■ 本报记者 马俊虎
在国家能源集团千里铁路线上，满载煤炭的重载铁路货车如同一条条长龙穿梭往来，挺起国家能源保供的钢铁脊梁。
随着万吨列、两万吨列，乃至三万吨列成功开行，国家能源集团铁路货运量逐年增长，2024年占全国铁路货运总量的1/9。在解决“拉得多、跑得快”的同时，能否“刹得住”的问题也越来越显著。特别是在集团重载列车常态化开行的情况下，重载列车的安全性和可靠性变得尤为重要，对重载运输安全制动技术也提出了更高的要求。
铁路货车的制动原理十分巧妙，采用压缩空气作为信号源和动力源，从列车头到车尾，一根主管通路贯穿全车，确保压缩空气能通过管路传递、起到驱动每一辆车制动系统动作的作用。“充风缓解、排风制动”，但受空气传播速度影响，300米/秒的压缩空气制动波速是当前传播的极限速度，接近音速。
在人们脑海中可能会认为音速已经相当快了，但还是难以满足越来越长编组的重载列车制动需求。铁路装备公司科信部经理王文刚算了一笔账：一辆C80型车的长度是12米，2万吨列车编组共计216辆，总长度是2600米，按最快的紧急制动波速300米/秒计算，压缩空气从列车头部到尾部仍然需要9秒。
王文刚说：“列车发出制动指令后从前往后依次制动，前面的车辆已经接到指令开始制动，后部车辆还在正常运行、向前挤压，造成了对前部车辆巨大的纵向冲击力。纵向冲动力过大不仅会导致断钩、脱轨等重大事故，也是破坏货车完整性、加速机车车辆装置疲劳破坏的重要因素，还会加速线路轨道的磨损和破坏。”
列车编组越来越长、载重越来越重，解决重载长大列车制动同步性问题也越来越迫切。为此，铁路装备公司自2015年起联合国内铁路货车制动领域龙头企业，开展“重载长大列车无线ECP系统研制”项目研究。
研制过程中，项目团队锁定问题的焦点在于如何提高信号源介质的传递速度，“如何比空气跑得更快”，让216辆货车几乎同时第一时间获知“刹车信号”。最终利用“无线电波”替代压缩空气作为信号介质的技术途径。
无线电波本质是电磁波，其在空气中的传播速度近似等于光速，约为2.998亿米/秒。铁路装备公司以“光速”代替“音速”解决列车制动同步性难题。在近10年的研发和应用过程中，经过技术研发、装车试用、技术和装备迭代，解决了20余项技术难题、形成10项核心专利，在系统仿真、货车自发电、货车制动故障智能识别等多项关键技术上取得突破，研发并成功应用无线电控空气制动系统，简称“无线ECP”。
无线ECP系统总体框架为“3+1”模式，“3”为三大硬件——地面平台、车载装置、配套设备，“1”为1个桥梁——无线数据传输。桥梁把3大硬件联系起来，以提升列车制动同步性，降低列车纵向冲动，并对列车位置、车辆状态、制动故障进行在线智能监测。
车载控制装置是列车ECP制动控制的监测和执行部件，可以实时将ECP系统工作状态、故障情况等信息通过网络回传给地面监控平台，掌握车辆工作状况，收发列车制动控制信息，执行车辆状态监测判断与列车管压力调整控制；监控仪是列车网络管理装置，列车网络信息与地面平台和交互的中转装置；铁路货车是一个纯粹的机械系统，整车上下没有一毫安电流，轴端发电就是安装在车轴上的小型发电机，向车载控制装置和监控仪提供持续的电力补充。
集团公司铁路穿山越岭，最难的是确保无线网络的稳定性。无线ECP系统利用在列车中加装无线车载控制装置作为网络节点，建立无线网络，通过采集列车制动控制信息并以无线广播的形式传输和执行，大幅提高列车制动波速，配合列车原有空气制动系统，最终实现列车同步制动控制。
2020年1月，铁路装备公司于沧州完成试验列静置试验。2020年8月起，铁路装备公司与朔黄公司在朔黄线联合开展无线ECP系统万吨列车试验考核。经过20次试验，效果已完全显现，在制动信号“光速”传递的加持下，制动响应的同步性大幅提升，响应速度提高五倍以上，同步性非常好；纵向冲击力显著降低，ECP开启时重车车钩力和空车车钩力明显降低，预期系统能减少车钩劳损和车体疲劳载荷。同时，制动距离明显缩短，常用制动停车距离降低10%，紧急制动距离最大可降低30%，轮瓦接触时间的减少能降低车轮闸瓦磨耗，延长使用寿命。
王文刚说：“无线ECP系统的对象是长大列车，即列车编组越长、效果越好。应用无线ECP系统，重载列车可以适应更长编组，缩短列车制动距离。我们正在筹备在两万吨重载列车上试验，进一步提高重载列车制动同步性，保障重载运输安全，助力集团各铁路公司实现更大载重、更长编组的智能化重载货车，推动国内智慧重载铁路技术发展。”
无线ECP系统具有极高的创造性和使用价值，是世界范围内首次实现工程化应用，属全球首创，将有力推动国内外铁路重载技术的发展，引领智慧重载铁路技术升级步伐。截至目前，该项目共申报核心专利20篇，其中发明专利14篇，占专利总数70%。
无线ECP制动系统研制项目的成功开展，开启了国内乃至国际无线ECP的广阔市场空间。王文刚介绍，该系统市场容量大，行业需求强烈，仅集团公司自备车就有57000辆。随着重载运输的不断发展，行业内重载列车对同步制动的需求将越来越强烈。同时，该系统改造内容操作简捷，车辆电源自给自足，无线网络容错性高，具有较强的可推广性。