国家能源集团朔黄铁路2万吨级重型自动驾驶试验列车。受访单位提供
◎本报记者 卢成宽
重载运输是国际公认的铁路货运发展方向，代表了一个国家铁路货运的发展水平。 在人工智能赋能各行各业的当下，重型交通也迫切需要智能技术的加持。
近日，伴随着一声汽笛声，国家能源集团朔黄铁路2万吨重载自动驾驶试验列车成功驶入黄骅港站，并准确停靠在指定位置。 这标志着我国重型自动驾驶列车正式进入“全自动化时代”。
重型自动驾驶列车的研发背景是什么？ 2万吨级重载列车自动驾驶研发克服了哪些困难？ 未来重型自动驾驶列车的应用前景如何？ 日前，记者采访了相关专家。
重载铁路未来发展趋势
我国20世纪80年代开始发展重载运输。 虽然起步较晚，但发展很快。 目前，我国重载铁路整体运输能力位居世界第一，重载运输多项技术指标全球领先。
“但长期以来，作为重型运输核心的车载控制系统并没有完全拥有自主知识产权。” 国家能源集团朔黄铁路机车分公司机车动力管理中心主任侯野介绍说。 黄铁积极响应建设交通强国的号召，瞄准世界一流交通企业的宏伟目标。 2019年立项2万吨级重载列车自动驾驶技术开发项目。
同时，重载列车自动驾驶研究也是国家能源集团朔黄铁路面临的现实需求所决定的。 作为我国西煤东运第二大运输通道，朔黄铁路是我国第二条重型铁路，定期开行2万吨级重载列车。 2021年，朔黄铁路创下运输量3.64亿吨的纪录，为国家能源运输安全做出了重大贡献。
但朔黄铁路线路条件复杂，尤其是西线，主要为山区铁路，以桥梁、隧道连接。 条。 “重载列车载重大、编组车辆多、运距长，在如此复杂的线路上运行时，列车动力性能相对复杂，容易产生纵向冲量，增加了列车断钩、脱钩、脱线等安全隐患，因此对乘务人员的机车操作技能提出了非常高的要求。 侯爷介绍道。
自动驾驶技术可以使重载列车实时规划列车最优目标速度曲线，控制列车以最优速度平稳运行。 是提高运行一致性的有效手段，也是未来重载铁路技术发展的趋势。
“因此，我们必须加快重型列车自动驾驶的研发，让自动驾驶技术尽快应用于重型交通。” 侯野强调道。
核心控制系统实现国产化
付出就有收获！ “经过近四年的研究，我们成功了！自动驾驶试验列车的核心控制系统已实现国内自主。” 侯爷说道。
谈及2万吨重载列车自动驾驶技术的发展历程，国家能源集团朔黄铁路机车分公司机车动力管理中心工程师白建岭感慨万千：“总体来说，我们在空白中探索，在曲折中前行。从全球范围来看，重载铁路自动驾驶的研究成果还比较少见，2万吨级自动驾驶重载尚无先例。 ——拖火车，用“摸着石头过河”来形容最贴切。
“朔黄铁路2万吨级重载列车的特殊性，表明该项目的研发一定是个难题。与其他量级的重载列车不同生活网资讯，朔黄铁路的动力性能更加复杂……、运行场景更加复杂，所以在测试2万吨级列车时，我们需要有更多的测试项目、更全面的安全预期、更深入的综合考虑。” 白建凌解释道。
2万吨重载列车载重量大，自动驾驶系统不具备空转、滑行的感知和抑制功能。 空转后，主要依靠人工干预来抑制空转和打滑。 现有的附着力控制很难满足朔黄铁路复杂的要求。 线路要求。 因此，如何优化自动驾驶系统的怠速和滑行策略，成为项目组必须攻克的难题。
“由于时间紧、测试任务重，大家始终处于紧张状态。经过连续6天的夜战，从策略生成，到模拟验证，再到上线测试，只用了近一周的时间就完成了计划。一个月的时间工作量”。 白建灵说道。
“上线测试前夕，如何模拟雨雪湿滑线路环境，成为摆在大家面前的一道难题。目前国内还没有实现这一功能的设备，必须在技术上有所突破。”空格处。” 白建岭回忆，当时项目组不断攻关，利用现有条件发明了一种简易轮轨附着环境模拟装置。 自动驾驶测试现场应用后，测试达到了预期效果。
将发挥表率作用
尤其令人兴奋的是，本次测试结果表明，在智能控制方面，2万吨重载自动驾驶列车实现了列车100%自动控制，全程运行平稳，并在该站准确且准时。
“为了实现列车100%自动控制，我们突破了自动启动技术、自动目标速度规划技术、自动跟随控制技术等一系列关键核心技术。” 国家能源集团朔黄铁路机车分公司技术部部长郭伟说。
所谓自动启动技术，是指自动驾驶系统能够自动识别当前位置和坡度，整合列车当前状态，实时计算列车当前阻力，自动施加匹配牵引力，并通过动态数据拟合得到最佳牵引力加载策略，实现自动驾驶的平稳启动。
目标速度自动规划技术是指通过自动驾驶实时采集列车运行状态参数，确定各种因素对列车运行速度的影响程度，综合运行线路、运行时间、速度等要求和火车本身的特点。 基于正点和节能的原则，结合运行规范、列车动力学约束和优秀的驾驶员操作体验，实时在线计算和规划最优控制运行曲线。
“根据列车规划的目标速度，我们还研发了目标速度自动跟随控制技术，采用智能控制算法，实时动态计算，准确预测列车未来运行状态，充分考虑车钩应力的变化，实时动态调整控制指令，减少攻击性加速和不必要的调速制动，使列车瞬时速度实时响应线速度要求，提高列车安全质量。列车运行，确保列车安全稳定。” 郭威说道。
此外，项目组还研发了自动精准停车控制技术，并根据列车运载货物的载重和种类，探究了影响列车运行平稳性的主要因素。
在侯野看来，重载列车自动驾驶是铁路智能化发展的必由之路。 行车标志着我国掌握了2万吨级重载组合列车智能控制关键核心技术，对我国智慧重载铁路建设具有示范和引领作用。
“接下来，这项技术也将在全国主要重载铁路线路上推广，推动重载铁路技术创新取得更多突破。”侯野说。
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