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科技日报两整版报道我校钟章队教授及其GSMR-R团队为大秦铁路作出重要贡献

3月18日,《科技日报》推出大秦铁路创新特刊。其中用两个整版详细报道了我校电信学院钟章队教授及其GSMR-R团队首次在世界重载铁路采用GSMR-R技术,为GSMR-R铁路数字移动通讯系统的建设做出了重要贡献的先进事迹。全文如下:W2D北京交通大学新闻网

敢叫长龙齐步走
——访北京交通大学现代通信研究所所长钟章队
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科技日报网:张佳星(08/03/18 01:33)
钟章队:
  北京交通大学现代通信研究所所长,轨道交通控制与安全国家重点实验室通信首席教授,中国铁路GSM-R首席专家,博士生导师。从事无线通信及宽带移动通信、数据通信及计算机通信、高速铁路列车控制和智能交通系统等研究;完成20多项国家级和省部级项目及多项局级项目,获得铁道部科技进步特等奖1项、一等奖1项、二等奖2项,主持完成的“铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)理论、关键技术及工程应用”入选2007年度“中国高等学校十大科技进展”。
●“如果你挑人帮自己办事,一个以往的成功概率是百分之五十,另一个的成功概率是百分之九十五,你会选择哪一个?毫无疑问,我选择百分之九十五的那个人。”
●“这条线已经培养了四拨儿研究生了。大秦线的工作,在中国铁路来说是前列的,这么多的隧道山区桥梁,山连着山、隧道连着桥,都是以前没有的。”
●“我们对技术的要求一开始就是高起点、高标准的。”
●“第一次没有经验,很多新的东西,别人不一定承认。这里面有很多测量方法,有很传统的技术,肯定不适合现在,但是怎么能让别人接受新的事物,一点一点走过来过程是艰苦的,当然结果是好的。这是在开创新的领域,在创造历史。”
  2004年获得茅以升科学技术奖(铁道科技奖),2007年获得第八届詹天佑铁道科学技术贡献奖。
  提起钟章队,记者总能想到一张笑脸。
  那是初次拜访他时,在他办公室外宣传栏里的一张照片。照片是在青藏铁路建设时拍下的,照片下方写着:实验成功了,钟教授终于放心的笑了。那张笑脸舒展得让局外人也能想象到当时战役的惊心动魄和任务完成后的长舒一口气。
  然而,工作中的钟章队却并不经常笑。并非他是个不易亲近的人,而是他的GSM-R系统承担着互通有无的安全重任。如果他的系统不灵,2.67公里的长大列车很有可能变成没头苍蝇,200多节车辆将无法步调一致,前拥后挤,想想高速路上200多辆车连环相撞会是什么情景。因此,他不能有哪怕是一丝一毫的松懈。
  竖鸡蛋难在打破它
  “齐步走!”听着口令,哪怕是调皮的小学生也能排排站走得很整齐。听着车头的口令列车同样会有序地向前行进,可问题是,如果距离太远,听不到又如何。大秦线上的列车有将近3公里那么长,即便是扯破嗓子喊也听不到,怎么办呢?
  “打电话。”钟章队给了我们答案。这个回答看似再简单不过,几百年前,当哥伦布在桌子上竖起鸡蛋时也给过类似的答案———打破它。
  不怕做不到就怕想不到。铁道部科技司副处长穆建成回忆说,在挑战提出时有6家单位跃跃欲试,两周后便有3家败下阵来,再过两周就只剩下两家,经过专家详细缜密的评估后,2004年6月20日进行的最后一次方案论证会中,最终确定以钟章队带领的北京交通大学提出的方案作为主用方案。
  同步操控系统。有。———LOCOTROL技术,美国人发明,已应用于铁路几十载。
  通讯系统。有。———GSM技术,起源于欧洲,手机的普及就是最好的应用实例。
  组合,却前所未有。用铁道部副总工程师、科技司司长耿志修的话说:“咱先不说这技术先不先进,咱就说别的国家他没有。”独一无二的优势无需过多的语言评价。
  也许很多创造性的思路都是灵机一动的结果,没什么规律可循。然而对于钟章队来说,他却可以有条理地信手拈来不少依据。
  “可靠,是我选择它的最主要理由。”面对记者“怎么想到突破传统选用GSM-R”的提问,钟教授没有任何犹豫地徐徐道来,“我们需要的是可信度特别高,最有保障的信号传递方式。”一开始钟教授就用了两个程度副词来强调可靠的重要程度,“如果你挑人帮自己办事,一个以往的成功概率是50%,另一个的成功概率是95%%,你会选择哪一个?毫无疑问,我选择95%的那个人。”在整个大秦线的系列采访中,记者也深感铁路上来不得半点马虎,可靠的思路、可靠的技术、可靠的设备,钟章队同样将铁路人审慎的习惯贯穿始终。
  “可控也是一个很重要的因素。”每条依据仿佛都近在嘴边,钟教授的道理想必在他提交方案之前已烂熟于心。“控制领域里,我们要在没有做之前就知道预期的结果。因此要求信号质量可以测量,控制技术可以准确评估。线路通不通,通得顺不顺利,在出现问题的时候可以及时发现并且修复。还是和挑选人一样,谁的可信度最高,谁能在面对一个难题时有最好的解决方法,就选谁。”
  “第三,要考虑实际需求。要结合LO鄄COTROL系统的特点和需求,要方便机车的顺利编组,要反映迅速……”只是一种技术的选择,却要兼顾考虑几乎整个系统。坐在钟章队狭小的办公室里,望着眼前这位不苟言笑的教授,记者几乎可以触摸到他思维的宽广张力,方方面面、条分缕析、严谨到几近苛刻。
  “多个机车来分散地拉一个两万吨的列车,我首先想到的是无干扰的开会方式,就好像咱们人的电话会议,但不同的是,人的抗干扰靠主观意识来避免,我们则要在技术层面去避免干扰。大致想到了这3个方面我就提出了这个方式,专家论证后觉得合适,就开始做了。”钟教授总结说。
  没有安全一切无从谈起
 
  重载路上,安全问题来不得半点马虎,解决同步操作是保证安全的关键。钟章队和他的团队要做的就是让最远相隔近3公里的机车通上电话,同一时间接到命令,同一时间执行命令。所有的设备安装、程序设定、举措实施之前都需要反复的演算、斟酌、实验和研讨。
  在钟教授实验室所在楼层的尽头有一个小屋子,一块黑板迎门摆放,上面还零星存留下许多上次研讨遗留下来的墨笔痕迹,一张桌子和摆得密密麻麻的椅子。研讨的热烈和思维的严密仅从摆设就可以显现出来。有谁会想到,远在几百公里外疾驰的列车上,所有与信号传递有关的设计都是在这里讨论决定的呢?
  “我们对技术的要求一开始就是高起点、高标准的。”钟教授对GSM-R充满信心,“通过它可以实现主控机车和从控机车之间控制命令实时、可靠地无线数据传输,确保安全。”钟教授开始为记者讲解起GSM-R技术本身,面对一个毫无通讯信号基础的人,他自然而然地从受访者回归到教师的角色,细致形象,每讲到晦涩难懂的地方,他都会适时恰当地找到一个形象的比喻。
  “好几个机车在一起,就好像几个人在开电话会议一样。要把意思传到,我们首先要保证信号正确,传对地方,打个邮包得寄对地址。传到了还不够,还得让信号来不得一丝假,我让你往东你听成往西就捣乱了,必须识别出错误和伪的东西。怎么办?我们采取了时间戳,给它规定到达目的地的时间,超过两秒就认为是错误的。另外要可靠,信号不能随便中断,保证通道本身是畅通的,畅通才能从事工作。”作为一个完全的行外人,记者不但听得明白,甚至感觉得到信号在跳跃、通讯有活力,这些都是作为一个学者对他从事领域的热爱所赋予的。
  “开会之前首先要编组,要把它们互相介绍认识了。把不同的车辆编成一组才能互相对话,编组和解编组要能顺利可控地实施,不能太复杂,实际操作只需输入一、两个号码就能完成。司机利用机车号进行编组,就像我开自己的车最熟悉自己的车牌,这样操作就会变得简单。而且编组的特异性也很重要,例如在湖东站会有好多车同时进行编组,这组的车不能去和那组的车搭话,信号不能串线。”在钟教授的思维里,每辆车都有它的生命,都可以对话,也是可以控制的。用独特的方式,这位通讯专家用了他最熟悉的语言教会那些庞大的钢铁力士学会顺从,迈着一致的步伐向目标笃定行进。
  “在和LOCOTROL结合时,我们要迁就控制技术进行设计,怎么设计合适的传输机制,数据包怎么组装,包和包间又怎么协调,怎样进行数据并发和制定监督机制。就好比你要寄个邮件,可以用大盒子装也能用小盒子,怎么才能保证要运的东西能被保护好,还能送到正确的目的地呢?这就要考虑组装的问题了。监督机制就是要通过探测来告诉人们路好不好走,例如高速公路上,可能会专门开了一些车去探测。而在控制信号走的‘公路’上,我们也会派一些‘信号’去监督,两秒钟一次,在太原中枢系统可以看到每次的查询结果,每台机车都要查询。现在跑在大秦线上有200多台机车,将来有五六百台机车的时候,我们的设计同样能满足查询的需要。”一个好的老师总能把深奥变得浅显,总能找到哪里需要额外的讲解,无怪乎在记者采访期间,即使是远在太原的技术人员也多次电话向他请教。
  “采取这种集中网络化的监管方式,任何时候只要设备一‘放羊’,马上就知道了,感觉像结成了一张大网,哪里有问题马上一清二楚,马上解决,不会存在失去控制的局面。”
  制胜之道在于知己知彼。所有的措施都只为两个钢铁一般坚固的字———安全。于是,在钟教授的描述中,一张大网在记者眼前慢慢展开,安全两个字牢牢的被罩在网中,不曾有一丝一毫的动摇。
  只有事实才能授予话语权
  有了充足的准备和演练,成功似乎变成了理所当然,然而对于钟章队和他的队员们来说,这些远不足够。
  “要把我们的想法落实到实际当中去,也遇到了许多的困难,”钟章队回忆起当时的情境,“首先要验证,把我们的每一步设想都进行验证,我们本身的技术没有问题才能去和LOCOTROL技术配合。为LOCOTROL提供通讯手段必须要验证!”
  新技术的每一步都遭受着挑剔的目光,唯一能做的就是把每个脚印踩的塌实再塌实、端正再端正。钟章队深知当事实端将出来的时候,所有的质疑才会自动消失。
  铁路上的任何技术,从实验室到实际应用的整个过程都严格地分为5步:实验室研制,仿真演练,静态实验,动态实验,综合实验。只有当这些严格的关卡都通过之后,才可以初步断定一个技术是可行可靠的。
  “在真正的控车前,你想让别人知道你的技术好,光说是没有用的,要有证据,所以提出方案就必须得去验证,用数据、用事实告诉别人,这个技术行。”说起验证,钟教授没有丝毫含糊,不留半点商量的余地,“用事实说话”的理念已经完全融入进这个严谨的理工科专家的血液里成为理所当然。
  “没有事实,谁都不敢控车,传输不好,车就出事了。”安全、安全……安全的声音在铁路人的脑海里一刻不停歇地回响着。安全准绳明确的人是可靠的。耿总说:“GSM-R无线通讯钟章队是首席专家。”他和他的技术一样可靠。
  “通道好了,也不能马上控车,要做好衔接,做好和LOCOTROL的静态连接。两个独立的系统结合起来,车停着不开,看我的通讯设备和控制设备能不能接起来,能不能编组,验证过了才能走到下一步。随后才是动态试验,真正的开车,但是这时候我们的试验车前后会留有很长的保护距离,以防万一,就好像对别的车进行了交通管制的情形。”说起实验的事情,钟教授如数家珍,跟随试验车在荒芜的铁路上颠簸,对于他来说已然习以为常。
  过五关斩六将,终于闯到了最后一关。没有任何悬念,最后一关就是最难过的一关。综合试验最难做的是协调,很多厂家的设备,所有厂家的设备都要组装在一起。“你做没问题,我做也没问题,可是咱俩交接的时候就有问题了。可能本来不是问题,集合在一起就出问题了。”
  于是新的问题出现了。钟章队面临着一个技术之外的难题。
  一个崭新的技术,没有任何的背景,没有任何的积淀,没有任何的经验,你说不是你的问题,你说要打破旧的规则,别人凭什么相信?尤其当这些发展多年的规则已经变成了权威。厂家会质疑的不是权威而是新的思路,于是说服、让人心信服变成了比技术攻关还要艰难的工作。
  解决这个问题,没有任何别的办法,仍旧是用事实说话,只有事实才能争取来话语权,钟章队坚信这一点。经过不断的调试、磨合、改进,指示错误和问题的红灯和黄灯的闪烁次数一次次的大幅度减少,实际应用近在眼前,成功也近在咫尺。
  为了保证万无一失,钟章队开始对薄弱的环节进行改进。确保两个基站的衔接无缝隙,确保无线网络覆盖无漏洞。“由于2万吨的列车长达近3公里,3个位置的机车会处在不同的基站下面和不同的隧道里面。信号在不同基站下切换就像接力跑时交接棒。如果网络覆盖衔接好,交接棒顺利,信号就通畅,如果不好就有可能中断。首先要保证很好的网络覆盖,然而,如果出现中断情况,主控机车要知道,最好不要发命令。就像几个人开会,有一个人感冒了,看病去了,你和他说什么也没用,发命令也收不到。”为了找到漏洞,钟章队和他的队员们反复地进行着场强测试,网络服务质量测试———十几次试验,每次往返4、5回,排查不可靠的地方。在万吨货车上,没有坐的地方,一站就是整天整宿。忘却了劳累,忘却了凛冽的寒风和炽热的骄阳,忘却了汗水,忘却了不足的睡眠……他们记得的只有目标———精益求精。
  说起他已经陪伴了5个年头的大秦线,钟章队饱含深情,“这条线已经培养了4拨儿研究生了。大秦线的工作,在中国铁路来说是前列的,这么多的隧道山区桥梁,山连着山、隧道连着桥,都是以前没有的。”这个谦逊的工科人,用最平实的话语客观的评价着大秦线,就像他在接受采访时除了谈技术还是谈技术,说到成绩总是在强调团队的合作,强调科学领导,强调产学研科研管理体制的优势。在他的眼里,事实才是最清晰,最重要。
  创新并没有说出来那般辉煌包裹着光圈,创新的过程是苦涩的。“第一次没有经验,很多新的东西,别人不一定承认。这里面有很多测量方法,有很传统的技术,肯定不适合现在,但是怎么能让别人接受新的事物,一点一点走过来过程是艰苦的,当然结果是好的。这是在开创新的领域,在创造历史。”说到这,钟教授微微一笑,这是一个开拓者的洒脱一笑,这预示着另一个崭新的开始,开创的步伐不会停歇。