目前，我国重载机车技术在世界重载领域处于怎样的水平，实现了哪些突破？面对无人化、智能化、绿色化新趋势，重载铁路技术将如何发力？近日，本报记者专访了全国政协委员、中国中车集团有限公司首席科学家、中车株洲电力机车研究所有限公司总工程师冯江华，解析重载铁路背后的科技密码。

 

　　记者：重载机车技术作为铁路重载技术的核心内容，一路走来取得了哪些突破，积累了哪些经验？

 

　　冯江华：我国重载铁路从无到有、由弱到强，走出了一条后来居上的跨越式发展之路。尤其自2013年以来，我国重载铁路技术发展十分迅猛。十年间，在国家科技创新政策的大力推动和支持下，重载铁路在关键零部件、牵引传动系统、整车等方面取得了一系列创新性成果。2013年开始，我国重载机车领域全面迭代升级了大功率水冷变流器、高精度逆变控制、高效粘着控制和列车网络通信等多项关键技术，实现从追赶到领跑的华丽转身，相关技术指标处于国际先进或领先水平。2014年，我国自主研制的3300VIGBT器件首次装车，一举打破了轨道列车高压IGBT依赖进口的局面，奠定了我国自主交流传动牵引技术的坚实基础。

 

　　在整车方面，十年来，我国铁路重载机车走出了一条重载与提速并举的中国特色自主创新之路，构建了完备的基础技术平台和产品平台，提高了我国重载铁路智能控制、智能运输水平。2020年，我国成功研制的全球最大牵引力电力机车，拥有最大单机功率、最大单机牵引力和制动力、最大车长、最多轴数4个世界第一，刷新了轨道交通装备动力的世界纪录，是名副其实的国之重器。

 

　　目前，我国重载铁路总里程已超5000公里，形成了以大秦、浩吉、唐呼等运煤专线为龙头，覆盖全国铁路网的中国重载铁路运输新格局。

 

　　记者：重载机车有3个重要指标，即拉得动、跑得快、停得住。牵引动力作为其中的关键，经历了怎样的发展？

 

　　冯江华：牵引动力系统作为机车的“心脏”，为重载列车提供动力，其控制鲁棒性、实时性、可靠性等直接决定重载列车能否高效、可靠、平稳运行。十年来，重载机车牵引技术在牵引变流装置、粘着控制、列车网络控制等方面有了全面提升。

 

　　在牵引变流装置方面，结合数十万次运行数据和数百次现场路谱测试，中车株洲所研制出适应复杂应用环境的平台产品，全面提升了变流器环境适应能力，增加了应用寿命，同时融合智能诊断技术，实现关键部件寿命的精准预测，降低全生命周期运维成本，满足更大牵引吨位重载机车安全开行的需求。在粘着控制技术上，我们重点攻关以全天候自适应、粘着特性预测的粘着控制优化技术也已成功批量应用，助力超大功率重载电力机车成功实现“多拉快跑、平稳安全”常态运营。

 

　　为提升列车网络通信能力，我们全面攻克列车通信与控制、诊断与保护、智能交互等关键技术，破解列车控制面临的高精度、高实时、高安全、互联互通等业界技术难题，各项数据达到国际领先水平。

 

　　面向轨道交通重载机车“安全、高效、绿色、智能”的发展需求，我国开展了重载列车辅助驾驶、永磁同步牵引系统、故障预测与健康管理等多项关键技术研究试验，为重载机车装备技术提升储备了技术，进一步助力我国铁路高端装备制造体系的全面升级。

 

　　历经十余年持续攻关，我们瞄准长大重载列车牵引要求，实现从基础理论研究到关键技术突破，成功研发具有完全自主知识产权的重载列车牵引传动系统核心技术装备，实现了从技术跟随到技术引领的跨越。

 

　　记者：无线同步控制技术作为重载组合列车的“大脑”，在我国经历了哪些演变，与国外技术相比，有什么优势？

 

　　冯江华：从2003年大秦线首次引进国外无线同步控制系统，到2008年国产化无线重联系统在SS4直流机车上成功装车试验与运用，5年时间，我国成功摆脱国外技术封锁，实现了该系统从无到有的突破。

 

　　为进一步推动自主无线同步控制系统从有到优，十年来，重载科技工作者们开展了自主无线重联系统从直流机车到交流机车、万吨到两万吨、试验到批量的技术攻关，推动我国重载运输向更高载重等级跨越。

 

　　2019年，中国国家铁路集团有限公司牵头组织，先后在浩吉、瓦日、北同蒲、大秦等重载线路完成“1+1”万吨、两万吨动态试验。试验表明，我国自主无线同步控制系统在控制和通信性能两方面均实现赶超。

 

　　经过十年快速发展，这个系统已累计装车550余台，打破了国外同类系统数十年的垄断地位，并在运行线路环境适应性、通信冗余性等技术上实现了超越。

 

　　记者：当前，铁路技术智能化、绿色化趋势强劲，在重载机车自动/辅助驾驶技术领域，我们有哪些具体实践，目前应用情况如何？

 

　　冯江华：近年来，以“大、智、移、云”为代表的信息化和智能化技术飞速发展，其与轨道交通领域的加速融合，为重载铁路的发展带来了新的契机和持久动力，尤其以提升重载列车运行平稳性、安全性、运行效率和减少司机操纵离散性为核心的现实需求，有必要开展重载机车自动/辅助驾驶技术研究。

 

　　相较于普载机车，重载机车在困难区段起车、长大下坡循环空气制动、空电配合及多机协同等场景的控制更为复杂，驾驶操纵难度更大，对机车乘务员的驾驶水平要求更高。为提高重载列车的安全系数和运输效率，我们开展了重载列车自动/辅助驾驶技术理论研究，并同步进行系统设计、产品装车、线路试验等工程应用实践，取得了一系列技术创新成果，有助于破解重载列车长大下坡安全、平稳控制等诸多难题。

 

　　2018年，首次在中国铁路西安局集团有限公司国产化HXD1机车上实现货运机车“零起零停”的自动/辅助驾驶，国内全自主机车自动/辅助驾驶技术实现实质突破；2021年，首次在大秦线上完成两万吨重载组合列车的自动驾驶线路试验。这一系列重要成果助推我国重载机车技术向更高水平迈进。

 

　　截至目前，我国重载列车自动/辅助驾驶系统累计在8个铁路局集团公司及地方铁路公司的9种车型上进行产品装车试验，实现了普载到重载、单元到组合、正线到站段的全覆盖，为我国重载铁路智能化发展再上新台阶奠定了基础。

 

　　记者：国家铁路为推动铁路科技创新成果产业化应用，于今年成立了铁路科技创新联盟。这一机构对中车株洲所的科研和生产带来了哪些改变，有何重要意义？

 

　　冯江华：铁路科技创新联盟的成立，有效聚合了全社会优势资源，畅通了产学研用的流程渠道，让中车株洲所的科学研究更加贴近国铁集团运输生产一线的实际需求。同时，联盟内的铁路相关企业、高校和科研单位的深度合作，加快了产业链上下游环节的协同发展，让我们可以更加从容地进行联合创新，并在市场开发、项目科研、用户反馈等方面更加精准化、高效率。我相信，铁路科技创新联盟将对推动率先实现铁路现代化、巩固扩大我国铁路技术世界领跑优势，产生积极影响。