為高鐵裝上“智慧大腦”
——記中國通號研究設計院集團安全控制技術研究院總工程師陳志強

發布時間:2020-08-24 【字體:

陳志強(右)與同事進行技術交流。本報記者 佟一博 攝
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  陳志強
  中國通號研究設計院集團安全控制技術研究院總工程師,2006年參加工作,曾獲茅以升鐵道工程師獎、中國鐵道學會科技獎特等獎、中國專利優秀獎、中國通號集團科學技術獎特等獎等多項榮譽。
  按時自動開車、區間自動運行、到站自動停車、停車自動開門……奔馳在北京和張家口之間的高鐵列車不僅速度驚人,而且擁有實現自動駕駛的“智慧大腦”。高鐵列車能夠自動運行,離不開眾多研發人員的默默付出。中國通號研究設計院集團安全控制技術研究院總工程師陳志強就是其中之一。
  列車控制技術被稱為高鐵列車的“大腦”和“中樞神經”。要控制高鐵列車發車停車、運行區段、時速等,都離不開列控技術。十幾年來,從瑞典學習到國內實踐再到研發產品打入國際市場,從C2到C3再到C3+ATO,陳志強和研究團隊砥礪前行,推動中國高鐵列控技術在十幾年內實現了從無到有、從有到強的精彩蝶變。
  敢挑戰,實現列控系統“中國造”
  1999年,陳志強進入西南交通大學學習計算機應用技術。讀研究生時,他參與導師的科研項目,不少內容與列車運行控制技術有關。這激發了他對軌道交通信號領域的研究興趣。
  2006年,陳志強進入中國通號研究設計院集團工作。剛工作不久,他就趕上了鐵路建設大潮,國家大力推進高鐵向前發展。列控技術是高速鐵路的核心技術之一,當時,世界上只有瑞典、德國、法國、日本等少數幾個國家掌握這一技術。2007年,中國鐵路通信信號集團有限公司已經研發出具有完全自主知識產權的CTCS-2級(簡稱C2)列控系統,能滿足時速250公里動車組列車控制要求。為使系統進一步升級、滿足武廣高鐵時速350公里動車組列車的運行控制需求,按照當時鐵道部“中外聯合設計、打造自主品牌”的頂層設計原則,中國通號集團組建了武廣高鐵攻關實施組。單位派陳志強及其團隊前往瑞典龐巴迪公司,就中國時速350公里高鐵列控系統研發開展聯合設計和技術攻關。
  “對龐巴迪公司而言,武廣高鐵只是他們眾多合作項目中的一個;對我們團隊來說,這個項目非常關鍵,關系到能否成功掌握時速350公里動車組列車運行控制技術?!标愔緩娀貞浀?。在瑞典學習的一年時間里,他們需要對C2系統和龐巴迪公司的E2系統進行集成設計和聯合研發,雙方常常出現意見交鋒,需要不斷進行技術研討。研討只能解決部分問題,陳志強明白,要想實現突破、掌握真正的列控技術,還得靠自己。
  那段時間,陳志強和研究團隊整天泡在實驗室里研究系統集成方案,開展軟件開發和集成調試,進行各種場景下的功能性能試驗。雖然當時歐洲的列控技術處于領先位置,但陳志強相信,科研領域只有真理,沒有權威。通過細致研究和大量試驗,他不僅全面掌握了E2系統,而且與團隊合力完成技術攻關,研發出具有中國自主品牌、適應中國高鐵發展需要的CTCS-3級(簡稱C3)列控系統。
  2009年12月26日,京廣高鐵武廣段開通運營。C3系統迎來了在時速350公里動車組列車上“實戰練兵”的絕佳機會。當天,陳志強添乘武漢至廣州北的G1001次列車,為C3系統護航?!爱敃r我就站在駕駛室里,一路觀察司機在我們研發的系統上操作,心里既緊張又興奮,但更多的是驕傲?!碧岬?1年前的那次添乘,陳志強至今歷歷在目。在首發列車上,C3系統運轉正常,列車運行平穩有序、安全正點到達。
  作為團隊負責人,陳志強不僅自己在科研領域能力過硬,還格外關注團隊建設。他經常根據不同項目建立技術交流群,同事們有任何難題都可以在群里提問。一次,一位同事在歐洲出差時遇到技術難題,他第一時間想起了陳志強組建的技術交流群,在群內求助。陳志強看到同事的“求助帖”后,馬上打去電話,詳細解釋了中國與歐洲列控系統存在的標準差異,難題迎刃而解。大家都說,陳志強就像一本厚厚的“鐵路信號百科全書”。
  勤鉆研,不放過一厘米的誤差
  旅客在站臺上候車時,通常會站在乘坐車廂對應的站臺處,如果列車停車不到位,旅客就得拖著行李跑前跑后尋找對應車廂,很不方便。尤其是一些站臺增設了屏蔽門,列車倘若停不準位置,旅客將難以正常乘降。
  在陳志強看來,自己研究的高鐵列控系統作為控制列車運行的“大腦”,必須讓列車該停就停,而且停得準確。他形象地比喻:“我們的列控系統一定得是一個身經百戰、駕駛嫻熟的‘高鐵司機’,要充分發揮技術優勢,在保障高鐵運行安全的基礎上,比老司機開得更穩、停得更準?!?/div>
  2012年,陳志強牽頭研發C2+ATO城際鐵路列控系統,即在C2系統基礎上增加列車自動駕駛功能。形象地說,C2+ATO系統就像一個操控列車的“電子司機”,能自動駕駛列車在區間內運行,同時具備站間自動運行、到站定點停車、車門及站臺門聯動控制等功能。陳志強提到,研發C2+ATO系統,最大難題就是實現站內精準停車,確保車門與站臺門對齊。
  現場試驗初期,陳志強帶領團隊采集海量數據、建立仿真模型、進行理論分析,提出并實現了一套系統自適應智能控制算法,在滿足舒適度和節能環保要求的同時,將停車精度控制在30厘米范圍內。2016年,莞惠城際鐵路常平東至小金口段開通運營,C2+ATO系統在該段線路成功應用,在國內首次實現了時速200公里動車組自動駕駛。
  看著自己研發的列控系統將200多米長、時速200公里的龐然大物精準控停在30厘米范圍內,陳志強滿心歡喜,但他馬上就有了新的目標:要在速度更快的高鐵列車上裝配更先進的列控系統,實現更精準的自動駕駛,一厘米誤差也不放過。
  開展科研攻關的同時,陳志強主編了《CTCS-3級列控車載設備技術條件》《城際鐵路CTCS2+ATO列控系統暫行總體技術方案》等諸多鐵路信號行業標準。他說:“制定行業標準是總結過往研究經驗的好機會,就像車門和站臺門必須精準對位一樣,編寫行業標準必須通盤考慮、準確表述,專業人員才能有例可循,把標準應用到實際中去?!?/div>
  求創新,打造更“聰明”的高鐵
  茅以升鐵道工程師獎、鐵道科技獎特等獎、中國專利獎優秀獎、中國通號科學技術獎特等獎……從事高鐵列控系統研究14年來,陳志強獲得的榮譽不計其數,當被問及從事研發領域多年來最驕傲的時刻時,他卻一個獎項也沒提,而是回答:“2018年6月7日!”
  事情要從2017年說起。當時,中國通號組建高鐵C3+ATO自動駕駛創新團隊,陳志強擔任項目負責人,帶領近百人的團隊研究高速鐵路自動駕駛技術。但項目從立項到上道試驗只有不到1年時間,不少團隊成員都對短時間內完成這項艱巨任務持懷疑態度。陳志強鼓勵大家:“真正核心的技術買不來也學不來,只能通過自主創新干出來。作為科研工作者,我們要有必勝的信心和戰勝困難的勇氣?!?/div>
  C3+ATO系統試驗期間,陳志強總是站在司機駕駛室,目光注視駕駛臺上各種信息,有時一站就是好幾個小時,背部微微躬起。同事們見狀都勸他坐下休息一會兒,可他卻擺擺手,笑著說:“不坐了,我只有站著才能感覺到自動駕駛的列車運行是否平穩,舒適度可是咱們設備的關鍵指標??!”
  試驗過程中,陳志強發現列車每次進分相區和出分相區時,自己的身體總會晃動一下。分相區,指的就是電氣化鐵路的無電區間。雖然晃動很輕微,但為了避免給旅客帶來不適,他馬上組織團隊查找原因。原來,由于在分相區內動車組不能從接觸網取電,列車進分相區時,正在加速的列車突然失去了牽引力;出分相區時,自動駕駛設備又突然給列車施加牽引力,出于慣性,旅客就會產生不適感。找到了問題來源,陳志強立刻帶領團隊組織研討、實驗、現場測試,最終優化了控車軟件,順利解決了這個“不舒適”的小問題。
  2018年6月7日,中國鐵路總公司于在建的京沈高鐵遼寧段啟動高鐵自動駕駛系統現場試驗。其間,C3+ATO系統持續安全穩定運行,以近乎零缺陷的高水平表現通過了專家組數百項細致嚴格的測試,諸多設計功能獲得肯定。
  2019年12月30日,時速350公里智能高速鐵路——京張高鐵開通運營,實現全程自動駕駛,依托的正是陳志強團隊研發的C3+ATO系統。同年,陳志強帶領的高鐵C3+ATO自動駕駛系統創新團隊獲得火車頭獎杯。
  目前,中國通號研究設計院集團積極響應國家號召,不斷加快高鐵“走出去”步伐。陳志強和團隊研發的列控系統即將在塞爾維亞、印度尼西亞等國家落地應用,服務“一帶一路”建設。下一步,陳志強和團隊的目標是研發新一代列控系統以及適用于普速、重載鐵路的列控技術,讓奔馳在全國各地的列車都裝上更安全、更智能、更高效的“最強大腦”。
  采訪手記:匠心至臻 承以惟精
  干一行就鉆一行,追求卓越的工匠精神是陳志強研發高鐵列控系統的制勝法寶。不同時速、不同型號、不同運行場景……陳志強需要考慮高鐵運行的方方面面,能夠成功靠的就是對系統的精心調試、對品質的精益求精?!安环胚^一厘米的誤差”,他始終篤信,專業就是做到極致、追求最佳。
  十幾年里,陳志強參與了中國高鐵列控系統從無到有、從有到強和引進消化吸收再創新的全過程。一路走來,他始終緊盯目標、心無雜念,不畏難、不動搖、不言棄,就是為了打造具有中國基因的“列控利器”。
  “我只是一名普通的科研人員,取得的成績都是團隊努力的結果?!辈稍L中,陳志強總是謙遜低調,但提到列控系統卻充滿信心。他出門坐高鐵有個習慣,就是先看看列車編號,通過編號就能知道車上裝載的是不是自己研發的系統。上車后,他喜歡感受列控系統帶來的乘車舒適感。舒適,是他最大的目標,也是他自信的底氣。
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