穿山越海、跨越天塹，歷經6年建設，我國首條設計時速350公里的跨海高鐵——福廈高鐵不久前開通運營，中國高鐵正式邁入“跨海時代”。

數(shù)字化仿真、智能傳感、智能分析……作為我國智能鐵路最新科技成果的集成化應用，福廈高鐵是繼京張高鐵、京雄城際之后建成投用的又一條智能高鐵。

智能建造 打造“數(shù)字孿生”

【資料圖】

福建，自古就有“八山一水一分田”的說法。在重巒疊嶂的八閩大地打通隧道，還要以極高時速跨越大海，福廈高鐵面臨著“山”“海”雙重挑戰(zhàn)。

如何在各種復雜的自然地理環(huán)境中選線選址?設計團隊運用空天地一體化測繪技術，實現(xiàn)了設計控制要素自動解譯與精準提取，結合收集的各類選線控制因素錄入系統(tǒng)，進行三維智能選線，為福廈高鐵建設選出一條綠色經濟的線路。

盡管如此，選出來的線路仍然是“只堪圖畫不堪行”。“正線橋梁84座、隧道29座，橋隧比高達85.1%。”東南沿海鐵路福建有限責任公司副總經理吳建華介紹，福廈高鐵全線途經高風險隧道4座，存在淺埋偏壓、涌水涌泥、斷層破碎帶等不穩(wěn)定因素。同時，特殊橋跨多，結構形式新穎復雜，主跨150米以上特殊結構達14聯(lián)。

BIM(建筑信息模型)技術的應用，為福廈高鐵穿山越海帶來了可能。設計團隊在虛擬世界構建了一個數(shù)字地面模型——福廈高鐵的“孿生兄弟”，被稱為“數(shù)字孿生”。這個虛擬的高鐵模型不光外形像，連里面的“血管”和“神經”都能夠分層展現(xiàn)，甚至可以模擬施工全過程。

BIM技術在鐵路建設中的全線全專業(yè)應用，在我國跨海高鐵建設領域尚屬首次。“福廈高鐵實現(xiàn)了全線橋梁、路基、隧道、站場、接觸網與軌道、立交道路的模型構建，提供了77處立交道路與7處站場概念模型的構建，精準預測了施工中可能發(fā)生的1000多個問題，從一開始就自帶‘智慧基因’。”中鐵第四勘察設計院集團有限公司福廈高鐵BIM總設計師孫澤昌說。

從圖紙上的筆畫線條到現(xiàn)實中的鋼筋水泥，福廈高鐵“立了起來”。9月28日，伴隨著列車首發(fā)的一聲長長汽笛，福廈高鐵實現(xiàn)了從“規(guī)劃圖”到“實景圖”的愿景。

智能調度 運籌千里之外

10月11日，走進福州動車段福州南動車二所，在嶄新的檢修庫內，4列底色銀灰、車身繪有紅橙黃三色“飄帶”的“復興號”智能動車組列車依次排開，氣勢非凡。

作為福廈高鐵動車組的檢修基地，福州動車段調度應急指揮中心擔負著列車運行的指揮、開行計劃與組織、車流調整，被稱為“神經中樞”。

中國鐵路南昌局集團有限公司福州動車段調度應急指揮中心主任郝旭介紹，福州南動車二所是福建區(qū)域最智能化、數(shù)字化的動車所，在全國動車所中首次采用全流程、全方位、全智能的動車組智能運維綜合管理平臺。平臺面向動車組運維全領域，整合既有系統(tǒng)資源，打破系統(tǒng)分散、信息孤島現(xiàn)象，實現(xiàn)信息共享。

“涵蓋動車組畫像、技術管理、關鍵作業(yè)過程監(jiān)控、故障應急處置等系統(tǒng)的綜合管理平臺，為動車組運維提供多層次、多視角、多場景的決策支持，讓調度員運籌三尺之間，調度千里之外。”中國鐵路南昌局集團有限公司福州動車段技術科工程師陳錦熙說。

福廈高鐵的智能調度還體現(xiàn)在列車上。陳錦熙是“復興號”智能動車組列車的一名隨車工程師，與傳統(tǒng)的高鐵動車相比，他感覺最大的變化是福廈高鐵隨車應急調度更安全、更方便、更高效。

“以前，一個人要盯著好幾個監(jiān)控屏，且監(jiān)控屏都是數(shù)字代碼，一串代碼代表一個列車某方面的運行狀態(tài)。如果出故障了，我們要根據代碼去查找相對應的問題進行檢修，耗時耗力。”陳錦熙說，如今，“復興號”智能動車組列車在監(jiān)控室配備了智能監(jiān)控屏，將以往多個監(jiān)控屏的軟硬件功能集成到一個觸摸屏上，用直觀的圖像顯示方式監(jiān)控整個列車狀態(tài)。

據介紹，調度中心通過運維系統(tǒng)，結合“復興號”智能動車遍布全車各個角落的2500多個傳感器，能夠實時采集千里之外線上動車組1500余項運行信息。在列車運行過程中，子系統(tǒng)傳來的數(shù)據超出正常波動范圍時，系統(tǒng)不僅會自動預警，而且人工智能系統(tǒng)能根據預設安全策略做出判斷和決策，構成動車組運維全方位、無死角的安全監(jiān)測“天網”。

智能保障 護航跨海高鐵

6月28日，在福廈高鐵湄洲灣跨海大橋，搭載新技術部件的新一代CR450動車組試驗列車以單列最高時速453公里、雙向兩列相對交會最高時速891公里運行，跑出高速度。

如何在強風強腐蝕的海洋環(huán)境中保障列車安全高速通過跨海大橋?福廈高鐵綜合應用智能傳感、物聯(lián)網、云計算、地理信息、衛(wèi)星導航等現(xiàn)代信息技術，建立了完整的大跨橋梁與軌道一體化健康監(jiān)測系統(tǒng)，研發(fā)了集群式橋軌綜合監(jiān)測管理平臺。

“通過24小時實時監(jiān)測管理平臺，我們可以對橋軌結構運營期間各項參數(shù)進行實時監(jiān)測、動態(tài)分析、快速診斷，為大橋運營管理和養(yǎng)護提供科學依據，提高橋梁結構的可靠性、使用性、耐久性。”中鐵第四勘察設計院福廈高鐵橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設計負責人梁金寶說。

據介紹，高鐵“四電”工程是福廈高鐵“橋軌一體化”健康監(jiān)測系統(tǒng)的重要抓手，相當于人的經脈、眼睛、體能和神經，共同為高速奔跑的列車提供動能及指引。

中國鐵建電氣化局項目技術負責人李凱介紹，這組由自動立桿設備、自動腕臂機器人、恒張力放線等組成的智能裝備，僅需七八個操作人員就可以完成以往幾十乃至上百人的工作量，一改往日接觸網工高空鋪網的人海戰(zhàn)術。

通過自主行走的檢測機器人，技術人員可快速準確采集接觸線高度、拉出值、坡度等幾何參數(shù)，清晰識別線路接觸網零部件狀態(tài)，讓高鐵跑得更穩(wěn)。

為了應對沿海地區(qū)臺風、強降雨等惡劣天氣給鐵路設備帶來的不良影響，福廈高鐵還通過高鐵災害大數(shù)據分析應用，實現(xiàn)了對關鍵氣象災害的風險識別和精細化預警，進一步提升了鐵路防災減災能力。