李平：讓“智能高鐵”領(lǐng)跑世界

趙狄娜

“十四五”時期，為進一步發(fā)揮數(shù)字化、智能化技術(shù)在鐵路安全生產(chǎn)保障、效率效益提升、服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化等方面的作用，支撐鐵路高質(zhì)量發(fā)展，國鐵集團在相關(guān)規(guī)劃文件中提出了智能高鐵2.0的目標(biāo)任務(wù)和要求。如今，李平和團隊已經(jīng)再次出發(fā)。

“獲評國家卓越工程師，令我感到非常的自豪和激動。激動之余，我也清醒地認(rèn)識到，這個獎勵不屬于我一個人，而是屬于團隊，屬于所有鐵路人。它彰顯了國家對鐵路的認(rèn)可、對鐵路工程師的認(rèn)可。”接受《小康》雜志記者采訪時，談到獲評“國家卓越工程師”，中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司首席研究員李平如是說。

2024年1月19日，首次開展的“國家工程師獎”表彰共有81名個人獲得“國家卓越工程師”稱號、50個團隊獲得“國家卓越工程師團隊”稱號，李平是其中之一。她一直在開展鐵路信息化、數(shù)字化、智能化的相關(guān)工作，是智能高鐵體系架構(gòu)、大腦平臺等科研團隊的核心成員。特別是2015年以來，重點負(fù)責(zé)智能鐵路和鐵路大數(shù)據(jù)研究工作，牽頭組建了行業(yè)首個鐵路大數(shù)據(jù)中心，主持研發(fā)了鐵路大數(shù)據(jù)平臺并推廣應(yīng)用，為國鐵集團和多個鐵路局提供大數(shù)據(jù)服務(wù)。2017年，她帶領(lǐng)團隊開始了智能高鐵研究，在中國工程院、國鐵集團多個科研項目的支持下，明確了智能高鐵的定義內(nèi)涵，提出智能高鐵體系架構(gòu)，構(gòu)建了大腦平臺，在京張高鐵開展了應(yīng)用示范，并陸續(xù)推廣到其他新建高鐵和路外相關(guān)單位。

李平表示，自己很幸運趕上了中國鐵路大發(fā)展的黃金時代?！拔矣行矣H歷了中國高鐵從跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的全過程，為自己能成為新時代的一名鐵路工程師倍感自豪?！?/p>

做領(lǐng)跑式的正向創(chuàng)新

高鐵是我國裝備制造的一張亮麗名片，實現(xiàn)了從無到有、從追趕到領(lǐng)跑的歷史性跨越。2008年，我國第一條設(shè)計時速350公里的京津城際鐵路建成運營，截至2023年底，中國高鐵營業(yè)里程達到4.5萬公里，“八縱八橫”高鐵網(wǎng)主通道已建成約80%、開工在建約15%。《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》和《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》指出，到2035年我國高鐵規(guī)模將達7萬公里左右，通達50萬人口以上城市，全國1、2、3小時高鐵出行圈全面形成，包括主要城區(qū)市域（郊）1小時通達、城市群內(nèi)主要城市間2小時通達、相鄰城市群及省會城市間3小時通達。據(jù)國鐵集團數(shù)據(jù)，到2025年，全國鐵路網(wǎng)將覆蓋99.5%的城區(qū)人口20萬以上城市，高鐵網(wǎng)將覆蓋97.2%的城區(qū)人口50萬以上城市。

高鐵安全、高效、高質(zhì)量運行的背后，信息化和智能化技術(shù)提供著強力支撐。

早在1996年，李平就進入了中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司（以下簡稱鐵科院）工作?！拔液椭悄荑F路研究有著不解之緣?！彼硎?，自己先后經(jīng)歷了“獨上高樓，望盡天涯路”的起步階段、“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”的攻關(guān)階段、到“驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”的應(yīng)用階段。

眾所周知，高速鐵路是一個涵蓋動車組、線路、橋梁、隧道、軌道、四電、客站、調(diào)度指揮、列車控制、運輸組織、設(shè)備維護、安全保障、運營服務(wù)等多個專業(yè)的復(fù)雜巨系統(tǒng)，實現(xiàn)全專業(yè)覆蓋、全生命周期貫通的成體系智能，急需率先開展智能高鐵的頂層設(shè)計創(chuàng)新。在李平看來，開展科技創(chuàng)新實際上有兩種途徑，第一種叫被動創(chuàng)新，也就是從問題和差距出發(fā)，著眼于解決當(dāng)前系統(tǒng)存在的問題。第二種叫主動創(chuàng)新，也就是從國家戰(zhàn)略需求出發(fā)，著眼于引領(lǐng)式的創(chuàng)新。李平和團隊開啟了在智能鐵路領(lǐng)域開展主動創(chuàng)新的征程。

2000年，在國家科技部和原鐵道部的指導(dǎo)和支持下，鐵科院開啟了國家鐵路智能運輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心的組建工作，旨在圍繞鐵路智能運輸、智能服務(wù)、智能安全等領(lǐng)域開展前瞻性研究——而在此前，國內(nèi)外還沒有成套理論和完整體系?！爱?dāng)時我正在鐵科院攻讀交通信息工程及控制專業(yè)的博士學(xué)位。在博士論文的撰寫過程中，在前輩們的悉心教導(dǎo)下，我意識到，‘鐵路智能運輸將是一個全新的研究方向，需要在無人區(qū)蹚出一條路。”李平告訴《小康》雜志記者，在鐵科院的支持下，她們團隊成功申請了科技部“鐵路智能運輸系統(tǒng)體系框架研究”項目，提出了鐵路智能運輸系統(tǒng)（RITS）的定義，構(gòu)建了服務(wù)框架、邏輯框架和物理框架組成的RITS體系結(jié)構(gòu)。但受限于當(dāng)時的數(shù)字化信息化基礎(chǔ)尚未夯實、數(shù)智化技術(shù)成熟度不足等因素，鐵路智能運輸系統(tǒng)的整體設(shè)計未能形成大規(guī)模工程應(yīng)用。不過，體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等成果依然為后續(xù)深化研究提供了重要基礎(chǔ)。

2015年以來，在國家大數(shù)據(jù)、人工智能等戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，李平和團隊開始了鐵路北斗、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的研究，在前期取得的研究成果基礎(chǔ)上，先后承擔(dān)了智能鐵路體系架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系、基礎(chǔ)平臺、關(guān)鍵技術(shù)等方面的十余項課題。她和團隊在世界上首次提出了智能高鐵“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”理論，定義了技術(shù)-數(shù)據(jù)-標(biāo)準(zhǔn)三位一體的智能高鐵體系架構(gòu)，研發(fā)了智能高鐵大數(shù)據(jù)平臺，攻克了智能高鐵67項關(guān)鍵技術(shù)，并在京沈高鐵完成了智能技術(shù)試驗。

在長城地下“搞裝修”

京張鐵路是中國自主設(shè)計并建造的第一條鐵路，完成于1909年。中國鐵路工程的開拓者詹天佑曾經(jīng)在這里創(chuàng)設(shè)了“豎井開鑿法”和“人”字形線路，震驚中外。100年后的2019年12月30日，京張高速鐵路開通運營，其展現(xiàn)出的多項關(guān)鍵核心技術(shù)再次享譽全球。京張高鐵是2022年北京冬奧運重要保障工程，也是世界上首條智能高鐵，全面創(chuàng)新了智能建造、智能裝備、智能運營等技術(shù)。從時速35公里到350公里，京張高鐵不僅見證了中國鐵路的發(fā)展，還見證了中國綜合國力的飛躍。國際鐵路聯(lián)盟（UIC）認(rèn)為，京張高鐵是繼日本東海道新干線、京滬高鐵之后，又一個具有里程碑意義的標(biāo)志性工程。

作為智能京張建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組和工作組的核心成員，李平把多年來的科研成果應(yīng)用到其建設(shè)中。而京張高鐵所實現(xiàn)的創(chuàng)新與突破，是外人無法想象的。

首先是創(chuàng)新了智能建造技術(shù)，突破了全線控制性工程——八達嶺地下長城站和清華園隧道的施工難題。八達嶺地下長城站，地下埋深102m、面積超4萬m?、78個洞室88種斷面，是世界最大規(guī)模復(fù)雜洞群暗挖地下車站，在施工中面臨著“重要文物零影響、大跨多洞開挖零失誤、旅游人群零感知”等嚴(yán)苛要求，建設(shè)中提出了微震爆破靶向精準(zhǔn)控制技術(shù)，將爆炸震動速度降低至每秒2毫米以內(nèi)，相當(dāng)于游客在長城上跺一下腳。工作組研發(fā)了成套智能化施工裝備和施工組織系統(tǒng)，確保了施工安全高效。智能建造技術(shù)確保京張高鐵提前9個月開通。清華園隧道精準(zhǔn)穿越了城市核心區(qū)4條地鐵、7條主干道和88條重要管線，突破了復(fù)雜環(huán)境大直徑盾構(gòu)隧道數(shù)字化微沉降精細調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了像外科手術(shù)一樣的精準(zhǔn)施工，攻克了盾構(gòu)隧道全預(yù)制拼裝技術(shù)，實現(xiàn)了像“搭積木”一樣建高鐵。

其次是創(chuàng)新了智能裝備技術(shù)，研制了具備智能行車、智能服務(wù)、智能安全等功能的智能動車組，在世界上首次實現(xiàn)了時速350公里的高鐵自動駕駛，具備車站自動發(fā)車、區(qū)間自動運行、到站自動停車、車門自動開門與防護、車門站臺門聯(lián)動等五大功能，降低了司機勞動強度，提升了乘坐舒適性，同時還降低了綜合能耗約7.77%。

再次是創(chuàng)新了智能運營技術(shù)，研發(fā)應(yīng)用了智能客站技術(shù)，實現(xiàn)車站人員異常行為檢測、智能客運組織、站內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整等功能，讓旅客出行更舒適、更安全、更便捷。李平介紹說，京張高鐵研發(fā)應(yīng)用了智能綜合調(diào)度指揮技術(shù)，實現(xiàn)多專業(yè)運輸綜合計劃智能編制和調(diào)度計劃智能調(diào)整，大幅提升了調(diào)度指揮效率；研發(fā)了監(jiān)測預(yù)警和智能運維技術(shù)，融合國家氣象局?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)了風(fēng)雨公里級實時預(yù)警，并結(jié)合檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)開展基礎(chǔ)設(shè)施智能運維，推動了基礎(chǔ)設(shè)施運維從計劃修走向視情修、預(yù)測修，維修天窗利用率提升了15～20%。

最后是構(gòu)建了智能高鐵大腦平臺。融合應(yīng)用北斗、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)構(gòu)建的大腦平臺，為智能建造、裝備、運營等多個業(yè)務(wù)場景提供算法、算力和數(shù)據(jù)支撐，并結(jié)合冬奧賽事轉(zhuǎn)播需求，打造了5G+4K+高鐵的冬奧高清直播應(yīng)用示范。

八達嶺地下長城站建成之后，李平第一時間趕到了現(xiàn)場?！捌鋵嵳麄€京張八達嶺的地下車站是沒有空調(diào)的，全是靠一個精密設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)來確保這個車站冬暖夏涼，空氣清新舒適?！彼硎?，設(shè)計這個密集洞群的時候，專門做了一項通風(fēng)的仿真實驗和優(yōu)化，“這也是一個綠色低碳的典范”。

著眼智能高鐵2.0

2020年，李平及其團隊編制的《智能高速鐵路體系架構(gòu)1.0》標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。此后，京雄城際鐵路、福廈高鐵、雅萬高鐵等都積極采用了智能建造、智能裝備、智能運營、大腦平臺等技術(shù)。智能高鐵技術(shù)體系也被國際鐵路聯(lián)盟（UIC）采納并向世界各國發(fā)布，為世界鐵路提供了中國方案。

當(dāng)下，我國已經(jīng)建成世界上最發(fā)達的高鐵網(wǎng)，擁有海量的建設(shè)、運營數(shù)據(jù)和豐富的應(yīng)用場景。國鐵集團依托京張高鐵、京雄城際開展了智能高鐵技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用，在智能建造、智能裝備、智能運營方面取得了系列化創(chuàng)新成果，智能鐵路技術(shù)創(chuàng)新取得重大突破。當(dāng)智能高鐵1.0的先進成熟技術(shù)進入推廣應(yīng)用階段，智能高鐵2.0的攻關(guān)任務(wù)號角已經(jīng)吹響?！笆奈濉睍r期，為進一步發(fā)揮數(shù)字化、智能化技術(shù)在鐵路安全生產(chǎn)保障、效率效益提升、服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化等方面的作用，支撐鐵路高質(zhì)量發(fā)展，國鐵集團在相關(guān)規(guī)劃文件中提出了智能高鐵2.0的目標(biāo)任務(wù)和要求。

如今，李平和團隊再次出發(fā)，為實現(xiàn)更具領(lǐng)先水平的智能高鐵2.0踔厲奮發(fā)。她指出，智能高鐵2.0的目標(biāo)是在智能高鐵1.0已有成果基礎(chǔ)上，聚焦“體系架構(gòu)正向設(shè)計、全專業(yè)協(xié)同、跨領(lǐng)域綜合、預(yù)測性分析”四大代際特征，全面應(yīng)用數(shù)字化智能化技術(shù)最新成果，實現(xiàn)建造、裝備、運營技術(shù)的智能化升級，支撐中國高鐵在智能化時代的持續(xù)領(lǐng)跑。“在國鐵集團指導(dǎo)和支持下，經(jīng)過廣泛調(diào)研和深入研究，我們提出了智能高鐵2.0中10項領(lǐng)跑性攻關(guān)任務(wù)和18項創(chuàng)新型應(yīng)用任務(wù)，責(zé)任更重大、任務(wù)更艱巨。”李平介紹道。

與此同時，為積極深化推廣智能高鐵體系應(yīng)用，李平正在主持國鐵集團“京滬高鐵標(biāo)準(zhǔn)示范線智能化提升方案研究”課題。京滬高鐵是當(dāng)時世界上一次建成線路最長、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。從2017年開始，開展京滬高鐵標(biāo)準(zhǔn)示范線建設(shè)，對高鐵創(chuàng)新發(fā)展具有重要的示范引領(lǐng)作用?！拔覀冊趯竞捅本┚?、上海局、濟南局深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，明確了京滬高鐵在安全管理、設(shè)備設(shè)施、站車服務(wù)、運營管理、經(jīng)營開發(fā)等方面的152項智能化提升需求?！崩钇奖硎荆劢固豳|(zhì)增能創(chuàng)效、更好服務(wù)沿線經(jīng)濟社會發(fā)展和廣大旅客出行，以需求為導(dǎo)向，以數(shù)字化智能化技術(shù)與京滬高鐵業(yè)務(wù)深度融合為主線，她們研究提出了14項智能化提升重點任務(wù)。未來京滬高鐵智能化提升工程取得的成果將推廣到其他運營高鐵，為既有運營高鐵智能化提升提供重要指導(dǎo)。

抓牢數(shù)智化機遇

高鐵是交通運輸現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，對現(xiàn)代綜合交通運輸和現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)具有重要意義，在裝備制造業(yè)發(fā)展中肩負(fù)重要使命。成為一名鐵路工程師，讓火車跑得更快更遠更穩(wěn)，一直是李平少年時代的夢想。李平說，她很幸運能夠夢想成真。同時李平又非常謙虛地表示，實際上自己取得的點滴進步都得益于國家對鐵路行業(yè)的重視、得益于鐵路科技創(chuàng)新的持續(xù)推動、得益于鐵科院對自己的培養(yǎng)和支持。

作為占比相對較少的女性工程師的一分子，一路走到現(xiàn)在，李平的感受頗深。當(dāng)前，我們正處于數(shù)智化時代，數(shù)據(jù)成為重要生產(chǎn)要素，因此實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的匯集、治理、分析等等都需要大量認(rèn)真細致的工作，才能在枯燥的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)律，提升業(yè)務(wù)價值。她覺得，這和女性細膩、認(rèn)真、有韌性和包容性的性格極為契合，“因此，數(shù)智化時代更有利于女性工程師發(fā)揮自身優(yōu)勢，取得更大的成就”。此外，她還建議有志于從事鐵路研究的年輕人，要抓住難得的鐵路發(fā)展機遇，不斷開拓個人的研究視野，加強對數(shù)字化智能化新技術(shù)的跟蹤和學(xué)習(xí)，并積極推動這些技術(shù)在鐵路典型業(yè)務(wù)的應(yīng)用。“希望大家能夠時刻胸懷科技報國、為民造福理想，把中國智能高鐵持續(xù)領(lǐng)跑作為主攻方向，為實現(xiàn)高水平科技自立自強和領(lǐng)先領(lǐng)跑貢獻力量?！?/p>

對于李平來說，所有成績都屬于過去，她更愿意展望未來。接下來，她和團隊將積極貫徹落實國家數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃、國鐵集團數(shù)字鐵路規(guī)劃，在智能京張高鐵已經(jīng)取得的成就基礎(chǔ)上，繼續(xù)深化智能建造、智能裝備、智能運營技術(shù)，加快提出智能高鐵2.0成套技術(shù)提體系和示范方案?！拔覀儗⒁劳行陆ǔ捎逯芯€更高速度的高鐵重大工程，預(yù)計在2027年建成智能高鐵2.0示范線，攻克數(shù)字孿生智能建造、新一代鐵路專用移動通信5G-R、基于MAAS+的旅客全行程服務(wù)、模數(shù)一體化平臺等核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)更高速度更智能的高鐵，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推動智能高鐵持續(xù)領(lǐng)跑做出新的更大的貢獻。”