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为高铁装上“智慧大脑”
——记中国通号研究设计院集团安全控制技术研究院总工程师陈志强

发布时间:2020-08-24 【字体:

陈志强(右)与同事进行技术交流。本报记者 佟一博 摄
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  陈志强
  中国通号研究设计院集团安全控制技术研究院总工程师,2006年参加工作,曾获茅以升铁道工程师奖、中国铁道学会科技奖特等奖、中国专利优秀奖、中国通号集团科学技术奖特等奖等多项荣誉。
  按时自动开车、区间自动运行、到站自动停车、停车自动开门……奔驰在北京和张家口之间的高铁列车不仅速度惊人,而且拥有实现自动驾驶的“智慧大脑”。高铁列车能够自动运行,离不开众多研发人员的默默付出。中国通号研究设计院集团安全控制技术研究院总工程师陈志强就是其中之一。
  列车控制技术被称为高铁列车的“大脑”和“中枢神经”。要控制高铁列车发车停车、运行区段、时速等,都离不开列控技术。十几年来,从瑞典学习到国内实践再到研发产品打入国际市场,从C2到C3再到C3+ATO,陈志强和研究团队砥砺前行,推动中国高铁列控技术在十几年内实现了从无到有、从有到强的精彩蝶变。
  敢挑战,实现列控系统“中国造”
  1999年,陈志强进入西南交通大学学习计算机应用技术。读研究生时,他参与导师的科研项目,不少内容与列车运行控制技术有关。这激发了他对轨道交通信号领域的研究兴趣。
  2006年,陈志强进入中国通号研究设计院集团工作。刚工作不久,他就赶上了铁路建设大潮,国家大力推进高铁向前发展。列控技术是高速铁路的核心技术之一,当时,世界上只有瑞典、德国、法国、日本等少数几个国家掌握这一技术。2007年,太阳集团tyc,在线注册通信信号集团有限企业已经研发出具有完全自主常识产权的CTCS-2级(简称C2)列控系统,能满足时速250公里动车组列车控制要求。为使系统进一步升级、满足武广高铁时速350公里动车组列车的运行控制需求,按照当时铁道部“中外联合设计、打造自主品牌”的顶层设计原则,中国通号集团组建了武广高铁攻关实施组。单位派陈志强及其团队前往瑞典庞巴迪企业,就中国时速350公里高铁列控系统研发开展联合设计和技术攻关。
  “对庞巴迪企业而言,武广高铁只是他们众多合作项目中的一个;对大家团队来说,这个项目非常关键,关系到能否成功掌握时速350公里动车组列车运行控制技术。”陈志强回忆道。在瑞典学习的一年时间里,他们需要对C2系统和庞巴迪企业的E2系统进行集成设计和联合研发,双方常常出现意见交锋,需要不断进行技术研讨。研讨只能解决部分问题,陈志强明白,要想实现突破、掌握真正的列控技术,还得靠自己。
  那段时间,陈志强和研究团队整天泡在实验室里研究系统集成方案,开展App开发和集成调试,进行各种场景下的功能性能试验。虽然当时欧洲的列控技术处于领先位置,但陈志强相信,科研领域只有真理,没有权威。通过细致研究和大量试验,他不仅全面掌握了E2系统,而且与团队合力完成技术攻关,研发出具有中国自主品牌、适应中国高铁发展需要的CTCS-3级(简称C3)列控系统。
  2009年12月26日,京广高铁武广段开通运营。C3系统迎来了在时速350公里动车组列车上“实战练兵”的绝佳机会。当天,陈志强添乘武汉至广州北的G1001次列车,为C3系统护航。“当时我就站在驾驶室里,一路观察司机在大家研发的系统上操作,心里既紧张又兴奋,但更多的是骄傲。”提到11年前的那次添乘,陈志强至今历历在目。在首发列车上,C3系统运转正常,列车运行平稳有序、安全正点到达。
  作为团队负责人,陈志强不仅自己在科研领域能力过硬,还格外关注团队建设。他经常根据不同项目建立技术交流群,同事们有任何难题都可以在群里提问。一次,一位同事在欧洲出差时遇到技术难题,他第一时间想起了陈志强组建的技术交流群,在群内求助。陈志强看到同事的“求助帖”后,马上打去电话,详细说明了中国与欧洲列控系统存在的标准差异,难题迎刃而解。大家都说,陈志强就像一本厚厚的“铁路信号百科全书”。
  勤钻研,不放过一厘米的误差
  旅客在站台上候车时,通常会站在乘坐车厢对应的站台处,如果列车停车不到位,旅客就得拖着行李跑前跑后寻找对应车厢,很不方便。尤其是一些站台增设了屏蔽门,列车倘若停不准位置,旅客将难以正常乘降。
  在陈志强看来,自己研究的高铁列控系统作为控制列车运行的“大脑”,必须让列车该停就停,而且停得准确。他形象地比喻:“大家的列控系统一定得是一个身经百战、驾驶娴熟的‘高铁司机’,要充分发挥技术优势,在保障高铁运行安全的基础上,比老司机开得更稳、停得更准。”
  2012年,陈志强牵头研发C2+ATO城际铁路列控系统,即在C2系统基础上增加列车自动驾驶功能。形象地说,C2+ATO系统就像一个操控列车的“电子司机”,能自动驾驶列车在区间内运行,同时具备站间自动运行、到站定点停车、车门及站台门联动控制等功能。陈志强提到,研发C2+ATO系统,最大难题就是实现站内精准停车,确保车门与站台门对齐。
  现场试验初期,陈志强带领团队采集海量数据、建立仿真模型、进行理论分析,提出并实现了一套系统自适应智能控制算法,在满足舒适度和节能环保要求的同时,将停车精度控制在30厘米范围内。2016年,莞惠城际铁路常平东至小金口段开通运营,C2+ATO系统在该段线路成功应用,在国内首次实现了时速200公里动车组自动驾驶。
  看着自己研发的列控系统将200多米长、时速200公里的庞然大物精准控停在30厘米范围内,陈志强满心欢喜,但他马上就有了新的目标:要在速度更快的高铁列车上装配更先进的列控系统,实现更精准的自动驾驶,一厘米误差也不放过。
  开展科研攻关的同时,陈志强主编了《CTCS-3级列控车载设备技术条件》《城际铁路CTCS2+ATO列控系统暂行总体技术方案》等诸多铁路信号行业标准。他说:“制定行业标准是总结过往研究经验的好机会,就像车门和站台门必须精准对位一样,编写行业标准必须通盘考虑、准确表述,专业人员才能有例可循,把标准应用到实际中去。”
  求创新,打造更“聪明”的高铁
  茅以升铁道工程师奖、铁道科技奖特等奖、中国专利奖优秀奖、中国通号科学技术奖特等奖……从事高铁列控系统研究14年来,陈志强获得的荣誉不计其数,当被问及从事研发领域多年来最骄傲的时刻时,他却一个奖项也没提,而是回答:“2018年6月7日!”
  事情要从2017年说起。当时,中国通号组建高铁C3+ATO自动驾驶创新团队,陈志强担任项目负责人,带领近百人的团队研究高速铁路自动驾驶技术。但项目从立项到上道试验只有不到1年时间,不少团队成员都对短时间内完成这项艰巨任务持怀疑态度。陈志强鼓励大家:“真正核心的技术买不来也学不来,只能通过自主创新干出来。作为科研工编辑,大家要有必胜的信心和战胜困难的勇气。”
  C3+ATO系统试验期间,陈志强总是站在司机驾驶室,目光注视驾驶台上各种信息,有时一站就是好几个小时,背部微微躬起。同事们见状都劝他坐下休息一会儿,可他却摆摆手,笑着说:“不坐了,我只有站着才能感觉到自动驾驶的列车运行是否平稳,舒适度可是咱们设备的关键指标啊!”
  试验过程中,陈志强发现列车每次进分相区和出分相区时,自己的身体总会晃动一下。分相区,指的就是电气化铁路的无电区间。虽然晃动很轻微,但为了避免给旅客带来不适,他马上组织团队查找原因。原来,由于在分相区内动车组不能从接触网取电,列车进分相区时,正在加速的列车突然失去了牵引力;出分相区时,自动驾驶设备又突然给列车施加牵引力,出于惯性,旅客就会产生不适感。找到了问题来源,陈志强立即带领团队组织研讨、实验、现场测试,最终优化了控车App,顺利解决了这个“不舒适”的小问题。
  2018年6月7日,太阳集团tyc,在线注册总企业于在建的京沈高铁辽宁段启动高铁自动驾驶系统现场试验。其间,C3+ATO系统持续安全稳定运行,以近乎零缺陷的高水平表现通过了专家组数百项细致严格的测试,诸多设计功能获得肯定。
  2019年12月30日,时速350公里智能高速铁路——京张高铁开通运营,实现全程自动驾驶,依托的正是陈志强团队研发的C3+ATO系统。同年,陈志强带领的高铁C3+ATO自动驾驶系统创新团队获得火车头奖杯。
  目前,中国通号研究设计院集团积极响应国家号召,不断加快高铁“走出去”步伐。陈志强和团队研发的列控系统即将在塞尔维亚、印度尼西亚等国家落地应用,服务“一带一路”建设。下一步,陈志强和团队的目标是研发新一代列控系统以及适用于普速、重载铁路的列控技术,让奔驰在全国各地的列车都装上更安全、更智能、更高效的“最强大脑”。
  采访手记:匠心至臻 承以惟精
  干一行就钻一行,追求卓越的工匠精神是陈志强研发高铁列控系统的制胜法宝。不同时速、不同型号、不同运行场景……陈志强需要考虑高铁运行的方方面面,能够成功靠的就是对系统的精心调试、对品质的精益求精。“不放过一厘米的误差”,他始终笃信,专业就是做到极致、追求最佳。
  十几年里,陈志强参与了中国高铁列控系统从无到有、从有到强和引进消化吸取再创新的全过程。一路走来,他始终紧盯目标、心无杂念,不畏难、不动摇、不言弃,就是为了打造具有中国基因的“列控利器”。
  “我只是一名普通的科研人员,取得的成绩都是团队努力的结果。”采访中,陈志强总是谦逊低调,但提到列控系统却充满信心。他出门坐高铁有个习惯,就是先看看列车编号,通过编号就能知道车上装载的是不是自己研发的系统。上车后,他喜欢感受列控系统带来的乘车舒适感。舒适,是他最大的目标,也是他自信的底气。
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