在黑龙江交通职业技术学院的电气自动化实验室里,一组由教师带领学生自主研发的 “智网鉴芯” 高铁地网诊断设备,正通过屏幕实时传输着哈尔滨某牵引变电所的地网数据 —— 三维模型上闪烁的腐蚀热力图、精准到 0.1μΩ 的电阻数值、清晰的剩余寿命预测曲线,见证着这支师生团队 3 年来的创新坚守。近日,该平台凭借多项技术突破,不仅通过省级科技成果鉴定,更成为职业院校 “师生共创、以研促教” 的典范。

故事的起点,源于一次普通的实训课。2023年,铁道供电技术专业教师李岩带领学生赴高铁牵引变电所实训时,亲眼目睹运维人员为查找地网腐蚀点,不得不对路基进行大面积开挖 —— 寒冬里,工人顶着 – 20℃的低温作业,一整天仅排查了 20 米线路,还面临冻土路基修复难的问题。“传统检测不仅效率低,还可能影响铁路运营安全,我们能不能用专业知识解决这个难题?” 实训结束后,李岩老师的提问,点燃了学生们的创新热情。

很快,一支由 5 名教师、12 名学生组成的研发团队正式组建,涵盖铁道供电技术、电气自动化、计算机应用技术等多个专业。团队面临的首个难题,就是如何在不开挖的情况下 “看见” 地下地网的腐蚀状态。“地网埋在地下,就像人体血管,传统方法只能测‘整体血压’,却找不到‘堵塞的血管’。” 团队成员、2021 级铁道供电技术专业学生王浩比喻道。

为攻克这一难关,师生们泡在实验室里查阅了《电网络理论》《接地网腐蚀机理》等上百篇文献,在黑板上推导了无数次数学公式,最终确定以 “电网络法 + 套索回归算法” 为核心技术路径。为验证模型可行性,他们在实验室搭建了 7×7 模拟地网,用不同程度的锈蚀金属条模拟腐蚀支路,反复测试数据 —— 仅电阻采集模块的调试,就经历了 23 次失败,直到第 24 次,终于实现 0.1μΩ 的高分辨率测量。

“最难忘的是 2024年冬天,为测试设备在低温下的稳定性,我们把实验室温度降到 – 30℃,裹着羽绒服守在仪器旁,每 10 分钟记录一次数据,连续熬了 3 天 3 夜。” 学生团队负责人、2020 级电气自动化专业学生张琪回忆道。正是这份坚持,让设备在高寒环境下的性能不断优化:电池续航从最初的 1.5 小时提升至 4 小时,抗干扰能力提升 60%,检测精度稳定在 98.6%。

除了硬件研发,软件算法与平台搭建同样充满挑战。为实现腐蚀趋势预测,师生们收集了近 5 年东北高寒地区的地网检测高寒地区的地网检测数据、土壤参数、气候信息,在计算机专业教师的指导下,学习 LSTM 深度学习模型,编写了上万行代码;为构建三维数字孪生平台,他们自学 CAD 图纸识别技术,反复优化模型渲染效果,最终实现地网 1:1 三维重建与实时数据叠加。

“这个项目让我把课堂上学的欧姆定律、单片机技术真正用到了实践中,现在看到自己研发的设备守护高铁安全,特别有成就感!” 已入职哈尔滨局集团的 2023 届毕业生王浩,如今正用团队研发的设备开展日常运维工作。截至目前,团队已有 8 名毕业生凭借项目研发经验,入职铁路、轨道交通企业核心技术岗位,成为智能运维领域的新生力量。

“师生共创不仅产出了技术成果,更让学生在攻关中提升了实践能力与创新思维。” 项目指导教师李岩表示。未来,团队计划进一步优化平台在高寒地区的适配性,同时将研发过程转化为《高铁地网智能检测》《数字孪生技术应用》等特色课程,让更多学生参与到技术创新中,为交通强国建设培养更多 “懂技术、能创新、善实践” 的高素质人才。