本報記者 張佳星

　　時(shí)隔17年，鐵路人對2008年春運期間南方鐵路網(wǎng)的癱瘓仍記憶猶新。隨著(zhù)極端天氣多發(fā)，如何破除覆冰，保障“開(kāi)往春天”的高鐵暢通無(wú)阻，成為業(yè)界關(guān)注的話(huà)題。

　　5月22日至23日，香山科學(xué)會(huì )議召開(kāi)“高速鐵路大氣覆冰致災成因與防護”學(xué)術(shù)研討會(huì )，中國工程院院士、鐵道工程專(zhuān)家何華武在會(huì )上強調，中國高速鐵路通車(chē)總里程已達4.8萬(wàn)公里，開(kāi)展覆冰成因、檢測、預防、清除等問(wèn)題的研究，將冰雪致災幾率降至最低，刻不容緩。

　　“當前鐵路除冰仍以人工為主，一些地區嘗試無(wú)人機除冰，但效果不佳?！蔽髂辖煌ù髮W(xué)教授吳廣寧說(shuō)，在極端覆冰的天氣條件下，作業(yè)中的除冰工人甚至也會(huì )被覆冰。因此，從根本上解決高鐵覆冰問(wèn)題，亟須開(kāi)展跨學(xué)科協(xié)作，對牽引供電、大氣物理、人工智能、材料科學(xué)等多領(lǐng)域進(jìn)行深入研究。

　　覆冰類(lèi)型多樣，機制摸不透

　　時(shí)速300多公里的高鐵列車(chē)呼嘯而過(guò)，接觸網(wǎng)上的電能經(jīng)受電弓平穩地供給列車(chē)。受電弓是電力機車(chē)的“生命線(xiàn)”，通過(guò)滑板與接觸網(wǎng)接觸獲取電能，驅動(dòng)列車(chē)。

　　“除了車(chē)身、軌道覆冰會(huì )影響車(chē)輛運行受力，高鐵接觸網(wǎng)上的覆冰狀態(tài)復雜、類(lèi)型多樣，是當前動(dòng)車(chē)降速、停運的主要原因?！眳菑V寧解釋?zhuān)环矫姹鶎硬粚щ?，?huì )阻止電能傳遞；另一方面接觸網(wǎng)表面的不規則覆冰，會(huì )阻礙受電弓滑動(dòng)，可能使其受沖擊斷裂，甚至燒斷接觸網(wǎng)。

　　此外，接觸網(wǎng)建設時(shí)被施加了巨大的張力，處于平直狀態(tài)，覆冰后接觸網(wǎng)會(huì )變形下垂，帶來(lái)接觸網(wǎng)“舞動(dòng)”。吳廣寧解釋說(shuō)，“舞動(dòng)”影響接觸網(wǎng)的穩定性和安全性，嚴重時(shí)會(huì )引發(fā)弓網(wǎng)故障，甚至造成斷線(xiàn)跳閘、中斷行車(chē)。目前，其誘發(fā)機理和影響規律尚不明晰。

　　“2024年初，華北、華中地區遭遇兩輪大面積低溫雨雪災害，多條高鐵接觸網(wǎng)出現覆冰‘舞動(dòng)’?！闭蔡煊涌茖W(xué)技術(shù)發(fā)展基金會(huì )教授級高級工程師王保國表示，研究團隊分析了31條電氣化鐵路近十年覆冰“舞動(dòng)”的案例發(fā)現，在風(fēng)口及平原地區，當氣溫處于-5℃—0℃、濕度超85%、風(fēng)速為5—15m/s，且風(fēng)向與線(xiàn)路夾角大于45°時(shí)，覆冰“舞動(dòng)”更易發(fā)生。

　　“舞動(dòng)”只是高鐵接觸網(wǎng)覆冰出現的特殊現象之一?！拔覈鶈T遼闊、氣候環(huán)境復雜，高鐵接觸網(wǎng)覆冰呈現顯著(zhù)地域差異?！敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)院電工研究所研究員王秋良表示，以華中地區為例，南下的西伯利亞寒流與北上的東南暖濕氣流在此交匯，易造成雨凇覆冰，其密度是雪凇的8倍，黏附強度是雪凇的20倍。

　　建檔+仿真，從“被動(dòng)抗冰”到“主動(dòng)防御”

　　覆冰造成的影響因地而異，除冰應對舉措也需因地制宜。中國工程院院士、電網(wǎng)工程專(zhuān)家李立浧建議，每條高速鐵路的固定路徑都有規律性的氣象和地形特點(diǎn)，如果給每條線(xiàn)路構建“檔案”，設置應急處理方案，給出“一線(xiàn)一策”的應對策略，將更有利于實(shí)現從“被動(dòng)抗冰”到“主動(dòng)防御”的轉變。

　　“20年來(lái)，電力系統通過(guò)智能傳感器與微氣象監測積累了電網(wǎng)自然覆冰的數據集?！比A南理工大學(xué)教授郝艷捧介紹，借助大數據分析與人工智能等技術(shù)，電網(wǎng)覆冰感知過(guò)程已實(shí)現智能化，可助力高鐵線(xiàn)路建立覆冰“檔案”。

　　除了輸電領(lǐng)域，風(fēng)機葉片、航空航天等領(lǐng)域對覆冰監測技術(shù)的研究和應用，均可為高速鐵路覆冰防護提供參考。

　　談及接觸網(wǎng)復雜狀態(tài)的精確監測，吳廣寧表示，隨著(zhù)人工智能技術(shù)的發(fā)展，數字孿生有望對接觸網(wǎng)覆冰前后的力學(xué)結構、工況等真實(shí)特性進(jìn)行全尺寸“仿真”。

　　“可采用超聲、機器視覺(jué)、高頻激光等方法開(kāi)展信息采集和試驗研究，仿真再現接觸網(wǎng)覆冰過(guò)程，并建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的覆冰監測、數據處理、評估預警與運行調控體系?！眳菑V寧說(shuō)，通過(guò)快速預警與智能決策，有望在覆冰出現前阻斷其形成，防患于未然。