京张高铁智能化惊艳世界

　　6月12日上午，在北京北站外的京张高铁清华园隧道进口，随着最后一组500米长钢轨精准落位，京张高铁历时7个月紧张铺设，完成了全线铺轨，初露峥嵘。

　　京张高铁是京津冀协同发展的重要基础工程，是北京冬奥会重要交通保障设施，被誉为中国铁路发展“集大成者”、智能高铁示范工程。

　　智能系统提高效率

　　京张高铁全长174公里，起自北京北站，途经清河站、昌平站、八达岭长城站、东花园北站、怀来站、下花园北站、宣化北站、张家口站。从北京北站引出后，京张高铁就钻进了清华园隧道。

　　“清华园隧道全长6公里多，是目前国内位于城市核心区，穿越地层最复杂、重要建筑物最多的国铁单洞双线大直径盾构高风险隧道。”项目负责人赵海涛说，整个隧道穿过近90条城市管道线路，施工过程必须保证精准无误，否则就会影响城市生活。

　　清华园隧道是京张高铁唯一采用盾构法施工的隧道，建造过程中，盾构机架在两条钢轨上，工人操作遥控装置，将零件平稳运输到指定地点进行拼装，整个系统全部实现机械化作业，环环相扣，严丝合缝。借助盾构机，整个隧道施工像外科手术一样精准，既保护了历史遗迹，又不打扰城市生活。

　　项目部副总工程师刘磊则担负攻坚任务，他介绍说：“为使施工和管理更智慧，使隧道在极端复杂的地下环境中自由穿越，我们投入力量开发可视化智慧施工系统。”

　　这一系统包括施工参数、过程监测、地质预测等，实现全过程可视化动态管理。每一个盾构机搭载了几千个传感器，都具有感知、修正和自动调节的功能，设备状况、地下工作情况等数据，都直接上传到中铁十四局集团的全国大盾构数据指挥中心，盾构专家24小时提供远程监控和技术服务。刘磊说，智能检测可以随时对海量数据进行处理分析，使风险始终处于可控状态。

　　在铺轨过程中，面对铺轨作业标准高、交叉作业面多、30‰长大坡道给铺轨施工带来的巨大挑战，京张城际铁路有限公司不断优化方案和资源配置，创新施工工艺，改造机械设备，应用智能机器人检测，采用机械化、自动化铺轨机组和施工信息化等手段，大幅提高了轨道精度和施工效率。中铁三局还引进、研发各种先进的设备和技术，实现了指挥中枢信息化和智能化，质量追溯全生命周期智能化等，为工程建设提供了科技支撑。

　　京张高铁全线轨道铺通是京张高铁建设施工的标志性节点，后续将继续通过科技手段，全力推进轨道精调、“四电”（供电、通信、信号、电力）设备安装及调试等，为下一步静态验收和联调联试奠定坚实基础。

　　智能设备攻克难题

　　京张高铁离不开工程师们设计出的“黑科技”装备。如“多面手”“千里眼”和“顺风耳”一样的多种设备频频亮相，为京张高铁的建设开启了“科技大片”的既视感。在建造、维护、管理、安全等流程上，创新的智能化土壤孕育了京张高铁高科技基因。

　　2019年3月2日，在中铁电气化局京张高铁站后“四电”工程施工生产推进会上，两名工作人员将管材及所需零件送入接触网腕臂自动预配平台，测量腕臂长度，切割管材、分拣料头、转移管材，寻孔定位并套上零部件紧固，5分钟一气呵成，自动完成作业。

　　“该预配平台利用机器化减人，将原来12名操作人员配备要求降低到4人，实现了‘分散加工集中干、空中作业地上干、现场施工工厂干’等转变，极大地提升了接触网腕臂预配平台的安全、精准效能。”中铁电气化局四电工程电气化项目部预配中心负责人陈晓说道。如“多面手”一样，接触网腕臂自动预配平台实现工厂化生产。它在满负荷状态下完成每天近200组腕臂预配，预制出来的每一根腕臂的技术标准误差都控制在1毫米之内。

　　东花园隧道位于河北张家口市，在施工工程中，及时检测降水情况十分重要，工程师设计出如“千里眼”的系统，完美地化解了这一难题。东花园隧道紧邻康西草原、官厅水库、野鸭湖国家湿地公园，日最大涌水量达35.4万立方米，防渗水成为设计的重难点。中铁十八局与西安交通大学、北京交通大学合作，研发“自动控制降水与预警”系统与“深孔测斜”监测项目，把“眼睛”安在深水基坑中，联合边坡稳定性安全监控软件，实时监控降水情况。

　　同样位于张家口市的正盘台隧道，则运用像“顺风耳”一样的装备解决了安全问题。该隧道全长近13公里，属单洞双线隧道，是崇礼铁路最长隧道。隧道内部信号常常无法连接，给施工带来了极大安全隐患。铺轨施工相关负责人介绍，他们开发了应用智能工程运输指挥系统，使用电子防护器，研发了隧道内工点与施工车辆以及施工车辆间的接近报警系统，解决了隧道铺轨施工过程中信息不畅等问题。

　　此外，还有新型材料机器人喷涂防水，提高喷水效率，解决喷涂厚度不均等问题；AR辅助施工智能安全帽实时传送施工推进现状，搭建信息化沟通轨道；在京张高铁官厅水库特大桥投入使用的集水槽安装安全操作平台，完美贴合大桥梁体翼缘板的外部结构，使得操作更加方便自如，又很好地保护了水资源。

　　智能运营惊喜可期

　　据中国铁道科学研究院集团有限公司（铁科院）专家介绍，自动驾驶车载设备收到计划后，根据动车组当前的位置，计算出控制动车组运行的控制速度曲线，自动控制动车组加速、运行、减速、停车、开车门等。2018年6月至9月，自动驾驶设备顺利通过所有风险测试，可确保行驶安全。自此，京张高铁将可以实现有人值守的无人驾驶。

　　“这是世界首次，在350公里的时速下模拟一个最好的司机，用算法开出一条安全、节能、高效的列车。”中铁设计京张高铁信号设计负责人王东方说。

　　在京张高铁的智能化运营中，最亮眼的莫过于列车的全自动驾驶设计。列车的自动驾驶系统基本能达到和地铁一样，不同的是速度。与地铁相比，高铁的速度更快、线路更网络化、运行环境更复杂。地面调度中心先规划准确的运行计划，通过传输网络发送至列车自动控制系统的地面设备，再通过铁路移动通信网，移送动车组上的自动驾驶车载设备。

　　基于北斗卫星和地理信息系统技术，京张高铁为建设、运营、调度、维护、应急全流程提供智能化服务。线路实时“体检”系统，可以将全线每一个桥梁、车站，每一处钢轨通过传感器连接至电脑。零件是否老化，路基是否沉降，照明是否损坏，都能一目了然。

　　“未来，京张高铁10个车站将有同一个‘大脑’。”中铁设计京张高铁智能工程化设计总体负责人李红侠说。通过这个“大脑”，工作人员在控制室就可以实现客站灯光、温度、湿度等设备管理、应急指挥等。