从1958年6月15日我国第一条电气化铁路——宝成线的宝凤段开工建设至今，中国电气化铁路已经走过了65年的加快速度进行发展之路，运营里程超过11.6万公里，约占铁路运营总里程的3/4，这中间还包括4.37万公里高速铁路，对我国的社会经济发展发挥了及其重要的作用，中国电气化铁路的建设令国人骄傲，让世人瞩目。

  在电气化行业，有一位公认的“领路人”——国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心主任、西南交通大学教授高仕斌。30多年来，高仕斌潜心钻研，以科学技术创新解决现实发展瓶颈，让中国电气化行业走得扎扎实实。

  “钱清泉院士曾经说过，‘没有电气化就没有中国高铁’；我想说，没有电气化，就不可能有中国高铁的速度。”谈到电气化的重要性，高仕斌情绪激动，“牵引供电、高速列车、基础设施、运行控制都是高铁的关键系统，牵引供电是高速列车唯一的动力来源。源源不断的强大动力供给才可能正真的保证高速列车飞驰、中国高铁腾飞。中国11.6万公里电气化铁路，离不开一代代‘电气化人’的艰苦创业与探索。”

  谦逊、睿智、激情满满，这是记者眼中的高仕斌。那么近年来高仕斌团队取得了哪些成绩？“双碳战略”下电气化行业又该如何创新？电气化行业数字化转型有哪些机遇？接下来，让我们一起走进高仕斌的电气化世界。

  上世纪80年代，改革开放的春潮在神州大地翻涌，激发着每个人对未来的想象。1988年，高仕斌在西南交通大学铁道牵引电气化与自动化专业完成了硕士学业。海南省的各种机遇和广阔舞台让这个年轻人心潮澎湃。然而，内心始终牵挂着的中国电气化事业让高仕斌最终选择留校从事教学和科研工作。“从那时算起，已经整整35年了。”高仕斌感慨万千。

  这35年里，我国电气化铁路里程从4700多公里跃升至11.6万公里。而高仕斌也在其间取得了一个个令人瞩目的成绩——在世界上首次构建了完整的高铁弓网系统运营安全保障体系、主持或参与的科研项目先后4次获得国家科技进步奖二等奖，以及获得光华工程科技奖、何梁何利科技进步奖、全国创新争先奖牌和詹天佑铁路科学技术大奖……

  高仕斌早已功成名就，他将这一切荣誉归功于站在巨人的肩膀上：“学院门前的那尊铜像便是我们‘电气人’心中的巨人。在为中国电气化铁路的发展而骄傲的时候，我们肯定要记住以中国电气化铁路事业奠基人曹建猷先生为代表的老一辈科学家的开拓性、奠基性贡献。”

  高铁是国家重大工程，牵引供电是高铁四大关键系统之一。针对我国高铁高速度、高密度、大规模运行需求，高仕斌带领团队系统性解决了高铁供电系统安全、可靠、节能运行的三大全局性工程技术难题。

  突破供电故障准确切除与供电能力迅速恢复技术，主持研发了国内首套高铁供电保护-控制-调度一体化系统，解决了高密度列车群可靠供电难题，支撑了高铁正点运营。主要技术指标国际领先，在京沪、京广、哈大高铁等46项国家重大工程应用，输出印尼雅万高铁等3个国家。

  发明弓网检测与诊断技术，主持研发了世界首套高速弓网安全检测-诊断-维修技术装备，解决了高速弓网稳定受流保持难题，支撑了高铁安全运营。主要技术指标优于国外，实现了全部18个铁路局及其管辖供电段、线路、列车的标准化配备，输出中老铁路等8个国家。

  创建卷铁心涡流损耗计算方式，发明并主持研发了世界首台卷铁心节能牵引变压器，解决了大规模供电网节能运行难题，支撑了高铁经济运营。技术指标全面优于传统叠铁心变压器，在京沈、赣深等14条高速/重载铁路应用，输出墨西哥玛雅高铁等7个国家。

  高仕斌主持研发的创新技术不胜枚举，任意一项都是“电气人”眼中的杰作。但他却依然谦虚地说：“在高铁建设上，我国走的是一条引进-消化-吸收-再创新的道路，但高铁牵引供电系统的建设却没有走这条路，而是总结普速电气化铁路经验，在实践中探索、在创新中提升，实现了全部技术与装备的完全自主化，这是让我们骄傲的一件事。科学探索的道路没有止境，我个人的贡献只是沧海一粟。”

  2020年9月，中国正式提出“双碳”战略，即在2030年之前实现“碳达峰”，在2060年之前实现“碳中和”。实施“双碳”战略具备极其重大现实意义。伴随着我国“双碳”战略的实施，高仕斌又将目光瞄准了高铁供电系统的新能源就地消纳和全链条节能减排研究。

  “毫无疑问，轨道交通推进‘双碳’战略，供电系统是关键，我们每个电气化人都应该有责任和担当。” 高仕斌坚定地说道。然而究竟怎么样才可以真正减碳？很多人满腔热血却十分迷茫，很多人行动迅速却成效甚微。高仕斌提示警醒我们切忌盲目和片面，首先应该搞清楚轨道交通的“碳”是从哪里来的，再讨论有明确的目的性的技术措施。为此，高仕斌分享了几组数据，梳理出轨道交通“碳”的来源。

  第1组数据：我国轨道交通年用电量大约1500亿度，这1500亿度电来源于公共电网。因此，如果公共电网都采用清洁能源，轨道交通也就从源头上实现了减碳，但实际上公共电网的电能，“火电”仍占60%以上。

  第2组数据：我国铁路运营里程约15.9万公里，城市轨道交通运营里程约1.03万公里。轨道交通的走廊、建筑物屋顶等，都是巨大的资源。

  “如何利用好这个资源是我们该思考并付诸行动的。”高仕斌解释说，“在这方面，我们已开始行动起来了，例如，我主持的国家重点研发计划项目——轨道交通‘网源储车’协同供能技术，这里面涉及到储能技术、电力电子技术等，就希望把铁路走廊这个资源利用起来，实现新能源接入牵引供电系统，以推动轨道交通绿色‘供能’。”

  第3组数据：我国电气化铁路运营里程超过11.6万公里，年用电量超过1000亿度。不包括列车电能损耗，供电系统年电能损耗约60-70亿度。供电系统电能损耗最重要的包含两个方面，一是变压器损耗，约占40%，二是牵引网损耗，约占60%。

  对此，高仕斌一针见血地说道：“很明显，哪里有损耗，就在哪里想办法。那么，怎么来降低变压器损耗？高效率节约能源变压器是发展趋势，工信部等发布的《变压器能效提升计划》《工业能效提升行动计划》指出“加强立体卷铁心等结构设计与加工工艺技术创新”。我们10年前就开始了卷铁心节能牵引变压器的研发，节约能源的效果十分显著，空载损耗下降44%，负载损耗下降23%。那么，怎么来降低牵引网损耗？高强高导接触网是发展趋势，许多单位都在开展相关研究，已经有相应的产品上线。还有，再生制动能量利用也是发展趋势，列车在运行过程中，总会遇到坡道，下坡列车要制动，进站时列车也要制动，包括我们团队在内的许多单位在这个方向上已经开展了卓有成效的工作。”

  第4组数据：我国城市轨道交通运营里程1.03万公里左右，都是电力牵引，年用电量约230亿度，牵引用电和站房等用电大约各占一半。高仕斌为城轨的节能出谋划策：“城轨站间距短，再生制动能量占牵引能量的比重更高，有的线%，因此，采用电力电子技术实现再生制动能量利用大有可为；大量环控设备、照明设备、自动扶梯的节能减排前景也很好，采用能量管控技术——监视客流变化、控制用电设备出力，实现站房节能。”

  高仕斌补充道，从可持续发展角度，新能源在列车上的应用也是一个值得重视的发展方向。目前，我国尚有1/4的内燃机车牵引的铁路，在“双碳”背景下，采取电池、氢燃料电池、电子燃料等替代能源作为列车动力具有广阔前景。国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心设有新能源及其运用研究方向，2013年就研制了世界首辆氢燃料电池调车，后与相关企业合作，相继研制成功了氢燃料电池+锂电池+燃油的混合动力接触网检修作业车、低地板城市轨道交通混合动力动车组等。

  总的来说，高仕斌认为供电系统推动“双碳”目标是一项系统性工程，从设备节能到管理节能，都应依靠技术的支撑，坚持系统观念，处理好发展和减排，整体和局部，短期和中长期的关系。

  数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正推动生产方式、生活方式和治理方式深刻变革，成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全世界竞争格局的关键力量。“十四五”时期，我国数字化的经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。那么轨道交通电气化的数字化转型有哪些方向呢？

  高仕斌坦言：“对于数字、数字化、数字化转型，我一直在不断地学习，不断地提高个人的认识，我们该进一步提升认知。根据国务院发展研究中心的定义，数字化转型是指，利用新一代信息技术，构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环（这一点已经实践），打通不同层级与不一样的行业间的数据壁垒，提高行业整体的运行效率，构建全新的数字化的经济体系（这一点仍在探索）。”

  按照这个定义，轨道交通电气化的数字化转型涉及的范围就十分广了。对轨道交通电气化而言，在不同阶段中，涉及到装备制造、工程建设和运行维护；在不同层级间，涉及到轨道交通的所有专业；在不一样的行业间，涉及到能源、交通、信息三网融合。有关技术包括：数字孪生技术、机器人技术、传感器技术、通信技术、信息存储技术、并行计算技术等等。在这些技术中，高仕斌认为，毫无疑问，数字孪生技术是最为核心的技术。

  “我们能想象，如果在生产牵引变压器的实体工厂基础上再建一个数字孪生工厂，整个牵引变压器的设计、制造、检验、销售都在孪生工厂中呈现，且能反演和预测各种进程，辅之以各类机器人，这种工厂是多么得高效智能！”

  “我们还能想象，如果我们对实际牵引供电系统建设一个数字孪生系统，对整个牵引供电系统的运作时的状态了然于胸，这就可完全做到牵引供电系统运行维护的少人化和无人化，这种管理是多么得卓越便捷！”

  构建数字孪生牵引供电系统是一项复杂的工程，是不可能一蹴而就的。国铁集团把牵引供电系统数字孪生的科研任务交给了高仕斌团队，目前，高仕斌正牵头开展系统性研究。相信不久的将来，数字孪生牵引供电系统将为中国电气化持续引领世界再立新功。

  在谈到中国轨道交通未来有哪些挑战时，高仕斌言简意赅地用四个字概括——“多拉快跑”。安全、经济、绿色地“多拉快跑”，这是轨道交通追求的永恒目标。那么怎么样才可以“多拉快跑”？

  “更高速的轨道交通，轮轨关系、弓网关系、流固耦合始终是研究方向，对弓网而言，逼近接触网波动理论速度极限是研究重点；更快捷的互联互通，对国内而言，做好干线铁路、城际铁路、市域铁路、城市轨道交通“四网”融合，实现轨道交通高水平质量的发展；对国际快运而言，不同轨距、不同电压制式、不同信号制式的互联互通是国际快运的重要方向；更智能的应急响应，除轨道交通智能运维外，轨道交通与社会的联动应急响应应该受到重视。” 高仕斌对未来的创新充满期待。

  在高仕斌的带领下，国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心作为轨道交通供电领域唯一的国家级科学技术创新平台，始终致力于轨道交通电气化的自主创新，10年来，主持获得国家科学技术进步二等奖3项，省部级科技奖10多项。在安全可靠、绿色节能、数字转型、新型制式等方面取得了一系列科研成果，为我国轨道交通电气化的快速发展做出了重要贡献。

  高仕斌欣喜地介绍道：“未来，工程技术研究中心将对接国家数字化转型、国家‘双碳’目标、国际科技前沿和工程关键技术，设置轨道交通智能牵引供电技术、轨道交通新能源与储能技术、轨道交通新型供电制式、轨道交通功率变换新器件与装备等研究方向。我们期待为‘多拉快跑’的未来目标源源不断地提供能量。”

  采访的最后，聊到高校的教育，高仕斌把自己定位为高铁线路上的一颗“螺丝钉”。只不过这颗“螺丝钉”充满了对铁路电气化事业的热爱。作为高校的老师，高仕斌更希望学生传承他的这份情怀：“在招收学生时，是否有家国情怀是我最看重的。”

  “高老师是很细心的人。”西南交大电气工程学院党委副书记谢力讲述了这样一个细节——每个学期排课时，高仕斌都会尽量将课安排在周一。“因为高老师平时出差比较多，且往往在周末回到学校，这样安排可以尽量不耽误给学生们上课……”

  “我经常和学生说，未来你是想从事科研工作，还是从事工程建设，或者做运行维护工作……自己心里要有数，这其实就是理想。无论什么样的理想，都需要和国家连在一起。”高仕斌说，“至于我，最大的心愿就是让学生们实现这些理想。”

  “65载，中国电气化铁路运营里程从零起步到世界第一，绘就了‘中国电气化’人励精图治的壮美画卷；65载，中国电气化铁路系统技术从零开始到世界领先，书写了‘中国电气化人’自主创新的壮丽篇章。”高仕斌的寄语道出了“中国电气化人”的傲气和决心，“未来，我们‘中国电气化人’要凝心聚力，用匠心和智慧，续写中国电气化事业新辉煌！”

  高仕斌，铁路供电及其自动化专家，国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心主任，扎根高铁供电及其自动化的科学研究、装备研制与人才教育培训一线年。

  （关键技术）针对我国高铁高速度、高密度、大规模运行特征，以牵引供电系统为对象，突破“高铁供电故障准确切除与供电能力迅速恢复、高速弓网动态几何形变与安全隐患检测和大型卷铁心节能变压器设计-制造-试验”三大关键技术，系统性解决了高密度列车群可靠供电、高速弓网系统稳定受流和大规模供电网节能运行三大工程问题；主持研发了高铁供电成套重大技术装备，全面应用于我国高铁并输出国外，为国家重大（高铁）工程建设、高铁安全正点经济运营和“一带一路”倡议实施做出了重要贡献。

  （主要获奖）获国家科学技术进步二等奖4项(2项排1、2项排2)。另外,以第1完成人获省部级科技一等奖3项、国家级教学成果二等奖1项，主持制订技术标准/规范9项,出版第1作者著作/教材6部,发表论文293篇,授权发明专利89件。获光华工程科技奖、何梁何利科技进步奖、全国创新争先奖牌(高速铁路技术攻关组)和詹天佑铁路科学技术大奖(行业最高奖)。

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