青藏铁路上的“温暖守护者”——道岔融雪系统,已在雪域高原默默坚守了22载。
在青藏铁路通车前两年,这套系统便在极寒、大风、缺氧的严酷环境下进行了多项实验,为世界级的铁路工程积累了道岔防冻的宝贵经验。随着青藏铁路全线贯通,道岔融雪系统正式投入使用,这不仅填补了我国高原铁路道岔融雪技术的自主化空白,也成功打破了国外的技术垄断。
如今,这套自主研发的智能化融雪系统已成为全国高寒、高海拔铁路的标配安全设备,标志着我国在这一领域实现了从追赶到全球领先的历史性跨越。
道岔的“暖宝宝”
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”,生动地描绘了道岔融雪系统的核心功能。
该系统通过将电能转化为热能,利用铺设在钢轨上的电加热元件持续发热,有效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。
道岔被形象地比喻为列车的“方向盘”,其核心部件尖轨能够根据列车行驶路线精确切换,引导列车顺利地从一条轨道转换到另一条,从而实现变道、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,中间的缝隙非常狭窄。一旦被积雪或冰块卡住,尖轨就无法正常‘转动’,这就好比‘方向盘’被冻住,列车无法按计划通过,可能需要改变运行路线或停车等待,这极易引发行车事故。”
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5072米的唐古拉山垭口,并经过550公里的多年冻土区。
张晓忠补充道:“这里常年处于寒冷状态,特别是从每年的9月到次年的6月,暴雪天气十分常见。在高寒大风的环境下,即便呼吸都感到困难,我们也要更加谨慎。幸运的是,道岔有这个‘贴身暖炉’,在风雪中守护着我们。”
极端环境既是最大的挑战,也是国产设备不断改进和升级的天然试验场。道岔融雪系统的研发生产企业吉林省金仑科技有限公司的工作人员赵云超介绍,20多年的高原运行实践积累了宝贵的数据,为设备的本土化改进、国产化升级和智能化演进提供了独一无二的核心经验。
张晓忠感慨道:“通车20年来,青藏铁路全线从未因道岔积雪结冰或融雪设备故障而导致运输中断。它能够经受住极限考验,是我们一线维护工作中最为可靠的伙伴。”
第一代:从“笨拙”到国产化
早期的“暖宝宝”远不如现在这般智能。
其电加热元件最初依赖进口,并且完全依赖人工操作。加热条持续发热,无法自动断电,也不具备智能感应功能。
因此,操作起来也颇为繁琐:信号工需要提前预测天气,一旦预报有雪,就需提前合闸加热;待雪停后,还得再次前往现场,亲眼确认冰雪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成功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“从零到一”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仍记忆犹新:“无论多么寒冷,手都不能停。有一次,无人值守的‘托居站’道岔融雪设备突然发生故障,我们乘坐汽车在雪原上颠簸了一个多小时才到达。当时大雪纷飞,轨道和道岔都被白雪覆盖。初代设备的线路布局杂乱,故障排查只能依靠人工逐段梳理。应急抢修规定每次作业仅20分钟,超时必须撤离。我们反复往返,为了灵活操作,甚至脱掉手套,用裸手在冰冷杂乱的线路间摸索。”
张晓忠补充道:“早些年,设备远不如现在智能,我们更多的是依靠‘人海战术’,用人力来弥补技术的不足。”
尽管如此,在铁路工人的心中,初代设备仍然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,人工除雪根本行不通。刚铲完的雪,风一吹又会重新堆积;刚清理干净的尖轨缝隙,融化的雪水几分钟后就会重新结成冰壳。人工铲一小时,不如设备加热一刻钟。初代设备最宝贵的价值在于,它用技术替我们承受了最严酷的风雪。”
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的探索之路。
第二代:学会“思考”的智能系统
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和改造。
2019年,道岔融雪系统实现了软硬件100%国产化,全新的第二代智能“暖宝宝”开始陆续在格拉段更换安装并投入使用。
其核心元器件均是为高原环境量身定制,能够在-40℃至45℃的温差、强风沙和缺氧条件下实现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“生命禁区”进行的。
刘岁意回忆道:“我们曾在野外住过帐篷和活动板房,长期与野生动物为邻。狼、藏羚羊都能看到,它们与我们隔着网围栏,各自安生,这也算是高原独特的陪伴。”
真正考验耐心的,是成千上万次的起身和弯腰。
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。最耗时的是这个环节。待到所有线路整合收拢,复杂的线路汇入单个分支盒,轨面变得整洁利落,我的心里也豁然开朗。结构的简化使得日常维护工作量减轻了一倍以上。”
如今的第二代“暖宝宝”已经焕然一新。
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,构建了全自动与人工备用相结合的双模式智能运维体系,真正实现了设备自主感知、系统自主调控和故障自主预警。
最核心的变化在于——它学会了“思考”。传感器实时收集数据,并利用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,在融雪效果和节能方面取得了精准平衡。
张晓忠在“天窗”作业期间介绍道:“当气温低于零下5℃时,系统会自动启动。参数可以灵活设置,全部采用动态算法,不再像过去那样‘一通到底’地白白消耗电力。”
记者在距离发热条约30厘米处,能够明显感受到脚边传来的暖意——这是科技在雪域高原上散发出的温度。
智能化不仅带来了效率的显著提升,也降低了成本。采购成本较进口产品降低了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”操作奠定了基础,但“无人”不代表“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:“设备在不断进步,我们也在成长。但有一点始终未变——只要道岔上还可能出现积雪,我们一定会在。”