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无人驾驶的地铁要来北京了,你敢坐吗?

来源:    发布日期:2015-04-21 10:13:45   阅读量:0


2016年底开始运营的燕房线,会首次使用无人驾驶的地铁列车。

  地铁无人驾驶系统是一项成熟的科技,在设计、施工、车厢与机电设备以及系统集成等方面均已取得丰富的经验。无人驾驶系统具有高度的安全性和可靠性,但这种可靠性都必须建立在严格完善的系统工程之上。

  尽管科幻电影中的轨道交通运输系统时常会以无人驾驶的形式呈现,但当这项技术出现在现实生活中的时候,我们准备好接受它了吗?

  今年年底,连接房山区阎村到燕山石化产业区的燕房线将完成主线施工。与北京地铁路网中已有的各条线路都不同的是,将在2016年底开始运营的燕房线,会首次使用无人驾驶的地铁列车。

  计算机“掌舵”无人驾驶

  乘坐地铁已经成为北京市民的主要出行方式。巨量的客流,使每天早高峰的时候,一些换乘重点站不得不实行封站措施。对于这样一个不断变得拥挤,亟待提升运力的地铁路网来说,无人驾驶地铁列车是否“靠谱”不免引人关注。

  提及无人驾驶飞机、汽车,想必很多人早已有所耳闻。那么,无人驾驶地铁,知道并详细了解的人又有多少呢?

  无人驾驶地铁是指不用人工操作,而是由中央控制室的计算机控制的全自动地铁系统。这一计算机通过高速光缆,与各个站台上安装的自动驾驶器和信号器等设备连接,而这些设备还会再和车载自动驾驶器连接。通过安装在车站、站台、车厢内的监视器,计算机可以知晓整条线路上的情况,并在每一天的运营中,指挥配属全线的所有列车,完成自动“唤醒”、系统自检、行车载客,以及收班后自动“休眠”等地铁运营涉及的全套操作。

  中国铁道博物馆原副馆长金万智解释说,这样的地铁系统,就如同自动化工厂中使用的生产设备。后者以计算机安装的工业程控软件指挥运作,前者则以计算机按照事先设置的程序指挥列车。“相比于国家铁路,城市地铁一般没有与公路的平交道口,运营时间里人员走上路轨的可能性也很小。因此,它是一个相对‘简单’的系统,可以接受类似于工业程控的控制方式。”

  而相比于北京地铁的其他线路,燕房线有着更好的尝试无人驾驶的“先天条件”。根据已经公布的设计方案,它是北京地铁系统中唯一一条全高架线路,只要在每个车站做好屏蔽防护,旅客和路人误入路轨的可能性就可以被降到最低,而且发生误入之后也可以及早发现。

  记者从地图上看,燕房线是北京地铁网络的末梢,至少在建成初期,线路行经之处的客流量并不大,即使暂时停运也不会影响其他线路间的换乘。

  而且,当燕房线开始载客运营的时候,规划中通往周口店镇的支线应该仍未修筑。这也就是说,在引入无人驾驶系统的初期,燕房线的地铁列车无需在房山区老县城附近轮流驶向不同的支线,从而减少了一个重要的不确定因素。由此可见,燕房线是一条比较“简单”的地铁线路,这使它具备了“吃螃蟹”的可能性。

  无人驾驶地铁其实不新鲜

  无人驾驶地铁并不是科幻电影中的玩意儿,它早已成为现实。这项走过30多年的技术,在20世纪80年代分别诞生于法国和日本。1983年4月25日,法国里尔开通了欧洲,也是世界上第一个采用传统轮轨架构的无人驾驶地铁系统。

  在此之前的1981年,日本神户用于沟通人工岛的地铁线路“港湾人工岛线”,则是世界上第一条无人驾驶的跨坐式单轨列车系统。也就是说,“港湾人工岛线”的路轨结构,是类似于中国重庆市轨道交通2号线和3号线那样的单轨铁路,并且是无人驾驶的。

  但里尔地铁使用的传统轮轨架构的无人驾驶地铁系统,得到了更为广泛的应用。根据里尔公交公司Transpole的描述,里尔地铁使用了诞生于里尔的VAL(自动驾驶轻轨列车)技术。这是一种“套餐”式的城市轨道交通解决方案,包括三个主要组件,基础是里尔北方大学研发的(两节编组的)胶轮轮轨列车,另两者则是自动驾驶系统和车站月台屏蔽门。这三者的有机配合,方才使无人驾驶成为可能。

  在里尔之后,图卢兹和里昂等法国城市的地铁,以及沟通巴黎奥利机场与城市轨道交通网络的“奥利机场内线”,也引入了类似的技术。

  随着全球人口总量的增加,各大城市的规模不断扩大,城市居民数量也在逐渐增长,这意味着通勤族对地铁服务的需求必然会不断增加。在一些人口众多的大城市,交通运输部门为了增加地铁的运力而绞尽脑汁,通过扩充列车编组、增加发车密度和改进信号系统等方式,实现线路运力的提升。将地铁改为无人驾驶模式,被认为是一种解决之道。

  相比于传统地铁列车,无人驾驶有助于列车加减速和停靠的精确。在城市交通的尖峰时刻,一些地铁线路可能需要不足80秒就发出一班列车。

  在如此密集的班次之下,任何一班列车司机的失误,都有可能拖慢整个路网的效率,但无人驾驶就有助于消除这种“人误”的因素。如果和胶轮路轨系统配合,地铁加减速所需距离会更为缩短,从而有可能进一步增加地铁的服务能力。

  正因如此,在不少发达国家,无人驾驶地铁成为新建或改造轨道交通时的选择。

  法国交通运输和电力基础设施企业阿尔斯通公司甚至认为,无人驾驶地铁的需求每年会增长10%,到2030年,世界各地所有城市的地铁都将基本实现无人驾驶。

  法国巴黎的公交和地铁网络运营商巴黎大众运输公司也意识到了同样的趋势,并致力于和阿尔斯通公司合作,共同开放地铁无人驾驶技术。业界人士认为,无人驾驶地铁的初期成本会高一些,但运输效率提升和劳动力成本的攀升,会让无人驾驶地铁的优势日渐显现。

  勇挑轨道交通重担

  随着越来越多的城市引入无人驾驶地铁,这项技术服务国家首都成为一种必然趋势。法国首都巴黎成为第一个尝鲜者,在巴黎地铁14号线,无人驾驶地铁技术获得了空前的成功。

  巴黎工艺博物馆的工作人员告诉记者,巴黎地铁路网竣工于20世纪初,狭窄而多弯道的隧道,以及较短的站距,都制约着地铁速度和运力的提升。

  作为城市南北向的交通干线,1998年建成的14号线尽可能设计较大的站间距和弯度更小的隧道,使用加速度更快的胶轮列车,并大胆地在世界各国首都的地铁线路当中首次引入了无人驾驶技术。月台屏蔽门使线路设计者和车站管理人员无需担心旅客越过“安全线”的问题,加之列车由全无感情的计算机来驾驶,因此不存在每次进站前夕列车司机心情紧张而过早减速的情况。这些优势与胶轮路轨系统的配合,使列车能在保证旅客舒适的前提下,得到更短的刹车距离。

  所有这些改良,让巴黎14号线的列车旅行速度(线路总里程除以跑完全程的时间)可以达到每小时40公里,而其他地铁线路的旅行速度则不超过每小时30公里。

  除了更高的旅行速度,无人驾驶技术带给14号线最大的优势,或许是取消驾驶室之后独特的乘坐体验,以及更小的车辆段(地铁停车场)。传统的地铁列车必须在运营结束后回到车辆段,以便司机下班回家;但无人驾驶地铁可以直接在车站上“存车”。这不仅意味着节能,第二天早班车发车也会更为方便。

  在巴黎之后,丹麦首都哥本哈根也引入了无人驾驶地铁。凭借出众的服务质量,哥本哈根地铁在2010年的世界地铁年会上荣获了“世界最佳地铁”“世界最佳无人驾驶地铁”等大奖。

  引入新技术有赖于充分的测试

  尽管无人驾驶地铁已经算不上新鲜的技术,而且在法国等发达国家已经应用了30多年时间,巴黎地铁14号线更是会每年运送8000万以上人次的旅客;但让无人驾驶地铁提供高质量服务的前提是在开线之前,对其进行完善的测试。这是因为,计算机程序很容易出现缺陷,往往需要反复测试查找方能发现问题。

  将地铁线路的运转几乎完全被交给计算机尽管会带来方便,但如若程序缺陷或者信号系统的故障处置不及时,也可能会让地铁列车失控,造成比较严重的事故。

  如果以自动化工厂来类比的话,如果工厂生产线发生异常,比如有人误入机器人的作业区,程控软件会让一部分机械设备停止动作,或者采取其他措施,以确保人的安全。而无人驾驶地铁也并不完全是“无人”的,它的车站和计算机房仍然设有值班人员。

  金万智说,假如发生站台屏蔽门夹人等可能威胁旅客安全的意外,自动驾驶系统会暂停运行,并等待车站值班人员处理。但如何发生意外时运行一定会暂停,就需要设计好相应的程序。

  高度复杂的信号系统,也存在着发生事故的隐患。2011年9月27日14时许,上海地铁10号线豫园至老西门下行区间两列车发生追尾事故,事故造成271人受伤。作为一条按照无人驾驶标准设计的地铁,此次事故难免让人对于地铁无人驾驶的安全问题产生疑惑。

  中国工程院院士、著名隧道专家王梦恕认为,地铁作为一种公众经常使用的运输系统,最重要的属性应该是安全可靠;是否具有非常领先的技术,则并非首先需要考虑的因素。

  无人驾驶的轨道交通系统有赖于有力的监控机制和排障人员,贸然“大撒把”会有危险的。未来,如果在地下环境中使用类似的技术,让信号稳定地传输也是需要解决的问题。

  相比于传统的地铁系统,无人驾驶地铁在确保系统可靠性方面,有更多的问题需要测试,以令其服务臻于完美。

  事实上,国外那些被乘客和业界评价较高的无人驾驶地铁系统,其背后都是完善的应急预案和大量严谨的测试。

  丹麦首都哥本哈根的无人驾驶地铁系统,经过了5年的实验,方才在2002年10月交付使用,至今没有出现过严重障碍和重大安全事件,创造了地铁行业的奇迹。

  德国纽伦堡地铁3号线,由于涉及无人驾驶列车和传统列车混跑,也是经过了数月的精心测试,方才在2011年6月15日投入使用。这比预期晚了两年时间,随后却也因为高度可靠而广受好评。这些国外的先进经验,值得燕房线加以借鉴。■

  TIPS
  无人驾驶地铁里程碑

  1981年,日本神户建成了世界上第一条采用跨坐式单轨结构的无人驾驶地铁线路。

  1983年,法国里尔开通了世界上最早的采用传统轮轨结构的无人驾驶地铁线路。

  1986年,加拿大温哥华无人驾驶的高架地铁系统“天空列车”投入运行。

  1998年,巴黎地铁14号线通车,这是第一个服务于首都城市交通的无人驾驶地铁系统。

  2009年,阿联酋迪拜地铁通车,这是迄今为止世界上总里程最长的无人驾驶地铁系统。

  2010年,上海地铁10号线开通,这是中国大陆第一条事实上的无人驾驶地铁线路。

  2011年,德国纽伦堡地铁3号线成为世界上第一个无人驾驶列车与传统列车混跑的地铁系统。

  2014年,中国自主建造的第一列无人驾驶地铁列车完工。