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干货:无人驾驶地铁详解

2019-05-30 17:26:32 来源:中国通号、远征设计者联盟、中国e车网

随着中国轨道交通技术的发展,地铁自动化程度不断提升,伴随智能化、信息化技术的日新月异,比自动驾驶更胜一筹的“无人驾驶”也迅猛发展。

  中国e车网讯:随着中国轨道交通技术的发展,地铁自动化程度不断提升,伴随智能化、信息化技术的日新月异,比自动驾驶更胜一筹的“无人驾驶”也迅猛发展。

  那么,自动驾驶和无人驾驶的区别是什么?

  无人驾驶等级分类

  国际标准按照轨道交通线路自动化程度定义了4层自动化等级(GOA),自动化程度从低至高为GOA1至GOA4。

  —GoA1:在ATP(列车自动防护系统)防护下的完全人工驾驶,由司机控制列车的启动,停止,车门的开关,以及突发情况的处理;

  —GoA2:半自动驾驶,车辆的启动、停止是自动运行,但是司机室配备一名司机开动车辆,控制车门的开关,以及应对紧急情况下列车的驾驶。大部分地铁ATO系统是这个级别;

  —GoA3:无司机驾驶,列车的启动、停止是自动化的,但列车配备一名服务人员,列车服务人员控制列车车门的开关以及紧急情况下对列车的控制;

  —GoA4:完全自动驾驶,列车唤醒、休眠、启动、停止、车门的开闭、以及紧急情况下的列车运行全部为自动驾驶,不需要任何一名工作人员参与。

  如下图:

  无人驾驶等级分类

  无人驾驶总体结构说明

  常规的全自动无人驾驶系统总体结构如图1所示。

  全自动无人驾驶系统较以往系统相比,主要地面新增部分设备及车辆调度和乘客调度;车载新增全自动驾驶车载设备、紧急呼叫按钮、障碍物探测器、车头CCTV等;同时对于系统原有的行车调度及综合监控系统、车站站台门控制系统、通信系统、CCTV等设备的功能进行增强。

  其中,信号系统增设的设备主要包括:列车唤醒模块、选择性开关门PSL、SPKS作业封锁开关、智能化车辆段ATC设备等;同时,车载TDMS(列车数据管理系统)和车载ATO设备均按冗余方式配置。

  无人驾驶技术主要特点和优势说明

  1)减少人为操作,提升运营安全性

  无人自动驾驶系统不仅考虑运行中的列车安全(防止追尾、正面、侧面冲撞、脱轨、障碍物碰撞),而且考虑乘客及运营人员的安全(上下车乘客、车厢内乘客、站台上乘客、维护人员);实现列车运行全过程(除正线外,还包括车辆段、停车场)各种运行工况(正常和异常)的自动安全防护。

  2)提升运营可靠性、可用性

  无人自动驾驶系统的车辆控制、列车控制系统、通信网络等设备均采用冗余技术进行配置,冗余互备技术实现主、备系统的“无缝”切换;同时,增强车辆自检能力,保证上线列车的不间断正常持续运行;增强了综合监控系统、站台门系统等系统可靠性、可用性。

  3)提升运营组织的灵活性

  实现无人驾驶,摆脱了有人驾驶系统司机配置和周转的制约;根据需要灵活调整运行间隔,减少因人工参与而对运营效率的影响,随时增、减列车,提高系统对突发大客流(大型活动,如体育比赛)的响应能力,提升运营组织灵活性。

  4)提供更高的服务质量

  无人驾驶设备运用先进的ATC系统,实现对列车连续速度曲线控制和自动调整功能,可确保提供准时、准点、平稳舒适的自动行车;同时,通过增强列车上的视频监控和紧急对讲功能,提高应急处置能力。

  5)优化人力资源配置

  将司机从重复作业中解放出来,列车上可以配置乘务人员;提高了系统的自动化程度,增强设备的自诊断功能,运营维护功能得到加强,降低了运营人员劳动强度。

  6)控制投资,降低运营成本

  运营期间,通过加大列车行车密度来满足客流运输要求,大大提高运输能力。减少维护、管理、车辆驾驶人员数量,以及人员培训等,有效降低运营成本。

  据目前的信息,到2025年,世界范围内全自动无人驾驶地铁将达到2200公里。

  据了解,世界范围内已经有50多条无人驾驶线路。目前哪些城市轨道交通线路已经实现了全自动驾驶呢?

  中国无人驾驶已运营轨交线路达7条

  1、北京机场快轨

  2008年8月,于北京奥运会前开通运营的北京机场快线,目前已经实现无人驾驶,到站、离站均在自动控制系统下完成。

  2、广州珠江新城旅客自动输送系统(简称APM线)

  2010年11月,广州珠江新城旅客自动运输系统开通试运行,是世界上第一条全地下、无人驾驶的捷运系统。

  广州APM线列车采用胶轮-自动导向制式,也是广州第一条使用胶轮路轨系统的路线,全长约3.94公里,共设9座车站。采用庞巴迪CX-100车型,定员138人/辆,车辆最高运行速度为55km/h。

  3、上海轨道交通10号线

  2014年8月,上海轨道交通10号线实现无人驾驶。

  其实,以上三条线路都是由司机操控,并不算真正的无人驾驶,此外,这些无人驾驶技术分别来自加拿大庞巴迪公司和德国西门子公司,我国需要花费高昂的价格购买其知识产权。

  4、香港南港岛线

  香港南港岛线,是我国第一条正式运营的4级全自动驾驶地铁车辆的线路,南港岛线东段于2016年12月28日正式启用。这条线路贯穿了港岛南北,全长约7公里。

  香港南港岛线是100%由中国公司——中车长客主研发,是我国首个进入全球技术要求最高的香港市场无人驾驶项目!

  列车最高时速为80公里,可实现真正意义上的自动控制,包括自动唤醒、自动运营、自动故障诊断及自动清洗功能。至此,自主研发打破了西方的技术垄断。

  5、上海轨道交通8号线

  2017年1月9日,上海轨道交通8号线三期首列列车运抵浦江镇,这辆列车采用世界最先进的无人驾驶技术。

  6、北京地铁燕房线

  2017年12月底,北京地铁燕房线正式运营,它也是北京最智能的地铁,采用无人驾驶技术,而且是我国内地首条拥有完全自主知识产权、全自动运行的地铁线。

  而燕房线列车提供者为中国北车长客股份公司,由于是中国制造,所以媒体称“中国大陆首批无人驾驶地铁列车”。

  燕房线将是中国大陆首条全自动无人驾驶线路,满足IEC62267标准GOA4最高自动化等级,此批无人驾驶地铁列车是全自动等级最高的地铁列车。

  根据北京市的规划,除了燕房线外,3号线、12号线、17号线、19号线和新机场线等新一轮轨道交通线路建设都将全部采用全自动运行系统技术。预计到2020年,在北京地铁版图上,其全自动驾驶的运营里程将超过五分之一。

  7、上海APM浦江轨交线

  2018年3月,上海首条无人驾驶胶轮路轨APM300线路——上海轨道交通浦江线正式通车试运营。该条线路全长6.7公里,共设6座车站,浦江线采用全自动胶轮路轨APM无人驾驶系统,采用了减少噪音与振动的橡胶轮胎,减少噪音与振动,其噪音比钢轮钢轨至少小10-20分贝。

  国外典型的无人驾驶线路

  1、英国

  伦敦无人驾驶“邮局地铁”

  伦敦拥有目前世界上最成熟、庞大的地铁交通网络,而地铁的使用也绝非仅限于载客,该国的邮政系统也曾建有专门的地铁线路来保证信件的配送效率。

  “邮局地铁”全长37公里,于1927年首次开通,是当时世界上首个无人驾驶的电气化铁路,被视作工程学奇迹。在最繁忙的时候,它每年可递送14亿封信件,资料记载,邮局地铁于1914年开建,但是受到第一次世界大战影响,直到1923年才重新动工。

  2003年英国皇家邮政在伦敦西部的威尔斯登建造了新的枢纽,用更廉价的公路运输替代地下铁路系统,邮局地铁最终关闭。据悉,这个地下系统有望向更多公众开放。自2017年开始,游客可以深入伦敦地下乘坐“秘密地铁”。

  伦敦无人驾驶地铁列车将于2025年通行

  英国最新设计一款未来派无人驾驶地铁列车,预计2025年将投入无人驾驶运行,据称,这种地铁列车将更加舒适和安全。

  该地铁是无人驾驶,采用新型信令系统减少延迟,起初,驾驶员将操控地铁列车,但最终将实现完全自动化运行。

  2、法国

  里尔无人驾驶地铁

  法国里尔市在1983年就建成通车了世界上第一条无人驾驶的全自动地下铁道。

  里尔地铁是采用VAL系统,于1983年5月16日启用,成为世界上第一条自动化的地铁路线。VAL即“自动轻级车辆”之意,特点是采用了胶轮列车及路轨系统、全自动无人驾驶中央导航列车及安装有自动开关站台门的车站。

  法国里尔地铁是无人驾驶的全自动化轻型地铁,地铁列车的运行全部由电脑控制。

  巴黎无人驾驶地铁

  1998 年,巴黎首条全自动无人驾驶地铁正式投入运营。

  巴黎地铁一号线上的无人驾驶列车,采用了Trainguard MT安全和控制系统,这一系统目前被广泛用于全球许多大城市。

  这套由中央控制室电脑控制的全自动地铁,通过光缆与各站台地下的固定自动驾驶器和信号器连接,再通过轨道与车载自动驾驶器连接。

  中央控制室通过安装在车站、站台、车厢内的监视器对其进行监视,车站售票处则设有显示行车图和调阅监视图像的屏幕。

  这条地铁新线显示了巴黎最新的地铁技术,也反映了法国地铁的设计思想和概念的变化。新线除全自动技术之外,最突出的设计方针是乘客人身安全第一。

  3、迪拜

  自动化程度最高的地铁

  迪拜无人驾驶地铁是全世界最长的无人驾驶地铁,2009年9月9日在迪拜通车。全长达到70公里,耗资76亿美元打造。

  这项设施是全中东最完善的运输系统,列车上没有驾驶员,全部由计算机操控。

  4、德国

  纽伦堡无人驾驶列车

  在德国的纽伦堡,世界上第一条与常规驱动列车共用部分轨道的无人驾驶地铁路线,于2008年6月14日正式投入使用。

  地铁列车运行由一台电脑操控,这一地铁系统独特之处在于,它能兼容人工操作的地铁列车,即让人工驾驶与无人驾驶列车在同一轨道运行。

  这一地铁系统耗资6亿欧元(约合9亿美元)。它的先进技术之一是,当有人或动物跳到列车前方铁轨上,列车会自动紧急刹车。

  5、丹麦

  哥本哈根无人驾驶地铁系统实验5年才交付使用

  哥本哈根无人驾驶地铁一期工程于2002年10月开通运营,由Ansaldo公司负责提供地铁信号系统,在系统交付使用之前进行了长达5年的运营维护实验阶段。

  6、澳大利亚

  悉尼首条无人驾驶地铁

  2019年5月26日,澳大利亚首条无人驾驶地铁线悉尼地铁西北线正式开通。这个耗资83亿澳元(约合398亿元人民币)的工程,全澳洲第一个无人驾驶全自动的地铁。

  除此之外,全球还有多个大都市投入运行无人驾驶地铁,如法国里昂、巴西圣保罗、西班牙巴塞罗那、匈牙利布达佩斯等。

  “自动化地铁需求年增长达10%,预计到2030年,世界所有城市的地铁都将基本实现无人驾驶。”阿尔斯通高层2011年曾公开预测。

  而我国无人驾驶将初步扩散至全国20多个城市。

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