專訪中車長客專家張國芹：各國高鐵智能化發展很快，我們要做技術引領者

【文/觀察者網 李煥宇】列車上不倒的硬幣、春運前整裝待發的“陸地航母”、以及有着完全自主知識產權的“復興號”……

高鐵，已成為中國的一張“名片”。

復興號 圖片來源：中車長客

但時代不會讓人們躺在功勞簿上。隨着5G、大數據、人工智能等技術的應用，高鐵領域已經出現了一條的新的賽道——智能高鐵。德國、日本、法國等老牌鐵路強國無一不進行了戰略層面的佈局。中國當然不能落後，作為“復興號”的誕生地——中車長春軌道客車股份有限公司（以下簡稱中車長客）在這一塊上自是當仁不讓。

2021年中國品牌日（5月10日至12日）前夕，觀察者網參加了由國務院國資委新聞中心組織的“走進新國企業·智能製造”大型採訪活動，與新華社、科技日報等16家媒體一起走進中車長客。

有着15年研發工作經驗的中車長客專家，“復興號”京張高鐵智能動車組電氣系統負責人張國芹接受觀察者網的專訪，向我們詳細介紹了中國的智能高鐵。

現場圖片 圖片來源：觀察者網

智能高鐵如何智能？

目前，由中車長客研製的時速350公里“復興號”京張高鐵智能動車組（CR400BF-C）已於2019年開始在京張線上投入使用。

負責“復興號”京張高鐵智能動車組電氣系統設計的研發團隊是一支女設計師比例達到60%的年輕隊伍，據她介紹，現階段的中國智能高鐵屬智能型動車組1.0型，她們在對高鐵進行智能化設計的時候主要考慮的是三個方面。

張國芹（左三）和同事、媒體人員在智能動車組車廂裏

首先是智能行車。即在車輛行駛過程當中，利用自動駕駛、導航定位、環境感知等技術，確保車輛運行更安全、自動、準點、節能，提高車輛的應急處置能力。以她們研發的京張線為例，車上的安全監測系統可以精準檢測車輛部件的安全性；地震預警系統可以在附近發生地震時為車提供應急處置；應急牽引系統則是藉助動力電池技術，可以在鐵路接觸網失效的情況下讓列車憑自身動力運行到最近的車站。

然後是智能服務。她們希望能夠讓旅客在乘車時，從感觀、視覺、乘坐舒適性體驗能有一個不容易被察覺，但是又很舒服的一個提升。為此團隊採用了智能感知技術和變頻空調，進行燈光顏色、車窗顏色、温度、壓力波和噪音等方面的調節，涉及感官的方方面面。以八達嶺站為例，該站深102米，有着1.1萬帕的壓差，當列車高速駛過時，人耳會有類似飛機起飛時的感覺。空調設計團隊通過優化壓力調節，可以使車內壓力能夠在過站期間有一個緩慢的變化，使人耳的感受不那麼明顯。

另外她們還會在信息推送上給乘客一個便利的引導，藉助智能交互終端，方便乘客在屏幕或手機投屏等方式觀看影視、娛樂的同時能夠瀏覽到必要的列車信息。除此之外還有WIFI拓展業務、5G直播等技術，總之就是利用這些技術應用，有效提高人和車的互聯能力，提高服務效率和乘務管理質量。

最後的智能運維就是旅客看不到的領域了。這是由列車、地面、車地數據傳輸三個部分構成的數據交互和共享系統。它會打通用車單位跟零件供應商的研發、實驗、運行和維護數據，進而實現車輛關鍵部件的評估，診斷部件狀態，實現故障的精確定位，併發出必要的預警，對預測結果進行大數據的積累。

在京張線上行駛着的智能高鐵 圖片來源：中車長客

智能化並非空中樓閣

這些設計並非憑空想象，張國芹表示，我國自主研發的“復興號”高速動車組作為全球首個以350公里時速進行商業運營的高速列車，其持續穩定的運行本身就是列車的自動化水平和安全運營水平達到一定層次證明。

在這個基礎上，中車長客團隊自主研發了高鐵智能化所需的傳感器、配件、軟件。單就安全檢測系統，京張高鐵智能動車組就要加裝168個振動傳感器，除此之外的空調、噪聲監測等功能也全都需要加裝傳感器，全車最終的監測點多達2700個，比之前的高速動車組多了200-300個，而每個監測點往往需要不止一個傳感器，全車的加裝量可想而知。

京張高鐵智能動車組在列車內裝上已經有了品質的提升，不過若從車廂的大小和外觀上看的話同其他復興號並不會有多大區別。全車最主要的外觀變化在於車頭，通過藉助鷹隼造型的仿生學設計，可使車頭降阻14%，節能7%-8%。

張國芹表示，中車長客現在京張高鐵智能動車組是智能型動車組1.0型，以利用智能化技術提高自動化、集成化、方便旅客、提升安全性為主，後面還有很大的發展空間。比如讓列車實現自主學習迭代，那樣就是智慧列車了，當然，這個過程有一條很長的路要走。

中車長客的列車運維平台 圖片來源：中車長客

把速度拉到350的智能高鐵，全球獨一檔

張國芹表示，放眼全球，各國的高鐵智能化發展都很快，比如利用5G通信技術、安全保障、行程服務等，而她們團隊在設計中國智能高鐵時就暗自定下目標，要實現技術引領，造出最好的車，帶來最大的便利,“滿足人民日益增長的對美好出行的需求”。

從目前來看，在時速350公里並投入應用這一檔，中車長客乃至整個中國高鐵領域的優勢的是很大的，尤其是在自動駕駛和應急處置這一塊。她指出，我國環境變化多端且大負荷的高鐵網絡為她們積累了豐富的時速350公里高鐵運營經驗，這是其他國家沒有的。比如一列車從哈爾濱開到廣州，一路上相當於一直在做温度交變實驗，暴露出的問題相當於寶貴的實驗經驗，能夠讓她們有積累並發展下去。

張國芹表示，中國高鐵仍需要加強基礎研發領域的投入，這一點非常重要。隨着我國向更高性能的列車發起挑戰，以智能高鐵全壽命週期管理為目標，需要摸索清楚在中國高鐵在實際運營條件下零部件和各系統的運行規律，國際上也沒有類似的研究先例，這也意味着，中國高鐵只有自主創新這一條道路可走。

中車長客的高速列車系統集成國家工程實驗室於2010年投入使用，是開展軌道車輛整車及關鍵部件基礎技術、仿真分析、試驗驗證的研發機構，建設有整車聲學、碰撞吸能、電磁兼容等32個試驗枱（室），和1個數據處理中心，實現了軌道車輛領域IEC61133標準要求的整車型式試驗能力的全覆蓋。

中車長客的國家工程實驗室 圖片來源：中車長客

這個時代在推動着中車高鐵人前進

回首過去，憑藉着在實踐上獨一無二的優勢，中國高鐵走出了一條獨特的自主化道路。

比如在設計“復興號”時，中車長客希望能把列車上分散分佈的幾個高壓部件集中在一起，並進行降噪處理，她們一開始用了一種帶孔洞的隔音材料，結果在試驗過程中高壓箱放電發出巨響，原來是隔音材料有吸水性，使得在冷凝水環境下隔音材料形成了導電通道放電了。

張國芹以此為例稱，有些東西不用它，認知是想不到的，所以只有通過不斷地實踐，才能發現問題，解決問題，找到平衡點，而團隊的設計水平也會在這一過程中得到提高。

總體來看，中車長客的自主化探索可以將2017年“復興號”中國標準動車組上線運行作為重要節點。 列車具有完全自主知識產權、達到世界先進水平，在254項重要標準中，中國標準佔84%。。

當然，中車長客乃至中國高鐵在自主化上的巨大成就少不了像張國芹這樣一線研發人員的巨大付出。在接受採訪時張國芹就透露過，目前因為處於出車關鍵期，因此在車間呆到凌晨是常有的事。

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