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时间:2020-04-14 来源: 作者:杨玉珍

《纵横》杂志:把住高铁“神经中枢”的人——访全国政协委员、中国高铁信息通信专家钟章队

编者按:近年来,随着我国铁路事业的高速发展,高铁已逐渐成为人们出行的首选交通工具。一条条高铁,像一条条血脉,奔向祖国的四面八方,为祖国母亲注入了巨大的活力。它将城市和城市之间的时间距离缩短、人和人之间的心理距离拉近,让我们可以尽情畅享新时代的美好生活。

在我们享受如此便捷出行方式的同时,你有没有想过,如此庞大复杂的高铁网络、如子弹般飞速驰骋的无数列车,这背后需要怎样精密的操控系统来控制?高铁的“神经中枢”是如何构建的?和原来坐的普速列车相比,高铁的通信和控制有了怎样的变化和提升?这背后是哪些人在做着不懈努力?本期,我们来认识一位高铁移动通信和安全控制方面的专家——钟章队。


钟章队,第十二、十三届全国政协委员,轨道交通专用移动通信理论与关键技术方向首席专家、“面向高速铁路控制的无线移动通信系统研究”教育部创新团队带头人,北京市高速铁路宽带移动通信工程技术研究中心主任,北京交通大学现代通信研究所所长、教授、博士生导师。他研究的铁路数字移动通信技术多次荣获国家和省部级科技大奖,他本人曾荣获茅以升科学技术奖、詹天佑铁道科学技术成就奖……“铁路移动通信是生死攸关的,中国铁路需要先进的、面向未来的移动通信。我们要做世界上其他国家没有做过的事情。”
这是钟章队的初心和使命。

赴京求学,与铁路结缘

1962年,钟章队出生在湖南省衡阳市衡南县的一个小村庄,家里兄弟姐妹六人,他排行老三。尽管他的学习成绩一直很好,但是因为那时候的生活太贫苦了,只能半工半读,没办法把全部精力都投入到学习上,加上那时的基础教育过于薄弱,恢复高考后的第二年(1978 年),他并没有考上大学。后来在两位“贵人”——公社高中数学老师和校长的推荐下,他得以进入县里的衡南二中复读,并再次参加了高考。这次,他如愿以偿地考上了大学,命运就此改变。

那时候大家都不懂怎么报志愿,只能听老师的。老师给钟章队报的第一志愿是大连海运学院柴油机专业,第二志愿是北方交通大学(现在的北京交通大学)铁路无线通信专业。后来神不知鬼不觉,钟章队竟然把志愿偷偷改了,把北方交通大学铁路无线通信专业填成了第一志愿。

问起钟章队改志愿的原因,他自己也说不太明白,可能这就是冥冥之中命运的一种安排。他说,那时候根本不懂什么是无线通信专业,如果说什么能跟无线电沾点边,那就是他在老
师和邻居家听到的收音机。那时候在老家衡阳,能听上收音机是很难得的事情。他在邻居家听过收音机,觉得能从小方匣子里发出声音是件很神奇的事情。

至于为什么选北方交大,他说可能跟他从小的“行路难”有关。那时候上小学和初中离家还算近,五六里地,他打着赤脚爬山或涉水,勉强还可应付。后来去县里上高中,离家20多里路,还是要靠两个脚底板走。路还不是平路,除了山,还要过一条河。河里虽有摆渡船,但学生多船少,往往一等就是几个小时。“那时候回趟家太难了!两个星期回去一次,第一天从学校走,第二天就要返校,来回40多里路,心里特别发怵!我们经常冒着危险扒人家的货车或拖拉机回家,但这种好事也不是每次都能遇到。”也许是这种特殊经历,让他不知不觉中选定了自己后半生的职业。

上了大学以后,钟章队学习很刻苦,成绩一直很好。但有一件事让他印象深刻,还是跟“行路难”有关。当时湖南距北京有 30 多个小时的车程,每次放寒暑假,也是钟章队最头疼的时候。从学校回家还好,学校能帮助买火车票,但是从衡阳回北京就特别难,一票难求。即使买上票,也都是站票,路上特别受罪。他当时已经意识到,国家的铁路发展太落后了,必须要改变这种面貌。

1983 年大学毕业后,钟章队留校做了老师。先从助教做起。说是助教,其实并不给学生上课,大部分时间是在做科研。做科研需要经常出差,他跟着老师到各铁路局实地考察,看线路、看车站、看电台、爬机车,开始知道铁路具体是怎么组织、怎么工作的。

那时候的出差其实是件苦差事。最难的是每次出差坐车的条件特别差。他们属于铁路职工,能免火车票。别以为这是什么好事,当时他们都不愿意免票,因为免票只能是无座,他们这种年轻教师很难搞到座票。有时候出差途中实在太累了,只能把席子铺在人家座位下面睡上一会儿。钟章队说:“上世纪八九十年代,铁路员工真的很惨,特别辛苦。我当时有个强烈的感觉,铁路必须得发展,必须解决我国铁路发展落后的现状。”

选定数字移动通信作为自己的主攻方向

1985年,钟章队考取了北方交通大学的研究生,跟随国内著名的铁路通信专家简水生教授(后成为中国科学院院士)搞光通信。那个时候搞光通信算是比较超前的,属于站在学术界的潮头,包括后来他们做激光通信,都是在国家很落后的情况下学术界比较新的东西。

20 世纪 90 年代初,国家进入一个新的发展阶段,钟章队也进入快速成长期。这个时期,他已经将研究重心逐渐转移到铁路无线通信上来,同时也意识到了参加团队的重要性。他当时同时跟着两个团队,一个是李承恕老师的团队,另一个是李振玉老师的团队。李承恕当时是中国通信学会下面的一个专业委员会——无线通信委员会的主任,钟章队的工作是给他当秘书。当秘书既要写稿子、管财务,还要联系各方面人员、负责交通工作,所以跟着李承恕老师那六七年,钟章队学会了如何跟社会打交道。李振玉老师的团队是专门搞铁路无线通信的,钟章队真正搞铁路无线通信也正是从这个时候开始的。跟着李振玉老师的这几年,钟章队学会了怎么做科研。

跟着李老师搞铁路无线通信期间,钟章队开始对铁路传统的模拟移动通信产生了不同看法。他逐渐意识到,模拟移动通信虽然已经用了100多年,现在还在用,但是随着时代的发展和科技的进步,已经显露出诸多弊端,早晚会被淘汰。

有件事给他的触动很大。大概是1994年,时任国务院领导要电话慰问铁路司机。为此,铁路相关部门做了很长时间的准备,用了一个月甚至几个月的时间。因为领导如果要跟司机通电话,需要一段一段地接拨过去,尤其是司机是移动的,正常通话就更加困难。这种传统移动通信的弊端,促使钟章队萌生出了搞数字移动通信的想法。

到底什么是数字移动通信?它跟模拟移动通信比有什么优势?在20世纪90年代初,没有人对这问题有清晰的认识。钟章队因为接触过数字电路,还跟着老师搞过一段时间的军事移动通信,在很多人还不知道什么是高铁时,他已经在跟踪研究国外的高铁技术,所以在1994年只有32岁时,他就对未来的中国铁路作出预期:我国将来的铁路应该使用数字移动通信技术!这个想法在当时非常超前,国外的研究资料不多,在中国更是闻所未闻。

钟章队提出数字移动通信概念,得到了铁道部科技司和京沪高速铁路可行性研究办公室相关负责人的肯定。1994年他开始主持铁道部的一个项目。1995年以后,他把主要精力都放在研究高速铁路上。铁道部当时的支持力度也很大,表示一定要研究和发展好高速铁路,很多其他的科研机构也加入到高铁研究的行列中来。可正当高铁的研究方兴未艾之时,却产生了到底是发展磁悬浮铁路还是轮轨铁路之争。由于意见一时难以统一,高铁研究被迫停滞了很多年。但在这几年中,钟章队没有停止对铁路数字移动通信技术的研究和试验,他频频出国考察其他国家的高铁,足迹遍布德国、法国、意大利、西班牙、瑞士、英国等地。他的思路是先跟踪国外发展思路,然后在此基础上进行消化吸收再创新,真正为我所用。

他“斗胆”给铁道部部长写了一封信进入新世纪后,钟章队的研究重心基本都集中在了高铁上,国家也重启了高铁发展规划。这时的他更加成熟,带团队的经验也越来越丰富。他已于 1997 年成为北方交通大学现代通信研究所所长、学术带头人,那时铁道部关于数字移动通信方面的课题虽然不是特别多,两三年才一个,但基本上都会交给钟章队来做。这种主持项目的经验,使他得到了很大的锻炼和提升。

当时关于高铁的通信系统有三种制式之争:一种主张采用原来的传统制式——模拟移动通信系统;一种主张采用 TETRA 制式,这是现在我国一些地铁在采用的制式;钟章队则主张采用GSM-R制式(R即Railway,一种专门针对铁路的通信),即他一直在跟踪研究的源自欧洲的一种制式。经过近十年的研究,钟章队对这种制式已有了充分的了解和掌握,他认为这种制式安全

可靠,更适合铁路的需求,许多欧洲国家的高速铁路都在用,对中国铁路而言无疑是最佳选择。
但是怎么让这种制式也让别人接受呢?当时关于三种制式的竞争非常激烈,每种都有势在必得之势。钟章队说,那时他一年当中有1/3的时间在做“说服”工作, “一方面,同行之间要竞争,你要跟对方讲清你的优势;如果不是同行,你要为他服务,比如铁路信号,你就得让控制专家认可你的观点”。在做好基础研究的同时,钟章队就到跟铁路有关的各个单位反复去做讲座,让人家都了解这种制式。

除此之外,他还做了一件很“大胆”的事:他联合四位教授,给时任铁道部部长写了一封信,“推销”GSM-R 制式。部长把这封信批给了时任铁道部科技司司长及主管铁路通信的局长等几
个人,幸运的是,他们都接受了他的观点。

1996—2006年间,中国虽然没正式提出“高铁建设”的概念,但为了解决运力不足问题,进行了六次铁路大提速。在这六次提速过程中,钟章队越来越觉得,传统的模拟移动通信问题越来越多,根本适应不了我国高速铁路事业的发展。这也更加印证了他的论断:随着提速的进行,车地之间的数据传输量越来越大,信息种类越来越多,可靠性需求越来越高,传统通信方式已越来越难以为继。特别是如果要发展高铁,肯定不能再继续采用以前的制式,如果没有新的技术,高铁的列车控制、通信指挥就没有手段,发展高铁就只能是一句空话。

长期以来,我国铁路一直使用基于轨道电路的信号系统(即模拟移动通信),所有列车运行控制信息的传输(包括列车位置、列车速度、列车间隔等)都是通过轨道电路进行的,两根钢轨就是传输线。这种方式从 19 世纪发明以来,已经用了 100 多年,一直到高铁之前,我国采用的一直是这种制式。但这种制式有几个重大缺陷:一是传输速度很慢,传输信息量非常小。二是容易受异常天气的干扰,比如下雨、下雪等天气,就容易产生“红光带”,即轨道电路故障。我们原来坐绿皮车偶然遇到停车,就是因为有时候遇上雨雪天气信息传输中断,从而出现了故障。三是它的传输只能是单向的,只能从地面设备往列车车载设备传输信息,而地面中心得不到列车的位置信息和实时状态信息。

钟章队认为,将来要发展高铁,不只是简单的信号灯信息的传输,列车控制信息的实时、可靠传输是要重点关注的问题。高铁的控制肯定是基于网络化的,原来的模拟移动通信肯定是不适用的。他们研究高速移动列车的通信,是为了服务于列车的控制和安全,而不只是限于简单的人与人之间的通信,发展基于数字移动通信的列车控制系统是大势所趋。钟章队用“可用性、有效性、安全性、可维护性”来概括未来高速铁路控制系统的特点。

当时要做这个事情关键是要得到控制专家的认可,好在很多铁路控制专家很快就认同了钟章队的观点,开始接受他推荐的这种制式。更令人欣慰的是,后来每当TETRA制式和 GSM-R制式发生竞争时,不需要钟章队自己去说,很多铁路控制专家都帮着他说话。

两次成功的实践:青藏铁路和大秦重载铁路

2003年对钟章队来讲是个很重要的分水岭,从这年开始,他的科研和团队进入快速发展期。2003年初,钟章队带领团队克服“非典”困难,在北京交通大学建立了国内第一个GSM-R科研实验室——铁路GSM-R应用系统模拟实验室。钟章队说:“我们真正真刀真枪地干,大规模地干,就是从实验室建设开始的。”

有了实验室以后,他的很多想法都可以通过实验演示出来,这就更增强了理论的说服性。很多领导专家都来看,也都被他说服了。看到了真正运行中的系统,各位专家领导也对这种制式更加充满信心。

青藏铁路:高寒缺氧,550公里的无人区,铁路到底该怎么建?

实验室建成以后,钟章队参与的第一个项目,是青藏铁路二期的建设。

青藏铁路简称青藏线,是一条连接青海省西宁市至西藏自治区拉萨市的国铁Ⅰ级铁路,是通往西藏腹地的第一条铁路,也是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。青藏铁路分两期建成,
一期工程东起青海省西宁市,西至格尔木市,于1958年开工建设,1984年5月建成通车;二期工程东起青海省格尔木市,西至西藏自治区拉萨市,于2001年6月29日开工,2006年7月1日全线通车。

2003年,青藏铁路到了建设最关键的时期,因为有一个问题亟待解决,即列车控制系统采取什么制式的问题。青藏铁路当时面临三大难题:一是高原缺氧,铁路需穿越海拔四五千米的地段,并且沿途有着长达550公里的无人区;二是生态环境特别脆弱,需要穿越戈壁荒漠、沼泽湿地和雪山草原等各种地质,建设铁路的同时不能破坏环境;三是很多地段是冻土,在冻土上施工极其困难。在这种极端环境下,用传统的轨道电路传输方式已经不可行了。因为沿途要经过很长的冻土地段,冻土在夏天会融化,地势会下沉,而在冬天会膨胀,如果采用传统的轨道电路方式,轨道电路的电感电容就要经常调整,要保证信道稳定、传输稳定就需要经常维护。可是这种维护几乎是不可能实现的,因为沿途几百公里的无人区,人不可能经常在那种场景下工作。

钟章队了解到这些信息后,就跟学校搞铁路控制的老教师一起去铁道第一勘察设计院与设计工程师们交流,给他们讲自己研究的这种制式在应对上述问题方面的优势。结果,谈得很好,一院的工程师们基本都同意他的方案。就这样,他们把青藏铁路这块“烫手山芋”接了下来。钟章队说,其实刚接下这个任务时压力是很大的,因为这种制式虽然在实验室里是可行的,但还没真正应用于实践,这还是第一次。

从 2003 年下半年开始,钟章队几乎把所有的精力都投入到青藏铁路的建设中来。经过不断地实地考察,他把青藏铁路的情况在实验室里都模拟出来。当时实验室外的楼道里都是不冻泉、五道梁、可可西里这些站名。领导看了也很放心,说就冲这股拼劲,钟章队肯定能干成。建设施工时,钟章队亲自上阵,冒着零下二三十度的低温去安装设备,跟工人一起施工。当时他指挥着17家单位、180多人的队伍,像一个民兵队长,吃饭要点名,排队要点名,出发要集合,还要操心预防鼠疫。还好功夫不负有心人,作为负责试验段移动通信系统工程的技术负责人,钟章队带领团队在青藏铁路上采用了一种全新的移动通信系统——GSM-R制式,使青藏铁路成为世界上第一条采用无线通信承载列车运行控制系统信息传输的高原铁路。这一创新开了我国铁路的先河,我们的列控系统不再依赖轨道电路,大大减轻了维护工作量。

钟章队说:“青藏铁路,我们一干就干了六七年时间,真的就跟培养自己的孩子一样。因为在这条线上我们做了很多国内第一。因为本身这个制式是第一次采纳、第一次试验,很多技术创新、应用创新、技术标准、应用标准、管理规范都是在这条线上实现的。对于我来说,这是一个重大挑战,也是一次重要的锻炼。”

因为是第一次把这种制式应用到实践中,很多铁路上的专有名词也是钟章队在这时创立的。比如“单通”,就是在行驶的列车上通电话,对方能听到你讲话,但你却听不到对方的声音。比如“永久在线”,以青藏线为例,指机车从西宁机务段开出后,通信要保持到拉萨车站一直不断线。这种不断线通过什么方式来完成呢?通过“交棒”。就跟跑400米接力一样,中间有一个个“交棒点”。而铁路通信沿线有一个个基站,从这个基站转到下一个基站就要“交棒”。跑接力的时候很容易掉棒,通信也一样,交不好棒的话就会掉线,数据传输就会中断。列车中通信的“交棒”,专业术语叫“越区切换”。在行车过程中,几公里要交一次棒,以一段1000多公里的路程计算,行车途中要交几百次棒。同时,地面无线闭塞中心要给进入控制范围内的每个列车“授权”,列车离开其控制范围时要把授权还回并接受下一个无线闭塞中心的授权,这叫“移交”。以京沪高铁为例,原来是北京铁路局的无线闭塞中心控制,到了与德州分界处就要“移交”给济南铁路局的无线闭塞中心。在列车运行控制当中“移交”很重要。钟章队讲起这些,头头是道,能把复杂的、普通人难以理解的专业术语讲得通俗易懂,他说这也是当年能说服众多专家和领导的原因。

“青藏铁路是我最有成就感的一件事情,因为它意义非常大。没有青藏铁路,就没有后来高速铁路的移动通信。因为我在那里面摸爬滚打,发现、创新了很多东西。因为我们国家的独特情况,很多问题在国外都是没有遇到过的,都是我们做的自主创新。”钟章队在回忆起这段时光时,依旧心潮澎湃。

大秦重载铁路:一条线相当于四条线,运力提高了四倍

旅客运输高速化和货物运输重载化是铁道部在20世纪90年代确定的两个重要发展方向。推动铁路高速化和重载化发展的引擎,是铁路系统的信息化。大秦铁路就是用信息化、网络化来助力重载铁路建设的典范。

所谓重载铁路,是指行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路,主要用于输送大型原材料货物。重载铁路在我国经济发展中发挥着重要作用。钟章队参与的第一条重载铁路,是大秦线的改造。

大秦线是中国华北地区一条连接山西省大同市与河北省秦皇岛市的国铁I级货运专线铁路,也是中国境内首条重载铁路兼煤运通道干线铁路。大秦铁路于1983年进行勘察设计,1985年动工建设,1992年全线竣工运营。从2003年起,大秦铁路开始连续实施 2亿吨、4亿吨扩能改造。钟章队参与大秦铁路的改造是从2004年开始的,当时他一方面参与青藏铁路的工程建设,一方面开始为大秦铁路改造工程忙碌。

国家当时为什么会对重载铁路如此重视呢?因为进入新世纪后,国家的经济进入了高速发展时代人物阶段,各方面进展都突飞猛进,什么都离不开煤:房地产发展迅速,建材需求强烈,而冶炼建材需要用煤;各方面经济的发展都离不开电力,而那个年代火力发电(即用煤发电)占了90%以上,需要大量用煤。但当时全国都缺煤、缺能源,铁道部最重要的任务就是把原产地的煤运出去。我们国家的煤炭分布有一个特点,主要分布在三“西”,即陕西、山西和蒙西(内蒙古的西部)。所以,南方用煤、东部用煤,特别是上海、华东和广东用煤都依靠它们。这些地方的用煤只能靠铁路运输,而铁路运能又非常紧张。所以,这个时候必须进行升级改造。

改造前的大秦线列车是50节车厢、600多米长,一次只能运5000吨煤左右,运力远远满足不了当时的需要。铁道部这时想研究出一种简单高效的绿色运煤方式,即开重载。所谓重载的意思,即把四列车绑在一起,形成一个20000吨的重载列车,由四个机车拉,而且列车速度和密度保持不变,这样大秦线的年运量就能从1亿吨提高到4亿吨。

但如此一来,就必然会涉及四个机车怎么同步的问题,这也是当时铁路领域的世界性难题。况且,从山西到秦皇岛,地形是西高东低,整个过程是走下坡路,总长2.7公里、载重20000吨的列车往下坡开,四个机车不在一个地方,要同步制动、减速是一个很大的困难。后来铁道部科技司找到钟章队,让他拿出一个方案。钟章队率先在实验室把方案做了出来,并给大家进行了演示,铁道部的领导看后敲定,就用钟章队的!最终,钟章队的方案在六个团队中脱颖而出。

钟章队的方案叫“基于无线通信的网络化机车同步操作控制系统”,它有几个优点:第一,不受机车数的限制,10 辆、20 辆、30 辆机车都没事,都可以来;第二,不受车长的限制,只要网络建得好、沿线网络覆盖得好,车多长都没事;第三,简单易用,多机车编组、解编易操作,几个键就能解决问题,很受司机欢迎。铁道部的领导非常认可钟章队的方案,让他尽快应用于工程实践。

这个成果后来获得国家科技进步一等奖,山西、内蒙古其他重载铁路的列车也改用这种制式,之后此制式在许多线路推广应用,这里面的很多创新后来也用到了高铁上。“中国重载之父”、原铁道部科技司司长曾说:“重载里最难攻克、最关键的技术,让钟章队给解决了。”

“高铁的数字移动通信系统该怎么建,我们面临一些从未遇到过的难题”我国高速铁路移动通信的许多创新起步于京津城际、武广客运专线和郑西客运专线(我国高铁工程建设的早期基本不叫“高速铁路”,而叫“客运专线”或“城际铁路”),后来在京沪高速铁路、沪宁城际、沪杭城际得到了进一步验证,之后全面推广使用,完成了从引进、消化、吸收再创新,追赶、并跑再到超越的过程。在这个过程中,钟章队和他的团队一直发挥着核心主力作用。“虽然艰苦,但非常自豪”,钟章队回忆说,“到 2013 年以后,我国不仅实现了高速铁路移动通信的技术、装备、建设和运营维护的自主可控,也为高速铁路列车运行控制系统的自主可控打下了坚实基础。”

我国第一条 350km/h 速度的铁路是京津城际铁路,这是一条希望之线。工程建设之初,京津城际铁路确实面临许多问题,比如“设计依据是什么,施工工序和工艺如何满足需要,工程验收的标准是什么,验收测量工具在哪儿,运营以后安全如何确保”,等等。这种等级的线路不仅在中国是空白,就是在国际上也没有先例,中国工程师们迫切希望从中得到答案。最终,这条线的技术、装备、建造、集成采用“合作、引进”为主的模式:列车运行控制系统是西门子的,移动通信系统是西门子的(后来叫诺西,再后来就是现在的 Nokia),而且整个系统集成也是西门子负责。钟章队当时参加了引进技术的谈判,前后持续了大约两年时间。他说:“京津城际的工程建设是对世界几种高速铁路技术制式全面摸底的一次机遇,为武广、郑西客运专线的工程建设提供了重要参考。”

京津城际铁路是中国高速铁路里程牌式的工程,半小时路程实现了京津两市的同城化,标志着中国真正进入了高速铁路发展的快车道。钟章队感慨地说:“京津城际使得我们对高速铁路技术、装备、工程建造、开通后的运营维护都有了认知上的全面提高,特别是350km/h时速线路的开通运营,这在世界上是第一次。但它也促进了专家们的思考,大家认识到有几个问题必须在后续高铁工程中解决:一是费用高如何降价,二是工期长如何加快,三是全套技术必须自己掌握。”再加上2004年 1 月2 日,中国国务院审议通过《中长期铁路网规划》,规划建设“四横四纵”客运专线网络。但如果按照国外的建设进度和造价,完成这一规划目标难度会很大。上述问题如何破解,这是钟章队和他的团队一直在思考的问题。

无论是京津城际,还是武广客运专线、郑西客运专线,以及后续类似京沪高速铁路的系列线路,摆在面前的挑战都是“列车运行在350km/h时速下,列车运行控制系统必须依靠无线通信系统传递控制数据,必须确保车地之间控制数据全程、全天候可靠安全地传输”。当时国外并没有相关实际运营线路案例,相比较之下我国高速铁路实际环境又更复杂,线路隧道、桥梁、路堑频繁,铁路线网密集,枢纽地区无线组网困难。因此,在之后的武广、郑西客运专线的工程建设中,钟章队团队在京津城际铁路“引进、消化”技术战略基础上进行了调整,开始走“合作、创新、发展”的道路。合作的目的是为了创新与发展,需要在技术、装备、建造、运营维护方面进行创新,走出一条我国自主可控的高速铁路建设发展之路。

钟章队和他的团队从2008年左右开始参与到武广、郑西两条客运专线的试验段工程中,运营开通和后续的运营维护也一直是他们在跟踪服务。钟章队说,有两件事他印象特别深刻:一是在武广、郑西联调联试的时候,如何验收成为一大难题。无线通信看不见、摸不着,设计效果如何,是否达到服务质量的要求,这是当时困扰大家的一个工程共性问题。设计单位、施工单位、验收单位、运营单位都需要新的工具,才能确保工程上下游的有序衔接和交接,这实际上也是国外高速铁路工程建设周期长的重要原因之一。针对这一需求,钟章队和他的团队在青藏铁路、大秦铁路 GSM-R 工程建设的基础上,继续技术创新,发明了“无线基站电平覆盖、网络服务质量测量和评估”等新方法,采用产学研合作方式,快速开发出工程急需的测量仪器装备,在工程系统集成单位的支持下,很快应用到武广、郑西工程试验段,后来成为施工、验收、运营单位的标配。

二是解决列车在某些站点信号突然中断、列控通信超时的难题。在武广、郑西高速客运专线动态调试的时候,列车到达某些地点,总是出现莫名其妙的连接中断,造成列控通信的超时。当时设备厂家、工程集成单位面对这一问题都一筹莫展,问题反馈到厂家技术中心,查找欧洲高速铁路运营经验也没有参考案例,这可急坏了工程管理部门。解决这一问题的任务自然就落在了钟章队团队的肩上。团队经过研究分析,发现高速运行的列车由于速度快,“多普勒频展、越区切换、信道动态变化快是需要克服的三大难题”,在高速移动状态下的同步保持是数字移动通信的关键和保障。明确了这一难题后,钟章队团队第一要务是采集现场数据;第二是建立实验室半实物仿真系统,将现场数据在实验室复现出来进行重复分析;第三是创新诊断和分析工具。那段时间,他们团队夜以继日地研究和分析,用了两个多月的时间终于找到了问题的关键。问题找到以后就有技术解决方案了。这一研究成果被工程单位和各设备厂家共享,后续广泛应用于京沪、沪宁、沪杭、哈大等高速铁路,这些线路再也没有出现过类似问题。像这种默默奉献、为各条高速铁路解决难题的事情实在难以尽数,钟章队的实验室实际上已成为中国高速铁路移动通信的摇篮。

中国高铁的发展是一个从无到有、从有到优的长期过程。实际上,中国高铁能一路发展,关键时刻技术创新的供给是非常关键的。科研单位得能顶得上去,能迅速发现并感知到工程建设的发展瓶颈以及察觉到实际问题、实际需求,能勇于创新、敢于创新、善于创新,这是应对我国高铁一路走来的各种难题、行稳致远的关键。

钟章队在总结自己的工作时,将自己团队的主要任务定位为六个方面:一是高速铁路移动通信基础理论研究;二是关键技术突破,共性技术和应用技术创新;三是确保不同厂家设备之间的互联互通,直接服务工程建设;四是为高速铁路行业输送高质量人才;五是为工程建设、运营维护、设备厂家提供技术服务和咨询,促进铁路行业信息通信产业链的发展;六是搭建国内外高速铁路移动通信技术交流和合作中心。钟章队说:“无论过去、现在还是未来,这六个方面永远是我们团队的中心任务。”

钟章队的科研还秉承一个宗旨,“急国家所需,把文章写在国家工程建设实际中”。他的团队一直秉承“产学研要紧密合作、直接合作”的理念,从工程单位、运营单位了解到真正的需求、真正的瓶颈,然后为他们解决实际的问题并到实际应用,形成良性循环。

为了保障我国铁路列车运行控制和移动通信系统的安全可靠、精准高效,钟章队和他的团队从青藏铁路、大秦重载到各条高速铁路,十几年来不断摸索求证,坚持攻关,使我国的铁路移动通信技术水平不断跃上新台阶,适应我国铁路事业不断发展的需要。现在,钟章队和他的团队正在向铁路下一代移动通信技术攻关,相信不久的将来,借助云计算、物联网、大数据、AI和5G等新技术,中国铁路进入智能时代,会以更加积极的姿态顺应时代潮流,乘风破浪,勇往直前,创造新的“中国速度”和“中国奇迹”。让我们期待中国高铁、中国重载崭新的未来!


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