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| 铁路数字无线通讯显威力 十万元替代千万元机车 |
| 专访中国高速、重载铁路无线通信铺路人钟章队 |
2008年一开始，中国南方的一场持续时间长、影响范围广的雪灾让我们领略了大自然的力量，国家领导人亲临山西督战抗雪救灾的坚强后盾——电煤生产和运输，大秦重载铁路瞬间成为中国南方抗雪救灾的核心“输血管”。这条由北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室学术带头人钟章队领衔设计的、应用GSM－R铁路数字无线通讯的重要试验线，在风雪中经受住了考验。
“这是谁的自行车电池呀？”在北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室参观时，记者一句无心的问话，逗笑了陪同记者参观的张老师。张老师和实验室科研人员介绍，这个很像电动自行车电池的装置叫做可控列尾装置，是应用在大秦重载铁路的新技术。别看它个头小，起的作用可是不容小觑：在列车制动方面，一个可控列尾装置可以顶一个火车头。一台国产新型机车造价1000多万元人民币，而这个小东西造价不到10万元。
自行车电池与火车头，1000万元与10万元，这个差别让记者吃了一惊：是什么样的技术会产生如此不可思议的力量？记者采访了该实验室学术带头人、北京交通大学教授、博士生导师钟章队。
第一批研究
高速铁路的人
早在上个世纪90年代中期，我国作出了发展高速、重载铁路的战略决策，但是，没有新一代的无线通信系统，在人员、机车、设备之间进行安全、有效的信息传输，列车的提速和重载就成了无本之木。
当时，钟章队凭借着在铁路无线通信浸淫半生的研究经验，提出用一种数字无线通信技术来替代当时铁路上通行的模拟无线通信系统，并承担了铁道部的研究任务，成为中国最早研究高速铁路通信发展及其应用的专家之一。在发展高速铁路方面，当时的欧洲是走在前面的，在与欧洲同行交流时，钟章队发现欧洲提出的GSM－R铁路数字无线通信系统与他的设想不谋而合，在经过充分地了解和交流之后，双方最后确定了合作的方向。
GSM－R是专门为铁路运输设计的数字无线通信系统，传统铁路要向现代铁路发展，信息化是其中的一个核心技术，它将庞大的铁路系统中的机车、各种电子产品、工作人员有机地融合，使资源获得充分的利用。
该系统在中国高速铁路发展中到底扮演了什么角色呢？很多人都看过京剧《红灯记》，铁路工人的一盏红灯指引了火车开行的方向，现代铁路的发展已经远远超过红灯的时代，铁路的高速、重载需要更精细更安全的信息交流通道。“我们做的是铁路发展的基础性、前瞻性的工作。用铁道部有关领导的话说，是铁路发展‘基础中的基础、前提中的前提’。”钟章队说。
当时的铁路主管部门也非常重视钟章队提出的基于铁路运输的数字无线通信系统，钟章队也多次陪同铁道部的领导到欧洲进行考察，最重要的一次是在2002年，成果就是轨道交通控制与安全国家重点实验室。
2002年12月15日，这一天让钟章队终生难忘，由铁道部、北京交通大学、西门子公司三方合作建设的GSM-R实验室正式批准成立，该实验室的批准建立标志着铁道部基本确定了铁路无线通信发展的思路和框架。在非典肆虐的日子里，钟章队和他的研究人员一天都没休息，2003年2月17日，实验室正式开始工作。
“我们不允许失败”
钟章队实验室的任务是研发即将应用在铁路上的数字无线通信系统，并作出初步的验证，经过集中的技术攻关，该系统的关键技术都取得了突破，但对于铁路上复杂的环境和种类繁多的设备，仅仅依靠实验室内的实验是远远不够的。在2003年的9月22日，铁道部作出决定，将青藏铁路、大秦线、胶济线3条铁路线作为GSM－R的试验线进行建设。
青藏铁路是高原铁路的代表，在大秦线运用重载技术代表世界铁路货运的发展方向，胶济线则是中国铁路第六次提速的示范线，从这3条试验线的选择上不难看出国家对GSM—R的重视程度。钟章队作为学术带头人，领导了青藏线、大秦线GSM—R数字无线系统的研发和应用。
虽然大秦线是钟章队第一个签合同的项目，但由于工程实际上马的时间差，第一个试验段建立在青藏线上。面对世界上线路最长、海拔最高，一半地段都是冻土，海拔4000多米的路段有900多公里的高原铁路，依靠铁轨输送列控信号的传统方式无计可施，GSM－R也就成了唯一的选择。作为世界上应用GSM－R技术传输列控系统数据的最长铁路线，青藏铁路全长1142公里，而欧洲应用相关技术的铁路线最长不过几百公里。
摆在钟章队面前的是一个巨大的机遇，同样伴随着巨大的挑战。在此之前，GSM－R只在实验室里运行过，虽然各项关键技术都已突破，但从来没在实际线路上试验过。GSM－R的各个环节能不能正常运转？高原冻土和恶劣的天气会不会对设备造成影响？没有相关技术标准和既有经验怎么办？在这些困难面前，钟章队感受到了前所未有的压力。
“这个项目在小处略有失误是不可避免的，但我们不能失败，如果项目失败我就成了历史的罪人。”现在，青藏线早已正式开通运营，这番话在钟章队嘴里说出来也显得有些轻描淡写。但在试验段工作时期，从一开始确立可行性方案，到后来的技术方案、实验方案，钟章队领导协调20多个单位组成的团队，在关键技术上更是要亲历亲为，每一步他都是走得战战兢兢、如履薄冰。正是这种事无巨细的谨慎作风，才铸造出青藏铁路这条完美应用GSM－R技术的铁路线。
擒住重载列车这条巨龙
从大同到秦皇岛的大秦线是我国一条重要的运煤专线，它将山西省内丰富的煤炭源源不断地输送出来。但是由于近年来我国经济发展迅猛，对煤炭资源的需求也越来越大，全国很多省区的拉闸限电不仅影响了工业生产，也让老百姓的生活尝到了苦头。
大秦线在设计之初的标准是年运煤量1亿吨，这在当时也属于技术领先的货运专线，2003年该线路最忙一天已开行列车105对，中间间隔只有几分钟，仍然无法满足国民经济发展的需要。货运列车是无法实现高速的，在这个前提下，加大列车载重量就成了提高运力的重要目标。
当时大秦线开通的列车载重大多是5000吨，如果要开行2万吨的货运列车，势必要将4列火车捆绑在一起运行，由4台机车牵引制动，头车为主控车，其他为从控车。在这种条件下，如何保持4台机车丝毫不差的同步动作，是重载列车开行的关键，这就用到了GSM－R数字无线通信系统。
大秦线穿行于太行山脉，山连着山，桥连着隧，钟章队在前期测试时发现，有时在列车头部可以直接看到尾部，列车甚至有大S型运动。在这样的地形下，长达2.7公里的重载列车就像一条巨龙蜿蜒群山峻岭之中，最多时一列车要同时跨5条隧道。我们都知道，山区里的手机信号无法保证呢，那么如何保证重载列车机车之间的无线通信传输就成了很大的挑战。此外，大秦线有100多公里的下坡路，最大坡度达12％，2万吨的煤炭巨龙下坡的时候要不停地循环制动才能控制速度，机车之间的可靠通信连接就成为最关键的问题。
钟章队2003年接受该项任务，2004年通过GSM－R技术与机车同步操作控制技术的系统集成创新，取得关键技术的突破，经过2005年一年的试验，2006年3月28日大秦重载列车正式投入使用。从那时起，大秦线的运力就迅速提升，现在大秦线像一条巨大的传送带，每秒运送12吨煤，2007年年运量达到2.5亿吨，2008年预计达到3亿吨，是大秦线设计运力的3倍。由此，钟章队和他的研究团队成功地驯服了大秦重载列车这条巨龙。
目前，我国已将新型的货运机车“和谐号”运用到生产实践中，这种机车牵引力更大，大秦线上要4台机车才能完成的2万吨重载列车，和谐号2台就可以实现。但由于制动方面的需要，2×1万吨的重载列车还是需要第三台机车，它在车尾接受信号从而实现制动。为了节约运输成本，钟章队和他的研究团队又研发出可控列尾装置以取代机车。这个装置就是一开始让记者闹笑话的很像电动自行车电池的小东西。
据钟章队介绍，我国在2020年以前要建成10万公里的铁路网，其中至少1/3的线路要用到GSM－R数字无线通信系统，而高速、重载更是中国铁路的发展方向，目前已批准应用该技术的铁路线有40多条。
为了我国铁路乃至国民经济的又好又快发展，钟章队和他的研究团队正在全力以赴地研究GSM-R基础理论和应用理论，开发GSM-R关键技术和装备，为我国铁路现代化发展作出更大的贡献。
