青藏铁路上的“暖宝宝”,即道岔融雪系统,已在雪域高原运行了22个年头。
在青藏铁路通车前两年,该系统便在极其严苛的环境下进行了极寒、大风、缺氧等实验,为高原铁路的道岔防冻积累了宝贵经验。随着青藏铁路全线投入使用,道岔融雪系统也正式启用,填补了我国高原铁路在道岔融雪技术上的自主化空白,打破了国外技术垄断。
如今,这套国产化的智能融雪系统已成为全国高寒、高海拔铁路的标准安全配置,标志着我国在这一领域实现了从追随到全球领先的历史性转变。
道岔上的“温暖守护者”
一句在拉萨基础设施段安多信号工区流传的顺口溜:“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。”生动地概括了道岔融雪系统的主要功能。
该系统通过将电能转化为热能,由安装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。要理解其重要性,首先需要了解道岔的作用。
道岔被形象地比作列车的“方向盘”,其核心部件尖轨负责精准切换列车行驶的轨道,引导列车平稳地从一条轨道转入另一条,实现变道和交会等操作。
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,缝隙极小,一旦被积雪或冰碴卡住,尖轨将无法正常“转动”,如同“方向盘”被冻住,列车无法按原定计划通行,可能需要改变运行路径或停车等待,这极易引发行车安全事故。
青藏铁路格拉段全长1142公里,其中960公里海拔超过4000米,穿越海拔5072米的唐古拉山垭口,并贯穿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,特别是每年9月至次年6月,暴雪频发。在高寒大风环境下,即使呼吸困难,也必须更加谨慎操作。幸运的是,道岔有“贴身暖炉”——融雪系统,在风雪中守护着。
极端环境既是挑战,也是国产设备研发和升级的天然试验场。道岔融雪系统的研发生产商吉林省金仑科技有限公司的工作人员赵云超介绍,20余年的高原实地运行数据,为设备本土化改进、国产化升级和智能化发展积累了宝贵的经验。
张晓忠感慨道,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,证明了该系统能够经受住极限考验,是他们一线维护最可靠的伙伴。
第一代:从基础到自主
初代“暖宝宝”远不如现在这般智能。
其电加热元件最初完全依赖进口,操作也全部为手动。加热条持续加热,无法自动断电,也不具备智能感应功能。
因此,操作过程也较为繁琐。信号工需要提前预测天气,一旦判断可能下雪,就需提前合闸启动加热;雪停后,还得再次前往现场,确认冰雪完全融化后才能手动断电。
转折点出现在2008年,吉林省金仑科技有限公司建成了自主电加热元件生产线,标志着中国铁路在核心部件上实现了“从无到有”的国产化突破,道岔融雪技术从此拥有了“中国芯”。
然而,自主化的道路并非一帆风顺。
在安多信号工区工作了8年的旷志鹏,对初代设备抢修的艰难记忆犹新,他回忆道:“再冷,手也不能停。”
有一次,无人值守的“托居站”道岔融雪设备突然发生故障。经过一个多小时的颠簸,汽车才抵达现场,当时正下着大雪,轨道和道岔已被积雪覆盖。初代设备的线路排布复杂,故障排查只能靠人工逐段梳理。旷志鹏回忆说,应急抢修规定每次作业仅20分钟,超时必须撤离。他们反复往返,为了灵活操作,甚至扯掉了手套,赤手在冰冷杂乱的线路间摸索。
张晓忠补充说,早些年设备远不如现在智能,主要依靠“人海战术”,用人力弥补技术上的不足。
尽管如此,在铁路工人心中,初代设备仍具有不可替代的价值。
沱沱河信号工区工长刘岁意表示,在高海拔地区人工除雪根本不可行,铲掉的雪会被风吹回来,刚清理干净的尖轨缝隙,融化的雪水很快又会结成冰壳。他认为,人工一小时的除雪效果,不如设备加热一刻钟。初代设备最宝贵的贡献在于,用技术代替人工,承担了最严酷的风雪环境下的工作。
正是从这款“笨拙”的设备开始,中国道岔融雪技术开启了自主化之路。
第二代:实现智能化升级
针对初代设备的不足,青藏集团从2017年起启动了技术攻关,重点围绕硬件优化、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”陆续在格拉段进行更换和投入使用。
其核心元器件均为高原专属定制,能够在-40℃至45℃的温差以及强风沙、缺氧环境下实现24小时连续作业,全面适应冻土区各类道岔的工况需求。
设备更换工作是在极端环境下进行的。
刘岁意回忆说,他们曾在野外居住在帐篷和活动板房,长期与野生动物为邻,狼和藏羚羊都曾见过,它们与人类之间仅隔着网围栏,各自相安无事,这也算是高原独有的经历。
真正耗费心力的是成千上万次的起身和弯腰动作。
刘岁意强调,每根轨枕上的旧电箱盒都需要逐个拆除,固定线缆的U型卡扣也需要一颗颗拧掉。他补充说,最耗时的是布线整合工作。
当所有线路被整合收拢,复杂的线路汇入单个分支盒,轨面变得整洁利落。刘岁意表示,结构简化后,日常维护工作量减少了不止一半。
如今的第二代“暖宝宝”已焕然一新。
该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,构建了全自动加人工备用双模式的智能运维体系,实现了设备自主感知、系统自主调控和故障自主预警。
核心的改进在于其“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等模式,综合能耗降低了25%以上,在融雪效果和节能之间找到了最佳平衡点。
张晓忠在“天窗”作业时介绍说,系统在气温低于零下5℃时会自动启动,参数可灵活设置,采用动态算法,不再像以前那样持续加热造成不必要的电力浪费。
记者在距离发热条约30厘米处,能明显感受到脚边的暖意,这是科技在雪域高原上散发出的温度。
智能化带来的不仅是效率的显著提升,还有成本的降低。采购成本比进口产品降低了40%,运维成本降低了50%,真正实现了“用得起、用得省、用得好”。
“数字化”为“无人化”运维奠定了基础,但“无人”并不意味着“无人值守”。每一组安全通过的道岔背后,都有一位随时准备出发的信号工。
张晓忠表示,设备在不断成长,他们也在成长,但有一点始终不变——只要道岔上还可能出现积雪,他们就一定会在岗位上坚守。
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