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時間:2020-12-29 來源:中國科學報 作者:沈春蕾

中國科學報頭條:為了京雄鐵路更穩更智能

2020年12月27日,經過兩年多建設的北京至雄安新區城際鐵路(以下簡稱京雄城際鐵路)全線通車,雄安站同步投入使用。

據悉,從北京西站到雄安新區最快只需要50分鐘,大興機場至雄安新區最快19分鐘可達。獲悉此消息,北京交通大學參與智能京雄項目的科研團隊無比欣慰與振奮,因為京雄城際鐵路順利通車的背後,他們用科技與智慧貢獻了一份力量。

無線網絡的準確高效

京雄城際鐵路區別於其他鐵路的最大特點,是在建設過程中啓用了很多以往鐵路建設並未嘗試的新技術。北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室教授官科就是其中一項新技術的負責人。

京雄城際鐵路的始發站靠近北京西站,為特大型鐵路樞紐,線路走向與京滬、京九鐵路存在三條鐵路交叉併線區段,無線網絡規劃極其複雜,頻率資源非常緊張。“一旦信號串線,將給高鐵運營帶來極大的安全隱患,而三條鐵路相關三維電子地圖信息並沒有全部掌握。”官科告訴《中國科學報》。

2019年6月,官科團隊帶着自主研發的通信技術加入京雄城際鐵路的智能網優項目。由於對網優方案實施效果進行現場測試只能在凌晨的高鐵“天窗點”,因此項目組經常需要半夜在尚未開通的高鐵現場進行無線信號測量。為保證射線跟蹤仿真結果的準確性,官科團隊多次到現場進行勘測,並構建了京雄、京滬、京九“三條鐵路交叉併線區段”的三維場景模型。

他介紹道:“在項目執行過程中,我們與中鐵建和六捷科技有限公司開展合作,準確預測了併線區段的電波傳播特性,將抽象的電波傳播等效為直觀的射線,預測精度高、展示性強,改變了過去依靠人工調試的無線網絡優化範式。”

讓官科難忘的是,京雄城際鐵路(北京段)的聯調聯試工作從計劃的27天縮短至5天。2019年8月2日凌晨1點,瓢潑大雨從天而降,為了不耽誤工期,兩位研究生仇豪、夏子傑和六捷科技有限公司的同事一起,冒雨將幾十斤重的測量設備搬上測試列車執行任務。

“我們利用自主研發的高性能射線跟蹤仿真技術,實現了高精度的鐵路場景無線覆蓋預測,提升了無線網絡優化的效率和質量。”官科表示,這套技術還將替代測試車輛及人工調試,實現“準確高效、一鍵完成”的高鐵智能網絡優化。

鐵路軌道的平順安全

路基、橋樑和隧道作為鐵路軌道的基礎支撐結構,一旦變形將直接影響到上部無砟軌道結構的平順性。京雄城際鐵路在修建過程中面臨着沿線水文地質複雜、區域地面變形明顯的問題。

北京交通大學土木建築工程學院教授沈宇鵬團隊此前參與了崇禮鐵路、青藏鐵路相關技術研究項目,有着豐富的經驗,2018年7月,他們加入京雄城際鐵路項目全生命週期形位監控關鍵技術的攻關。

地下水位下降的主要驅動因素是什麼?又將造成什麼危害?為此,沈宇鵬團隊先後調研並收集了京雄城際鐵路沿線資料,結合當地的氣候條件和人為因素,建立三維水文地質動態等模型,預測了沿線水位如何降低誘發區域沉降變形,並提出沉降預警值及抽降水閾值,實現智能管控的效果。

團隊的研究工作持續到2020年10月,歷時28個月。在此過程中,沈宇鵬發現,團隊開發的這套智能管控系統不僅可節省大量的人力物力,主動補償措施還能夠節省後期大量的養護維修成本,保障京雄城際鐵路通車後軌道結構的平順性及列車運行安全性。沈宇鵬表示,希望相關係統能進一步推廣應用。

此外,北京交通大學電氣工程學院教授和敬涵團隊還承擔了雄安車站的智慧供能任務。通過多次到雄安以及施工現場進行調研,瞭解當地的資源稟賦、能源概況,該團隊反覆模擬車站各種用能需求和建築參數,利用不同能源之間的互補特性,實現冷—熱—電多能聯合優化,有效降低了系統的全生命週期成本。

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