青藏铁路上的“暖宝宝”,学名道岔融雪系统,已在雪域高原稳定运行22年。
在青藏铁路通车前两年,该系统就在极端环境下进行了极寒、大风、缺氧实验,为高原铁路的道岔防冻积累了经验。随着青藏铁路的全线开通,道岔融雪系统正式投入使用,填补了我国高原铁路道岔融雪技术的空白,打破了国外垄断。
如今,这套国产化智能融雪系统已成为全国高寒、高海拔铁路的标准安全设备,实现了从技术跟随到全球领先的历史性跨越。
道岔上的“守护者”
拉萨基础设施段安多信号工区的顺口溜生动地描述了道岔融雪系统的核心功能:“道岔融雪有神器,自动加热化坚冰;智能感应启停准,保障行车安全行。”
该系统通过将电能转化为热能,利用布置在钢轨上的电加热元件持续发热,从而融化道岔区域的积雪和冰层。道岔被称为列车的“方向盘”,其核心部件尖轨负责引导列车实现变道、交会等操作。
安多信号工区工长张晓忠解释说,尖轨与固定钢轨紧密贴合,一旦被积雪或冰碴卡住,尖轨就无法正常“转动”,如同方向盘被冻住,列车将无法按计划通过,可能需要改变进路或停车等待,从而引发行车事故。
青藏铁路格拉段,海拔超过4000米的路段长达960公里,穿越5072米的唐古拉山垭口,并包含550公里的多年冻土区。张晓忠表示,该地区常年处于严寒天气,尤其在每年9月至次年6月,暴雪频发,高寒大风环境给作业带来极大挑战,但道岔的“暖炉”功能保障了其在风雪中的稳定运行。
吉林省金仑科技有限公司工作人员赵云超指出,极端环境为国产设备提供了天然的试验场,20余年的高原运行数据为设备的本土化改良、国产化升级和智能化迭代积累了宝贵的经验。张晓忠补充说,青藏铁路通车20年来,从未因道岔积雪结冰或融雪设备故障导致运输中断,证明了该系统经受住了极限考验。
第一代:基础的开端
第一代道岔融雪系统功能相对基础,其电加热元件完全依赖进口,操作为手动。加热条持续加热,不具备自动断电或智能感应功能。
操作人员需要提前预判天气,在降雪前手动合闸启动加热,并在雪停后再次现场确认冰雪融化,然后手动断电。
2008年,吉林省金仑科技有限公司建成自主电加热元件生产线,标志着中国铁路在道岔融雪技术核心部件上实现了“从0到1”的国产化突破,拥有了“中国芯”。
自主化道路充满挑战。在安多信号工区工作8年的旷志鹏回忆了初代设备抢修的艰辛。一次,无人站“托居站”道岔融雪设备突发故障,他们在雪原上颠簸一个多小时才抵达。当时大雪覆盖了轨道和道岔,初代设备线路排布复杂,故障排查只能依靠人工逐段梳理。在严格的20分钟作业时限内,他们不得不扯掉手套,赤手在冰冷的线路间摸索。张晓忠表示,早期设备智能化程度不高,主要依靠“人海战术”弥补技术不足。
尽管如此,初代设备在铁路人心中仍具有重要意义。沱沱河信号工区工长刘岁意提到,在高海拔地区人工除雪效率低下,风雪很快会填平铲除的积雪,融化的雪水也会迅速结冰。他认为,初代设备通过技术加热,在严酷风雪中为人工除雪提供了重要支持。正是从这台“笨拙”的设备开始,中国道岔融雪技术走上了自主化之路。
第二代:智能的飞跃
针对初代设备的不足,青藏集团于2017年启动技术攻关,聚焦硬件优化、传感升级和智能控制三大核心,全力推进本土化研发改造。
2019年,道岔融雪系统实现了软硬件100%国产化,新一代智能“暖宝宝”陆续在格拉段投入使用。
新一代系统的核心元器件为高原专属定制,可在-40℃至45℃的温差、强风沙缺氧环境下进行24小时连续作业,全面适应冻土区各种道岔工况。
设备更换工作在极端环境下进行。刘岁意回忆,他们曾住在帐篷和活动板房,与野生动物为邻,但最耗费精力的还是成千上万次的起身和弯腰。他描述了拆除旧电箱盒、拧掉固定线缆的U型卡扣等繁琐工序,但当所有线路整合到单个分支盒,轨面变得整洁利落后,日常养护工作变得轻松了许多。
如今的第二代“暖宝宝”已实现脱胎换骨。系统由远程控制中心、车站终端、电气控制柜、加热元件、气象站和轨温传感器组成,构建了全自动与人工备用相结合的智能运维体系,实现了设备自主感知、系统自主调控和故障自主预警。
关键的提升在于其“思考”能力。传感器实时采集数据,通过动态算法自动切换间歇加热、应急加热和恒温保温模式,综合能耗降低了25%以上,在融雪效率和节能之间找到了平衡。张晓忠介绍,系统在气温低于零下5℃时自动启动,参数可灵活设置,动态算法的应用避免了过去不必要的电力消耗。
在发热条附近,记者感受到了明显的暖意。智能化不仅大幅提升了效率,还降低了成本,采购成本较进口降低40%,运维成本降低50%,实现了“用得起、用得省、用得好”。
“数字化”为“无人化”运行奠定了基础,但“无人”不等于“无人值守”。每一组安全通过的道岔背后,都有信号工随时待命。张晓忠表示,设备在不断成长,他们也在进步,但不变的是,只要道岔上还可能出现积雪,他们就一定会在现场守护。
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