向、车载供电等关键技术研发试验调试平台。研制智能高速动车组，推动自动驾驶控制系统、智能化调度指挥系统等关键技术装备产业化，形成具有国际领先水平和自主知识产权的产品。研制时速250公里等速度级别的中国标准动车组，打造系列化中国标准动车组。研制中国标准高速综合检测试验列车，开展新技术装备搭载试验，提升高速铁路动态综合检测能力。研制驮背运输专用车，提升车体、液压、电控、旋转等系统技术水平，满足公铁运输快速衔接需要。研制时速160公里快捷货车，突破棚车和集装箱平车等关键技术，完成货车型式试验及运用考核。研制混合动力机车，突破柴油与电池、液化天然气、网侧受流混合使用技术，实现示范应用。研制新型钢轨探伤车、钢轨打磨车、隧道与桥梁检测车、接触网智能检修作业车等铁路养修装备，形成批量生产能力。研发高速列车轴箱轴承，突破设计、制造、润滑、检测与试验、状态监测等技术，形成批量化生产能力。开发新型复合材料车体配套零部件、高均温性散热器等核心零部件及系统，推广先进制造工艺，开展型式试验及装车运用考核，提升供给保障能力。

结语

在历次工业革命的过程中，轨道交通装备始终走在科技前沿，不断融合同时期先进的研究成果，同时推动了新技术的工程化和产业化。进入“智能+”时代，轨道交通在智轨快运系统、重载机车智能驾驶、智能运维等领域开展了智能化应用的初步探索和实践，实现了在运输安全与高效方面的提升。未来，单体智能、群体智能和系统智能将成为轨道交通装备技术的重点演进方向，智能化的发展永无止境。

参考文献

[1]赵庆国.高速铁路产业发展政策研究[D].南昌：江西财经大学，2013.

[2]刁心宏.城市轨道交通概论[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[3]刘友梅．SS6B型电力机车[M]．北京：中国铁道出版社，2003．