新闻纵深·追踪“人工智能+”丨数字引领，高铁智造跑出加速度

日前，中车唐山公司生产的时速350公里CR400BF-Z型智能复兴号高速动车组在京沪高铁上运行。中车唐山公司供图

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一辆复兴号车体下线需要多久？在中车唐山机车车辆有限公司，答案是不到半天。

在这里，平均可日产3辆动车组车体，端墙焊缝最终交检合格率100%，交付运行的列车组实现了全生命周期数智化运维……

这些，都离不开数字化转型探索。通过搭建标准化、数字化研发制造和管理平台，企业构建了轨道交通装备制造数字化、智能化的新模式，跑出了高铁智造领域的“中国速度”。

6月20日，中车唐山公司产品全生命管理数据中心工作人员正在监控数字化运维管理平台。河北日报记者王思达摄

研发数智化

数字样机助力降本增效

6月20日上午，唐山市丰润区，中车唐山机车车辆有限公司（以下简称“中车唐山公司”）研发中心的一台电脑前，随着工程师轻点鼠标，一列地铁车厢的三维模型被不断旋转、拆解，列车的所有环节都能在数字空间进行测试、验证。

“列车研发、设计过程中必须用实车做各种试验？那是过去时了！”中车唐山公司产品研发中心副部长丛林指着屏幕上旋转的列车模型说，这多亏了利用数字孪生技术模拟出的数字样机。

丛林解释，数字孪生技术，具体来说，就是在电脑上用非常精细的3D模型，把整列动车或地铁从头到尾、从里到外原原本本精确地造出来，形成一个超级逼真的虚拟模型。

和实体样机相比，用数字孪生技术模拟出的数字样机可以省下大量材料成本、人工和时间，不但有利于优化设计，还有助于在测试过程中及时发现问题。

从“事后纠错”到“未造先知”，虚拟样机的作用在此前交付的台州市域铁路S1线动车组项目中体现了它的价值。在传统设计模式下，动车组的多学科耦合问题往往在调试阶段才能暴露，返工成本高昂。而这一次，工程师在数字孪生平台上提前发现了隐患。

“我们把整车的上万个零部件和复杂的线缆全部‘搬’进虚拟空间。”丛林介绍，在虚拟样机中，当一组网络控制信号异常触发时，系统自动标记故障点并生成解决方案。

今年4月，中车唐山公司与葡萄牙波尔图地铁公司签署了22列新车采购合同。在该项目中，数字孪生样机全面替代物理样机，通过构建1∶1虚拟列车，工程师可以在数字空间完成噪声测试、人机工程校核等数百项验证工作。

“以前造一列样车要数月，现在数字孪生样机几天就能完成上百次仿真验证。”丛林表示。

在列车外观设计方面，人工智能的应用同样效果显著。

在中车唐山公司研发中心的一间办公室内，年轻的设计师敲击键盘，给AI系统输入“古城墙、青铜纹饰、现代流线型”几个关键词。几十秒后，屏幕上就出现了一幅融合了古城墙肌理与青铜器纹饰的列车车头造型。

这一幕，正是人工智能深度介入列车设计领域的生动缩影。

过去，列车外观设计一直是一项繁复的工作。传统模式下，设计师需消化海量人文地理资料，手绘十几套方案反复修改，周期漫长。

人工智能的引入，彻底颠覆了这一流程。中车唐山公司构建起一个庞大的“知识库”，系统收集了企业历史设计案例、全球城市车辆数据及人文环境元素，形成高质量数据集。以此为基础，训练出专注城轨车辆外观设计的场景大模型。

如今，当设计师输入城市名称或关键词，AI能自主解析地域文化符号，瞬间生成融合特定元素的造型图与涂装效果图。

人工智能的价值不止于设计层面，还推动着研发体系的智能化跃升。

公司构建的数字化“构型管理”体系，如同为所有零部件建立了统一的数据规则，类似于“普通话”作为通用语言的作用。这使得AI生成的设计方案能无缝融入后续的模块化生产、数字孪生仿真及供应链协同当中。

当AI设计出一个新座椅造型，其数据可被“单一数据源”系统精准识别，迅速调用相关模块投入生产，动车组、城轨车以及传统客车都能共享这一创新。

通过模块化与智能化协同，中车唐山公司动车组制造周期缩短了7%，城轨车研发成本降低了10%。

产线数智化

平均日产3辆动车组车体

5月20日，在中车唐山公司高速动车组铝合金车体数智化产线，车体正在进行吊运作业。吴可超摄

一条条机械臂上下挥舞，焊接声、打磨声此起彼伏……6月21日，中车唐山公司关键零部件数字化智能车间一派繁忙，却少见工人的身影。

“在这里，我们实现了动车组列车关键零部件生产及物流全过程无需人工干预。”该公司车体事业部系统工程师牛善瑾说，随着产线数智化升级，复兴号动车组列车生产也跑出了“中国速度”，平均日产3辆车体。

这样高效的数智化生产场景，在5年前还难以想象。

枕梁、端墙等是保障车辆运行的关键核心部件。传统生产模式下，需要大量人工参与，劳动强度较高。“原来，完成枕梁和端墙等部件生产，每班次需要一线生产工人62人。”牛善瑾介绍。

2020年，中车唐山公司关键零部件数字化智能车间建成投用。从打磨到装配焊接，再到检测和物流辅助，机器人代替了大部分人工，如今，每班次只需21人便可完成生产。

产线数智化改造，并非机器人代替人工这么简单。

部件在各生产工序之间搬运，靠的是无人驾驶的自动导向车。仔细观察自动导向车的行驶轨迹，路径竟由一个个二维码拼接而成。

“车底部安有摄像头，通过识别二维码信息，判定运行路线。”牛善瑾说，哪道工序完成生产，自动导向车就会接到指令赶往目的地“取货”，再送向下一环节。

看似简单操作的背后，曾是数智化车间建设时面临的最大难题。

11条机器臂、6套焊接机器人、4台有轨制导车辆……车间里，20多套智能装备厂家不同、“服役”年限不同、系统区别较大，导致数据源不一致。在车间改造测试时，牛善瑾发现各设备无法有效衔接。

如何变单个设备的自动化操作，为各设备间智能连接？牛善瑾带领团队开发了智能车间制造执行系统，将车间生产任务自动分解给智能化产线和物流装备，实现程序高效智能运行。

这样一来，各智能设备之间通过数字互联互通，全流程数字化智能化生产管控实现了无缝衔接。

完成整个车间的数智化改造，中车唐山公司共投入了3000多万元。在牛善瑾看来，高投入带来了高回报。

在这个车间，生产不同车型，需要有相配套的工装设备。“过去接到新订单后，我们会耗费大量精力去人工调整工装设备。”牛善瑾边演示边介绍，数智化设备的应用，让工装设备调整从挨个环节“零散调”变成了根据产品型号“一键调”，大大提高了生产效率。

不仅如此，“智改数转”，更提高了产品品质。

按照轻量化目标，高速动车组列车车体采用铝合金材质，一节总长近25米的车体，允许尺寸变动量仅在3毫米至5毫米之间。这对车体焊接、打磨操作有着极为精准的要求。

以往每到这一步骤，牛善瑾都不免紧张起来。他说，过去焊接、打磨工序完全凭师傅经验，端墙焊缝一次交检合格率仅为45%。

如今，数智化工艺的应用，让生产更加标准化，端墙焊缝一次交检合格率提升至98%，最终交检合格率保持着100%的“零缺陷”纪录。

数智化工艺优化了生产资源配置，助力高铁智造加速跑。时速350公里智能复兴号高速动车组、时速140公里城际市域动车组，出口葡萄牙波尔图地铁列车、出口阿根廷新能源轻轨列车……关键零部件数字化智能车间投用以来，已有上千辆列车在这里完成焊接、打磨、检测。

运维数智化

让列车运行更安全

6月20日，走进中车唐山公司产品全生命管理数据中心，一整面墙的巨幅屏幕如同流动的画卷。屏幕上，代表一列列动车组、城轨车的图标在数字地图上运行，实时参数不断跳动。

无论是远在葡萄牙波尔图的地铁，还是驰骋于浙江台州S1线的市域动车，或是天津地铁1号线列车，此刻运行状态尽收眼底。这里，是护航中车唐山公司制造的轨道交通车辆安全运行的“超级大脑”。

“我们的产品在交付后，会实时采集、监控列车的运行数据，同时结合历史数据，开展大数据分析，预测车辆的故障与健康状态，支撑车辆的运行、维修、保养。为了满足客户需求，我们创新推出了产品全生命周期的一体化解决方案。”该公司技术研究中心部长裴春兴介绍。

这个方案，必须能实时感知列车数据、评估列车健康情况。为此，中车唐山公司构建了严密的三级监控体系：公司远程监控室如同“神经中枢”，各铁路局段的应急指挥中心是“区域指挥所”，遍布各地服务站的技术人员则是“一线急救员”。

要实现对列车的实时感知，必须依赖覆盖车辆与基础设施的密集传感网络。

“我们在动车组上部署了1500多个传感器，”裴春兴说，这些敏锐的“耳朵”和“眼睛”，不仅长在列车上，也有部分嵌入轨道旁、隧道内、车站维修段。它们实时采集电压、电流、温度等关键数据，通过4G/5G及工业以太网跨越山海，实时汇聚至数据中心。

在裴春兴看来，这些实时监测数据的价值首先在于预防。中车唐山公司创新性地将大语言模型深度融入业务全流程，打造出轨道交通行业的“典型业务场景模型”。这些模型如同一位经验丰富的AI医生，可以随时诊断可能出现的问题。

在中车唐山公司承担的某地铁项目中，通过专业模型的预测，曾敏锐捕捉到某区段列车异常摆动的信号。模型精准“诊断”出症结所在——并非车辆本身缺陷，而是特定区段钢轨轨面不平顺。在对钢轨进行针对性打磨后，问题迎刃而解，有效避免了盲目检修车辆造成的浪费。

对列车高压系统绝缘部件的预警，也是大模型的“绝活”。“这套预警机制极其精准，使我们能在故障发生前主动干预，防患于未然。”裴春兴表示，目前平台已构建几百个故障预警模型，涵盖状态监测、寿命预测、故障预判等核心领域。

运维的数智化，还彻底打破了空间壁垒，做到了对列车全球范围内的“零时差”守护。

对于远在葡萄牙波尔图运行的18列地铁列车，距离不再是障碍。“通过数智化平台，我们能实时查看车辆运行信息，远程指导当地员工诊断处理，及时消除隐患。”裴春兴说。

全生命周期服务的更大价值，在于形成“研发—制造—运维—优化”的完整数据闭环。运行、维护中产生的海量数据，可以持续回流至设计和制造端，成为产品迭代升级的宝贵养分。

“这些数据宝藏，揭示了哪些部件更易损耗，哪些设计存在优化更改空间。”裴春兴说。例如，若某部位故障频发，相关数据会推送给研发部门，重新审视初始设计合理性，或推动生产工艺改进。（王思达 王育民 吴可超）

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从“配角”跃升为“链上主角”

6月20日下午，河北中车数智科技有限公司（以下简称“河北中车数智”）网络安全集成服务创新示范基地内，巨大的电子屏幕上，虚拟信号灯不停闪烁，一场无声的“城市供水系统模拟攻防战”正在数字空间激烈上演。

在唐山市丰润区，依托具有百年轨道交通装备制造底蕴的中车唐山公司，其全资子公司河北中车数智正在经历一场深刻的身份蜕变。

这家2023年10月才成立、注册资本4000万元的企业，起初的主要职能是为母公司的产业数字化转型提供网络安全技术支撑，是产业链上不折不扣的“配角”。但如今，它已成长为丰润区新崛起的网络安全及数字化产业园的核心企业，从“配角”跃升为“链上主角”。

河北中车数智的崛起，源于一场场真实的网络攻防淬炼。

“这些虚拟对抗场景，多来源于真实案例。”河北中车数智副总经理冯孝忠指着演训大屏幕介绍。

作为轨道交通装备制造龙头，中车唐山公司在数字化转型中，几乎每周都承受着来自全球诸多网络攻击。这种严峻环境，成为培育网络安全技术的沃土。

2022年，中车唐山公司依托深厚的数字安全技术积累与高端制造业工业底蕴，牵头成立河北省唯一的面向工控网络安全领域的重点实验室。网络安全产业自此得到快速发展，成为中车唐山公司数字化产业中的一个重要方向。

“中车数智以网络安全为根基，迅速拓展出三条清晰的主赛道，分别是网络安全综合服务商、智慧城市解决方案以及智能制造解决方案。”冯孝忠介绍。

“如今，我们不但能为各类企业提供从实战培训、风险评估到‘网络安全保险+风险管理’的一站式服务，还牵头组建了国内首个轨道交通装备行业产教融合共同体，联合9所高校、34所职校及49家制造企业，为行业培育发展新质生产力所需人才。”冯孝忠说。

不仅如此，河北中车数智的快速发展，还催生了更大的产业集聚效应。

如今，唐山市丰润区以该公司为核心，正全力打造网络安全及数字化产业园。根据规划，今年园区网络安全及数字化产值将达5亿元，2030年产值有望突破50亿元。（记者王思达）

■来源/河北日报客户端

■编辑/裴红川

■校对/侯明怡

■监制/姚运锋