里程超12萬(wàn)公里，電化率達(dá)75.8%
電氣化五十載，中國(guó)鐵路領(lǐng)跑數(shù)智化(大數(shù)據(jù)觀察)
半個(gè)世紀(jì)，滄海桑田。
1975年的秦嶺深處，寶(雞)成(都)鐵路全線完成電氣化改造，我國(guó)第一條電氣化鐵路誕生，拉開我國(guó)鐵路現(xiàn)代化的序幕；
2025年的成都平原，工程師們正加緊研制時(shí)速400公里的牽引供電系統(tǒng)，為CR450動(dòng)車組投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)做準(zhǔn)備，有望樹立世界高速鐵路新的商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)速標(biāo)桿。
從無(wú)到有、從普速到高速、從傳統(tǒng)到數(shù)智，“電氣化”成為觀察中國(guó)鐵路發(fā)展的一個(gè)視角。數(shù)據(jù)顯示，截至2024年底，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程16.2萬(wàn)公里，其中電氣化鐵路里程超12萬(wàn)公里，電化率達(dá)75.8%。
電氣化進(jìn)程逐步加快
電氣化鐵路，是指采用電力作為牽引動(dòng)力運(yùn)行的鐵路。高速鐵路就是電氣化鐵路的一種。電氣化鐵路的核心要素之一，就是以電力供電、牽引供電、通信、信號(hào)為主要內(nèi)容的四電系統(tǒng)。
“作為電氣化鐵路的動(dòng)力來(lái)源和神經(jīng)中樞，四電系統(tǒng)是現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的關(guān)鍵?！敝袊?guó)工程院院士、原中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)盧春房說(shuō)。
相較于依靠?jī)?nèi)燃牽引的非電氣化鐵路，電氣化鐵路有何優(yōu)勢(shì)？
首先，動(dòng)力更強(qiáng)。中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)電氣化委員會(huì)秘書長(zhǎng)許建國(guó)介紹，改造前的寶成線寶雞至秦嶺區(qū)段，列車上坡需使用3臺(tái)蒸汽機(jī)車，前拉后頂才能牽引950噸重量；電氣化改造后，同樣使用3臺(tái)電力機(jī)車，牽引重量可達(dá)2400噸。
貨運(yùn)方面，如今我國(guó)重載電氣化鐵路單機(jī)牽引重量可達(dá)5000噸，大秦鐵路實(shí)現(xiàn)了1萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸重載列車常態(tài)化開行?？瓦\(yùn)方面，16節(jié)編組高速動(dòng)車組列車牽引重量可達(dá)900噸左右。
再者，速度更快。非電氣化運(yùn)營(yíng)時(shí)的寶成線，列車運(yùn)行時(shí)速僅有20至25公里；如今，復(fù)興號(hào)CR400動(dòng)車組商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)速可達(dá)350公里。電氣化鐵路牽引力更強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了更高的持續(xù)速度，從而大幅提高了運(yùn)輸能力。
此外，更加環(huán)保。“相比內(nèi)燃機(jī)車，電氣化鐵路運(yùn)行時(shí)沒(méi)有廢氣、煙塵，對(duì)空氣無(wú)污染?！敝需F電氣化局總工程師林云志說(shuō)，電氣化鐵路的噪聲也較小，特別是通過(guò)長(zhǎng)大隧道時(shí)，優(yōu)點(diǎn)更為顯著，不僅改善了司機(jī)的工作條件和旅客的舒適度，還大大控制了對(duì)沿線地區(qū)的噪聲污染程度。
回望電氣化鐵路從無(wú)到有的歷程，每一步都來(lái)之不易。1958年，以陜西的寶雞至鳳州段為“試驗(yàn)田”，電氣化改造陸續(xù)在寶成鐵路鋪開。此后，伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鐵路人堅(jiān)定地執(zhí)行了一個(gè)又一個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展五年規(guī)劃，鐵路電氣化進(jìn)程逐步加快。
2004年，國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》發(fā)布，提出到2020年鐵路電化率達(dá)到50%；2008年，新版《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》將2020年的電化率目標(biāo)提至60%；2024年，《推動(dòng)鐵路行業(yè)低碳發(fā)展實(shí)施方案》進(jìn)一步提出，到2030年電化率達(dá)到78%以上……
“鐵路建設(shè)周期長(zhǎng)，資金投入高。能否在數(shù)十年內(nèi)堅(jiān)定地執(zhí)行鐵路發(fā)展規(guī)劃，保障政策和資金投入的穩(wěn)定，考驗(yàn)著綜合國(guó)力和施政能力?！北R春房說(shuō)，數(shù)十年來(lái)，中國(guó)鐵路以國(guó)家頂層規(guī)劃為牽引，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)創(chuàng)新與突破。
步履堅(jiān)實(shí)，成績(jī)斐然。如今，我國(guó)電氣化鐵路里程全球第一，運(yùn)維場(chǎng)景日益豐富。通過(guò)各大重點(diǎn)工程建設(shè)，面對(duì)高寒、高溫、高濕、高海拔等多種特殊環(huán)境條件，我國(guó)積累了電氣化鐵路和高速鐵路施工的豐富經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)全球領(lǐng)先。
自主研發(fā)導(dǎo)線與裝備
有人說(shuō)，鐵路電氣化，無(wú)非就是“電線桿+導(dǎo)線”，在技術(shù)上不足為奇。
其實(shí)不然。就拿接觸網(wǎng)導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，它是高鐵列車的唯一動(dòng)力源，被喻為“生命線”。為了保證動(dòng)車組取電效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)，導(dǎo)線也要相應(yīng)地具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、耐高溫軟化、耐磨損等特性。
“最開始，我國(guó)使用的是銅鎂、銅錫導(dǎo)線?！敝需F電氣化局北賽電工公司總工程師張劍說(shuō)，“這種導(dǎo)線的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，不能完全適應(yīng)時(shí)速350公里以上高鐵列車的運(yùn)行要求。研發(fā)新一代導(dǎo)線迫在眉睫?！?/p>
歷經(jīng)3年攻關(guān)，中鐵電氣化局、中鐵六院、浙江大學(xué)等單位組成的創(chuàng)新聯(lián)合體突破了非真空條件下制備大長(zhǎng)度銅鉻鋯合金坯料的關(guān)鍵技術(shù)，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金接觸線的工業(yè)化生產(chǎn)。
“升級(jí)為銅鉻鋯合金接觸線后，導(dǎo)線的導(dǎo)電率提升20%，讓中國(guó)高鐵列車更加節(jié)能、高效、安全。”張劍表示，銅鉻鋯合金接觸線可以讓時(shí)速400公里的高鐵列車實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、低成本運(yùn)行，填補(bǔ)了世界時(shí)速350公里以上高強(qiáng)高導(dǎo)接觸網(wǎng)線材的空白。
除了接觸網(wǎng)導(dǎo)線，接觸網(wǎng)施工裝備也在不斷升級(jí)。
恒張力放線車，是架設(shè)高鐵接觸網(wǎng)導(dǎo)線的最佳助手?！案哞F接觸線對(duì)平順性要求極高，以時(shí)速350公里高速鐵路為例，每一米接觸線的平直度精度誤差不能超過(guò)0.1毫米。”中鐵電氣化局裝備公司總工程師任強(qiáng)介紹，我國(guó)自主研制的恒張力放線車所架設(shè)的接觸線，每一米平直度精度誤差整體控制在0.05毫米以內(nèi)。
“以前，恒張力放線車只能依靠進(jìn)口；現(xiàn)在，我們已經(jīng)打破了國(guó)外的壟斷，而且擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”任強(qiáng)表示，我國(guó)自主研制的恒張力放線車整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸成本降低了70%，整車功能也顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的放線車。
數(shù)智化應(yīng)用多點(diǎn)開花
如果說(shuō)接觸網(wǎng)導(dǎo)線、恒張力放線車代表著中國(guó)鐵路的追趕步伐，那么高速鐵路4C視覺(jué)智能分析系統(tǒng)則是中國(guó)鐵路領(lǐng)跑數(shù)智化賽道的關(guān)鍵一步。
作為全球最繁忙的高鐵網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)的高鐵接觸網(wǎng)在運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)零件老化等現(xiàn)象。過(guò)去，判定接觸網(wǎng)缺陷，往往需要先采集線路照片，再依賴具有6到8年經(jīng)驗(yàn)的檢測(cè)工程師用肉眼進(jìn)行觀察和分析。
“工作量非常龐大。”京滬高鐵維管公司總經(jīng)理張忠義說(shuō)，“以京滬高鐵為例，檢測(cè)工程師團(tuán)隊(duì)每年需要肉眼判別超1400萬(wàn)張照片。”
2019年，在中國(guó)鐵道科學(xué)研究院牽頭下，京滬高鐵維管公司與商湯科技合作，開發(fā)出高速鐵路4C視覺(jué)智能分析系統(tǒng)。其工作機(jī)制，是先用人工智能系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別缺陷，再人工進(jìn)行復(fù)核。
“目前，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)零部件松動(dòng)、缺失等1300余種隱患缺陷的高精度、高效率檢測(cè)?！睆堉伊x介紹，與傳統(tǒng)檢測(cè)方式相比，該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有效隱患的數(shù)量、整體效率均實(shí)現(xiàn)大幅提升。目前，該系統(tǒng)已應(yīng)用于京滬高鐵等多條高鐵，總分析里程超過(guò)55萬(wàn)正線公里。
數(shù)智化應(yīng)用，正在多點(diǎn)開花。鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在沿線布置感知設(shè)備，向行車調(diào)度以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等相關(guān)單位提供行車管制預(yù)案，輔助行車安全；鐵路牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)，依托機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化巡檢和運(yùn)維輔助決策支持……利用大數(shù)據(jù)、5G、云計(jì)算、無(wú)人機(jī)、圖像識(shí)別系統(tǒng)和智能化裝備等新手段，中國(guó)鐵路已建成了多專業(yè)集成的智慧運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)牽引供電設(shè)備管理降低運(yùn)維成本20%、設(shè)備大修期延長(zhǎng)20%、牽引供電設(shè)備故障率降低20%和接觸網(wǎng)零部件壽命延長(zhǎng)20%。
從世界上海拔最高的電氣化鐵路拉林鐵路，到累計(jì)運(yùn)量超90億噸的重載鐵路大秦鐵路，再到今年上半年通車的設(shè)計(jì)時(shí)速350公里渝廈高鐵重慶東至黔江段，中國(guó)鐵路的電氣化進(jìn)程折射出了“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”的跨越，也為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與中國(guó)式現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)了澎湃動(dòng)能。
本報(bào)記者 李心萍
《人民日?qǐng)?bào)》(2025年09月09日 第 07 版)