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郑伟:高铁安全守望者

来源:  发布时间:2016-06-06

  
本刊记者 侯孟蝶

  
  
  从航天控制到轨道交通控制,从磁悬浮列车控制系统设计到高铁信号系统测试,在漫漫人生路上,他的研究经历了两次转变。压力之下,快速学习能力和乐观向上的心态使他顺利度过转型,接下来的每一步他走得又是那样的坚实与自信。他就是北京交通大学国家轨道交通安全评估研究中心副主任、电子信息工程学院教授郑伟。
  现代交通诞生于19世纪初。历经100多年,交通运输发展日新月异。铁路、公路、航空、管道等相继出现,水运也因动力装置变革而空前活跃。改革开放以来,我国加快了交通基础设施建设,交通运输成为经济建设的战略重点。21世纪,交通运输开始转向高新技术广泛应用、高速交通全面发展的时代。郑伟应时而来,见证并参与了这场非凡的变迁。
  
专注高铁安全
  
  如今,我国高速铁路以1.9万公里位列世界里程第一。它们一列列飞驰在高架桥上,穿越隧道,横跨江河,最终将旅客安全送达目的地。郑伟致力于高速铁路运行控制系统设计及测试、安全苛求系统的安全分析技术,在幕后默默坚守,为高铁的安全运行保驾护航。
  2002年,郑伟从哈尔滨工业大学航天学院控制科学与工程系自动化专业博士毕业,刚一进入北京交通大学,就开始做磁悬浮国产化项目。“那时候我们团队主攻地面控制系统,我参加的是地面分区控制系统的研制”,他回忆到。
  那是我国第一次做磁悬浮国产化,没有任何基础,可谓是零开始。因此,项目组参考我国已经建造的上海龙阳路到浦东机场磁悬浮列车线路进行研发,“主要是借鉴了北交大之前在铁路列车运行控制系统研发方面积累的大量技术及工程经验”,最终,成功研制了磁悬浮列车地面控制系统的国产化样机。
  德国是磁悬浮列车技术的发源地。为了深入掌握磁悬浮控制系统的设计技术,2007年,郑伟作为国家公派访问学者进入德国布伦瑞克工业大学交通安全与自动化工程研究所,跟随曾经身为西门子磁悬浮系统设计部门创始人的Eckehard Schnieder教授进行磁悬浮列控系统设计技术的系统学习。1年后学成回国的郑伟,看到的又是一番新的景象。从铁路第六次大提速开始,我国进入了高铁时代。
  新兴事物的出现,总会伴随一些疏漏,高铁事故无小事,安全保障尤为重要。在我国高铁快速发展的背景下,控制系统投入使用之前的安全测试方法及安全保障基础理论方法技术需要同时补强。于是,郑伟以德国洪堡学者的身份第二次赴德,学习高铁控制系统测试技术及各类安全保障方法技术。
  “我现在负责高铁地面核心控制设备无线闭塞中心的测试平台研制,实现系统功能及系统安全性能的测试”,郑伟说。由于我国无线闭塞中心的测试序列较多,郑伟也需要研究测试案例及序列自动生成的自适应优化算法,从而提高测试效率。“我们正在根据铁路管理部门对测试平台的最新需求不断进行深化,设计并补充测试案例及序列,期望能够尽快完善测试平台,以满足工程应用需求,执行地面核心控制系统的测试工作”。测试平台如果能够获得国家认证部门的测试资质,地面核心控制设备在投入运行前就需要按照相应测试规范和标准接受测试,测试通过后方可投入运营,这样便是从源头加强了高铁的安全保障。
  除了高铁列控系统的测试平台研制,在高铁运营安全保障的基础理论方面,事故致因模型及事故分析模型也是郑伟主攻的领域。据他介绍,一方面,通过对铁路管理部门多年来积累的各类事件及事故的系统分析,将事故与导致事故发生的多类因素建立多维映射关系模型,这样可以根据对列车实时运营状况的监测进行在线事故预警。另一方面,面向具体的事故,从组织、人因、设备及环境不同层次确定导致事故发生的事故链条,找出与事故相关的组织及个人的深层次原因,从而为事故防范措施的设计和管理提供明确的指导性意见。
  郑伟指出,铁路系统的大部分事故是恶劣的自然环境、系统自身缺陷及不完善的管理这三者复杂作用的后果,其中组织管理及人员问题占很大比重。所以,事故致因模型及事故分析模型都是为了找到导致事故发生的深层次原因。“比如,一件事故是因为司机犯错误导致的,如果只是对司机进行了惩罚,他记住了这件事情,下次可能依旧在另一个方面犯错。对我们科研工作者而言,更重要的是查明司机为什么犯错误,唯有这样才能找到导致事故发生的真正原因,从而从根本上解决问题。是企业安全文化氛围不足?组织培训力度不够?倒班制度不合理导致睡眠不足?家里有事导致心理出现异常波动?”目前我国铁路运营部门也逐渐意识到了企业安全文化、安全组织及安全管理对于列车安全运营的重要性,正在和郑伟开展相关方面的合作。
  
做有需求的科研
  
  涉足轨道交通自动化与控制领域十余年来,郑伟从一个青年学者逐渐成长为主持国家级项目的科研工作者。2010年,在我国信息化与工业化融合的大背景下,郑伟参加了“863”主题项目“面向信息物理融合的系统平台”,具体负责“轨道交通CPS系统的感知、运行和安全技术应用验证”的课题研究,旨在将物理系统与信息系统相融合,对列车运行控制系统与列车动力系统进行综合建模分析,在更高层面上探索高速铁路的安全保障技术。
  2013年,北京交通大学国家轨道交通安全评估研究中心成立,郑伟任中心副主任,“成立这个中心也是为了进一步加强高铁安全保障方法技术的研究工作,面向高铁动车、通信信号、牵引供电、牵引电传动及电磁兼容方面,从上线前到运营中直到报废,对其进行全生命周期内的循环评估和风险分析,进而保证系统处于我们所需要的安全等级”。在我国高铁安全保障基本方法技术领域,郑伟认为“我们需要尽快学习高铁发达国家既有的运营安全保障理论方法技术,再根据我们自己国家的实际运营条件,不断提出适合我国高铁的安全评估及安全保障方法和工具,切实提高高铁运营安全。”
  德国高铁运行已接近30年,日本甚至长达50年,而我国的高铁还略显年轻,运营至今不到10年,许多运营问题还没有显现。所以,“我们当前需要去国外吸收已有的运营安全保障经验,他们运行时间足够长,一些与时间相关的问题已经暴露出来,虽然运行环境不完全相同,但总有我们可以借鉴的经验。”今年6月,郑伟又将前往德国,学习借鉴德国铁路股份有限公司在高铁安全保障方面的技术方法及标准体系,“这些不是课本上能学习到的知识,要通过学习交流才能知道。他们出现的问题,日后我们也可能遇到,早知道就可以提前预防,他们的安全保障方法技术我们也可以选择性地借鉴过来”。在郑伟看来,这是保障高铁运营非常重要的一环。
  “我们国家现在有世界最长的高铁运营里程,而且国内高铁运营环境的复杂程度是其他国家所没有的,比如东北的高寒、南部的潮湿、西部的风沙,世界上运营里程最长的京广线从南到北2294公里的动车长距离持续运行,这些我国特有自然环境下的高铁安全保障经验无从学习,只能依靠我们国家的广大铁路从业者逐步积累。这虽然是一个很大的挑战,但同时也是机遇,一旦我们积累了各种复杂自然环境下及长距离持续运行的高铁运营保障经验,就能够促进中国高铁昂首‘走出去’,将来外国人就需要到我们这里来‘取经’了”,郑伟说道。
  在高铁的发展历程中,郑伟贡献了自己的一份力量,是坚定的安全守望者。而他也总是说,自己只是其中的一个参与者。的确,高铁的建设运营是项系统工程,需要多部门、多专业人员协同配合,高校承担基础理论方法研究、企业做设备研发、测试机构负责测试评估认证……正因如此,高铁才能安全平稳地驰骋于天地之间。
  未来,任重而道远。郑伟希望尽快形成一支强有力的研究队伍,与中国铁路总公司和国家铁路局对接,建立合作关系。他说,“顶天立地”是北京交通大学科研工作者的信条,在研究方法技术上要有国际视野、高瞻远瞩,但研究成果最后要能够回到地面上,直接服务于高铁的实际运营。因此“团队研究方向与现场运营需求的无缝对接”是重中之重,因为“不知道需求是什么,做出来的成果就无法发挥作用。只有知道需求,才能为高铁安全运营提供更好的服务及保障。”
  

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