中国首条全自主“无人驾驶”地铁开通

 

如待机的电脑准时重启一般，车头里的仪表盘这时自动亮起，车厢的灯也齐刷刷睁开了眼，一万多处软硬件模块在我们目所不及的地方开始快速地自我检测。若“体检”结果无碍，列车就会自动就位，做好“起跑准备”，只等5:05时间一到，便加至80km/h的最高速度蹿出车站，裹着风，向你飞驰而来。

 

而迎接它们的将是繁忙的一天，更准确地说，是一场与时间的赛跑。若无意外，列车将准确按照时刻表在轨道上争分夺秒地跑上一整天，完成站间行驶、到站精准停车、为乘客自动开闭门、自动折返，直到晚上约11:20完成运营后才能喘口气儿，自动清客，自动回库，然后自动休眠“睡觉”……像是个庞大的智能机器人，全程不需司机和乘务人员介入。

 

如此“科幻”，但不是电影，而是我国第一条具有完全自主知识产权的轨道交通全自动运行系统线路，即于2017年12月30日正式投入载客运营的北京地铁燕房线“无人驾驶”列车。

 

个头很大，头脑很灵活

 

燕房线“无人驾驶”列车共4节车厢，看起来个头庞大，但动作敏捷利落。

 

据了解，北京地铁燕房线本次开通线路包括14.4km高架线路、9座车站。开通初期，平峰阶段发车间隔为8分钟，高峰时段为5分钟。但交控科技股份有限公司燕房线全自动运行系统项目经理吕爱国介绍，“无人驾驶”列车的运行间隔最短可缩至两分钟。

 

此外，相较于普通列车，每到一站，司机从确认乘客上车、瞭望前方有无异常，到关门、启动至少要15秒钟，而“无人驾驶”列车搞定这些只需一两秒钟，全程跑一圈下来大约能节省5分钟，“这样就能用更少的车去完成更多任务，降低运营成本。” 吕爱国说。

 

不光快，“无人驾驶”列车的“头脑”活络得很，可以说是自带“智商”的车。

 

而它的“智商”主要来自列车装备的全自动运行系统，简称“FAO”。吕爱国介绍，FAO系统中总共设计了41个全自动运行场景，其中包括列车唤醒、列车休眠、自动调车、洗车、休眠等18个正常场景，以及紧急呼叫、车辆火灾、雨雪模式、障碍物脱轨检测等23个异常场景，针对不同场景，列车可“随机应变”。

 

比如，雨雪天气时会自动切入到“雨雪模式”，改成50%小牵引、小制动模式，以40公里/小时的速度运行；再如，车上发生火灾时会自动运行至最近的地铁站让乘客下车，同时相邻站台则会扣车，以留出时间和空间供着火的车辆处理紧急情况。值得一提的是，列车每节车厢、车身前方和侧面皆装有摄像头，可无死角监控，并自动检测障碍物，若碰到重达50kg及以上的障碍物，则会紧急制动。

 

为了确保能够应付各种意外，交控科技股份有限公司副总裁王伟介绍，FAO系统建立了一套实时、准确的故障管理体系,可以快速识别、预警和预防故障，大幅降低设备故障率以及设备故障对整个系统正常运行的影响。而“无人驾驶”列车的幕后指挥——燕房线轨道控制中心也上了“四保险”，4套服务器设备可以无缝切换，即使有3套出现问题也能保证线路正常运行。

 

连北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室主任唐涛也“点赞”称，FAO全自动运行系统技术已达到城市轨道交通列车运行自动化水平的最高等级（GOA4级），是轨道交通技术发展的方向。

 

可见，“无人驾驶”地铁还是相当“靠谱”。

 

“黑科技”的身世之谜

 

但这横空出世的“黑科技”究竟从何而来？不禁让人好奇。

 

其实，FAO全自动运行系统技术“脱胎”于北京交通大学自主研发的基于通信的列车运行控制系统（简称“CBTC”），即采用先进的通信、计算机技术，连续控制和监测列车运行，利用地面控制系统和列车控制系统的双向传输系统，实现了轨道交通的移动闭塞系统，相当于列车的“中枢神经”，接受全身各处的传入信息，经它整合加工后成为协调的运动性传出。

 

“CBTC主要是应用于列车的控制系统，能够减少司机的很多重复性操作，比如进行加减速。但要实现全自动运行就不仅是通信，而是涉及车辆、综合监控、站台门、广播、车库门、洗车机等各相关专业的整合及优化，是整个地铁运行架构的改变。”王伟说。简单来讲，如果将CBTC比作“机械臂”，那全自动运行系统就是个智能机器人，是列车全身的再造，是技术的深度集成。

 

而在此之前，我国轨道交通全自动运行系统主要依靠于国外技术。

 

截至目前，我国内地共有12个城市已建、在建城市轨道交通全自动运行线路，其中仅北京（机场线）、上海（10号线）、广州（机场APM线）正式开通了全自动运行线路，但其采用的全自动运行系统核心技术均由国外引进。

 

那么问题就来了——“国内的地铁和国外有很大区别，比如我们的客流量之大是国外完全无法比的，所以国外技术在我国的实际应用中就有很多掣肘，例如早晚高峰有乘客没挤上去时地铁该怎么办，但国外不会考虑这个，国外的团队也不愿意给你改，改需要花很大价钱。”王伟说。

 

王伟所在的这家交控科技股份有限公司，是依托北京交通大学成立的实体成果转化公司，在CBTC的基础上继续深挖用户需求，力求寻找适合中国轨道交通特点和国际轨道交通发展方向的新技术、新系统，并于2010年正式开展了全自动运行轨道交通系统自主研发。

 

“当时很难的一点是，我们对于这个系统具体怎么用是不清楚的，比如车坏在半路了怎么回车库，乘客挤不上去时该怎么处理等，从管理层到用户各方面的需求我们都要考虑，前期光做场景分析这一件事，我在外面开会就开了快两个月。”最初被问及这其中的种种困难，王伟不禁笑了笑，困难太多一时竟不知从何说起，但真正说出口时，之前的种种又都显得云淡风轻。

 

历时7年余，CBTC的升级版FAO带着“中国智造”这一胎记呱呱落地，实现了城市轨道交通智能化、自动化的联动作业，标志着我国对轨道交通全自动运行技术的完全掌握，从此可不再依赖“进口”。

 

开往未来的地铁

 

而今，燕房线已经含着FAO 这颗“中国芯”驰骋而来，中国青年报·中青在线记者也上车体验了一番。

 

车内驾驶室内，目前仍有一位司机在。交控科技股份有限公司现场总工马琦表示，燕房线在运营初期采取的是有人监督的无人驾驶。车辆自动运行，驾驶室内的司机主要负责监督和瞭望，一旦车上发生应急情况可进行紧急处理。

 

一位居住在燕山站附近的乘客告诉中国青年报·中青在线记者，这是她第二次乘坐燕房线，到北京市中心方便多了，“车坐起来挺舒服的，不会摇摇晃晃，没有人为的那种紧急刹车，很平稳。”在她说话时，不远处，一个两岁多的小孩正自己在车上来回走动。

 

“相较于传统轨道交通线路，全自动运行地铁一是大大节省人力，没有人为干预，误操作就会少很多；其次列车完全按照已优化好的路线去运行，舒适性比较好；此外，列车一方面可进行自动调节空调、照明等来节能减排，另一方面加快了列车折返和运行速度，减少运行车辆，至少能节约设备成本5000万元左右。”吕爱国说，接下来将对列车“雷达识别障碍物”等功能进行研发、改进。

 

在唐涛看来，轨道交通全自动运行的初衷并不是减人，减少司机的数量，而是旨在提升轨道交通的安全性和效率。而城市轨道交通全自动运行技术的自主化，使得轨道交通的自动化水平、作业效率、运营效益实现了全面提升，将带动起全行业的发展，提高我国在世界轨道交通领域的核心竞争力，为中国乃至全世界人民提供更加智能的轨道交通服务。

 

据了解，随着燕房线全自动运行系统正式开通，全自动运行系统将逐渐成为北京地铁的“标配”，并将在全国范围内推广应用。根据相关规划，北京地铁3号、12号、17号、19号线以及新机场线等新一轮轨道交通线路建设都将采用全自动运行系统这一技术。