电气化铁路装上“数智引擎”

何 亮

复兴号列车穿行在拉林铁路林芝段。新华社记者 丁增尼达摄

电气化铁路，是现代化铁路运输的重要标志，国家交通基础设施现代化的重要体现。

1975年7月，宝成铁路电气化工程全部建成，新中国第一条电气化铁路诞生，拉开了中国铁路现代化的序幕。半个世纪过去，从图纸上的工笔勾勒，到数字孪生技术的多维呈现；从工人手工架线，到智能机器人自动化作业……在数智技术加持下，中国铁路驶入崭新发展轨道，一条条电气化“钢铁长龙”在神州大地“贴地飞行”。

截至2024年底，全国铁路营业里程已达16.2万公里，其中电气化铁路超12万公里，电气化率达75.8%。飞驰的电气化铁路背后有怎样的“数智密码”？

简统化促进智能化

“现代化铁路发展的关键，在于‘四电’建设。”中国工程院院士、中国铁道学会原理事长卢春房分析，由通信、信号、电力、电力牵引供电组成的“四电”，是高铁的动力源和神经中枢。而技术标准，则是其重要支撑。

多年来，中国中铁电气化局集团有限公司(以下简称“中铁电气化局”)在牵引供电、接触网系统、智能装备等核心领域持续攻关，构建了一系列具有完全自主知识产权的关键技术体系，并向智能建造快速迈进。

铁路接触网系统是电气化铁路的核心供电设施。此前，我国铁路接触网多采用德、法、日等多国多种制式，型式多样、种类庞杂。2015年，中国国家铁路集团有限公司立项课题，中国铁路设计集团有限公司主持、中铁电气化局主要参与研制，新型简统化接触网系统应运而生。

简统化，即接触网零部件及安装“简单统一标准化”，达到统一技术参数、统一并简化装备结构形式、统一并减少零部件种类、提高关键零部件服役性能的目的。与传统结构相比，简统化接触网腕臂零部件在数量上减少39%、螺纹副减少57%、紧固力矩种类减少50%，产品制造的稳定性、零部件集成度全面提高，可满足高铁供电系统运行要求。

简统化为智能施工装备提供了统一的接口标准，为自动化设备提供了兼容基础。在中铁电气化局技术人员持续攻关下，具有完全自主知识产权的接触网隧道自动定位测量仪等设备成功研发，达到国际先进水平。

接触网吊柱是电气化铁路接触网系统中的关键部件，其功能之一是确保隧道内接触线与受电弓稳定接触。以往安装接触网吊柱，均采用传统全站仪进行定位，耗费人工多、测量误差较大，影响后期供电质量。接触网隧道自动定位测量仪解决了这一难题。它通过激光传感器实时测量仪器与被测物体的距离，再将采集数据进行处理并上传至手机终端，实现数字电路集成化、测量计算功能自动化。

在川青铁路青白江至黄胜关段建设过程中，这一设备大显身手。中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司川青铁路镇黄段项目总工程师张跟宏告诉记者，接触网隧道自动定位测量仪有效提升了接触网施工效率和安装精准度。

全场景适应力增强

当前，我国电气化铁路正向更高速度迈进，对“四电”系统技术标准体系提出了更高要求。中铁电气化局总工程师林云志说，中铁电气化局正成体系开展更高速的牵引供电系统研究，不断推进智能装备、数字化技术以及数据平台等智能建造技术应用，全力以赴打造智能高铁新标杆、世界高速铁路新标杆。

事实上，电气化铁路从机械化走向智能化，不仅体现在速度的提升，更在于对复杂环境的强大适应力。在高寒、高温、高湿、高海拔等多种极端自然条件下，中国标准电气化铁路实现了从容应对。

拉林铁路是全球海拔最高的电气化铁路，穿行于雪域高原，最高海拔达3650米。中铁电气化局进行一系列技术创新，包括研发高原适应设备、智能远程控制系统等，实现拉林铁路在高原复杂环境下的安全稳定运行。该铁路全线牵引变电所采用无人值守加远动控制系统，2300公里以外的西宁工作人员，动动手指便可完成工作任务。

从山区高铁贵南高铁，到戈壁沙漠铁路格库铁路，再到大风沙铁路兰新高铁，我国电气化铁路在数智技术赋能下，正形成覆盖全地形、全气候、全场景的能力，不断积累复杂环境下电气化铁路建设的经验。

智慧运维升级保障

电气化铁路投用后，运维成为其高效运转的一大关键。包括“四电”系统在内，全专业、全路段的运维耗费大量人力。

为加强铁路运维成效，中铁电气化局建成多专业集成的智慧运维大数据平台，利用大数据、5G、云计算、无人机、图像识别系统和智能化装备等新手段，大幅提升铁路安全运维保障能力。

林云志告诉记者，较以往运维模式，智慧运维大数据平台具有“四个20%”的优势，即牵引供电设备管理降低运维成本20%、牵引供电设备故障率降低20%、设备大修期延长20%、接触网零部件寿命延长20%。

从高铁供电维护来说，接触网悬挂状态检测监测是其中最关键、最直接的环节。它的检测图像数据，直观展现了接触网缺陷，是消除缺陷和安全隐患的得力助手。中铁电气化局研发的高速铁路4C视觉智能分析系统，采用智能识别、工业算法、知识图谱等多技术融合方式，实现了在海量数据中快速获取有效信息的功能，有效提升了高铁运行安全水平。

此前，对高铁接触网隐患的检测，往往需要具有6—8年经验的检测工程师，靠肉眼对每年超100万张采集照片进行分析判断。有了智能分析系统，高铁接触网的故障隐患检测改变为“智能识别+人工复核”形式，实现了接触网零部件松动、缺失等1300余种隐患缺陷的高精度、高效率检出，比传统检测方式发现隐患数量提升10倍、分析效率提升20倍以上。

铁路牵引变电所辅助监控系统也为铁路运维无人化巡检带来变革。

“过去，我国铁路牵引变电所除综合自动化系统外，还设有视频监控、安防、门禁、环控、火灾报警、消防监控、在线监测等系统，但各系统未完全实现信息共享、互动联动、后台可视化运行管理，无法适应无人化发展的需要。”林云志说。

现在，牵引变电所辅助监控系统基于复杂场景下的机器视觉识别技术，通过整合视频巡检、安全防范、环境监测、火灾报警、动力照明控制及在线监测等子系统数据，实现智能化巡检和运维决策支持。该系统已在多个项目投入使用，安全高效地完成所内设备运行状态监测及巡检等工作。

50年间，中国电气化铁路不仅加速了人流物流的畅通，也成为国家现代化发展的加速器。一代代电气化建设者接续奋斗，用智慧和汗水绘就纵横中华大地的铁路网络，推动中国铁路迈向智慧化、智能化。