2024世界交通运输大会

WTC2021 | 何华武:高铁发展成就与技术前沿

发布时间:2021-08-30 来源:中国公路学会

 6月16日举行的世界交通运输工程技术论坛(WTC 2021)开幕式主旨报告中,中国工程院副院长何华武院士就高铁发展成就与技术前沿做了精彩的报告。

 截至2020年底,中国铁路网营运里程14.6万公里,其中高速铁路网运营历程突破了3.8万公里,路网规模、质量得到了进一步增长和提升。现在日发送旅客量应该说不断地刷新记录,达到了1883万人次,这其中动车组日开行6700余列,发送旅客数量超过了一半,也就是说动车组和普通客车各占一半。中国在高速铁路工程建造动车组、列车运行控制、牵引供电、运营管理、安全防控等领域取得了一系列创新成果,形成了成套的技术和装备体系,水平步入国际先进行列,部分领域得到国际领先水平。快速发展的中国铁路,不仅促进了经济要素的快速流动,更将产业发展的脉搏广阔延伸,助推着经济社会高质量发展,极大提振了国人的民族自信心、幸福感。

                                       一、高铁发展主要成就
       中国高铁面对复杂的自然条件和运营需求,带来的挑战通过持续科技创新取得了非凡成就,推动着世界高铁工程科技的发展。
    (1)路基攻克季节性冻土、湿陷性黄土,有效控制形变、满足高速铁路沉降控制要求,实现跨不同地貌单位、复杂地质全线无砟轨道,超长的无缝线路,高速列车运行凸显了其高平顺、高稳定。
    (2)武汉天兴洲长江公铁两用斜拉桥、南京大胜关长江大桥,分别荣获第27届、第29届国际桥梁乔治·理查德森大奖。
    (3)广州南站、上海虹桥站等一大批大型综合客运枢纽、实现了多种交通方式衔接与融合,功能完善、换乘便捷、集疏高效,体现了一流水平。
   (4)在建的北京丰台客运站,首次研发普速、高速车场立体布置,6台12线,它分别衔接京广高铁和北京、南昌、京港方向,这个站型是世界铁路首例,设计理念与城市有机融合。
   (5)中国研发了CRTS三型板式无砟轨道系统,大量的运营验证了线路的高平顺、高稳定,以及减少维修工作量,从引进、消化、吸收再创新,形成完整的知识产权,可以走出去,研制形成不同速度等级,不同编组,不同配置,复兴号系列动车组运行阻力降低等多项指标,进一步得到了新的提升。   
   (6)2017年9月21号,京沪高铁“复兴号”动车组持续时速350公里,是世界高铁最高运行速度,运行品质受到了广泛的好评。
   (7)构建了高铁设施设备检测监测系统,实时采集移动设备和固定的状态信息,而且还构建了风、雨、雪、地震等自然灾害实时监测高铁运行,确保它的运行环境安全。
   (8)应用高速综合检测列车,高铁综合巡检车等,以及外部环境实施周期性的检测监测,利用运行动车组对轨道参数实时状态检测,就能很快反映出横向加速度。

                                    二、高铁发展主要技术前沿
     中国已经成为世界高铁大国,技术装备建设和应用达到了国际先进水平,部分还处于领先水平,目前研发的重点是推进高铁向智能化方向升级,支撑经济和社会更好发展。研发路径是从需求分析、蓝图设计、简洁方案到示范应用,示范应用有京张高铁,2022年北京冬奥会,京张高铁是重要交通设施保障工程,全长170公里,设计最高速段350公里/每小时,建设目标“精品工程,智能京张”,目前已在智能动车组、自动驾驶、下一代移动通信等方面取得了重要进展。
    (1)在工程制造方面,基于BIM技术,推进工程实景建模、协同设计、数字化施工、可视化运作,全生命周期的闭环管理。重点突破设施状态感知、分析处理和运维管理等技术,实现铁路工务设施预防性维修、故障诊断预警,主动运维和资产全生命周期管理。八达岭地下车站就用BIM模型来指导建设的。在动车组方面重点突破车载通信网络、最优节能控制,智能监控与故障诊断,智能导向安全等技术。
    (2)在列车运行控制方面,重点突破列车智能驾驶控制、移动闭塞、车车通信等技术。在牵引供电方面,构建智能牵引供电系统,实现供电设备设施远程监控、预防性维修,故障诊断预警,自愈重构和资产全生命周期等技术。在客服方面重点突破生物识别、可视化交互、环境感知、精准引导、信息融合、联运自主客运服务增技术,提升旅客出行体验。
    (3)在安全保障方面,重点突破基于全面感知的基础设施安全检测监测、动车组运行安全自动键控,多源高铁、自然灾害及侵限监测,基于GIS和大数据高铁预警反恐等技术,形成全方位一体化高铁安全保障体系。
    (4)在行车调度方面,基于每日调度28000余列客货列车运行,重点突破大数据存储与处理平台,复杂运营场景建模与推演,智能调度决策,行车调度指挥等技术,实现我们这张线网安全、速度、密度、质量效益并举的多目标。
    (5)在运输运营方面,基于双中心、双活架构的12306票务系统,重点突破客流动态预测、列车开行方案及运行图智能编制、多级票价收益管理全程测算、效益综合评估等技术,实现高铁路网高效运营。

                                                三、高铁发展主要技术方向
      针对目前我国规划设计施工建造的时速350公里轮轨高铁、时速400公里轮轨高铁进行智能化提升开展深入研究试验、系统验证、技术储备是必要的。国际交通为了填补轮轨高铁与航空之间的旅途空白,个别发达国家正在研发建造高速磁浮铁路,我国已建立轮轨高铁和航空为主的高速交通运输体系,为进一步推进“交通强国”,在这个过程中,研究时速600公路级高速磁浮是非常必要的。
        目前有三种技术:
        一是常导磁悬浮,该技术已经在上海浦东机场实现应用,全长约30公里,最高运行时速430公里,积累了大量运维经验。中车青岛四方机车车辆股份公司已完成了时速600公里常导磁悬浮列车样车研制,为后期研发提供了重要支撑。
        二是低温超导电动制式磁悬浮,采用车载磁体和路面线圈实现悬浮-驱动-导向功能,航空科工集团组织团队协作攻关超导电动制式列车,针对牵引制动技术,开展了一系列研发,实验性建设,首辆工程样车生产、型式试验等正在按序推进。
      三是高温超导钉轧制式磁悬浮,西南交通大学做了开创性研究工作,在2013年成功研制首台超导钉扎载人试验线,首台工程样车已经在今年初下线。
      日前,高速磁浮铁路研发相关方协同对不同制式高速磁悬浮及关键技术问题进行了论证,研判了技术经济可行性以及工程预可行性。