列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)：讓“大塊頭”有“大智慧”

本刊記者|王博

列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)：讓“大塊頭”有“大智慧”

本刊記者|王博

Train Autonomous Circumambulate System

作為發(fā)展趨勢(shì)之一，物聯(lián)網(wǎng)將在各方面影響世界和人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)以其全面感知、可靠傳送、智能處理等關(guān)鍵特征，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上大大擴(kuò)展了產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提供了產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與融合的新機(jī)會(huì)，將成為工業(yè)與信息化融合的重大契機(jī)。

在未來(lái)，世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，都有可能被賦予智慧而充滿(mǎn)靈性，可以變得人性化，具備智能學(xué)習(xí)的能力，好像是萬(wàn)事萬(wàn)物“有了感覺(jué)、有了思想”。

如今，“大塊頭”的城軌列車(chē)，也要有“大智慧”了。

“大發(fā)展”催生“大創(chuàng)新”

隨著經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和城市發(fā)展越發(fā)重視城軌交通的引領(lǐng)性，城市軌道交通建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展期。城軌交通行業(yè)的快速發(fā)展，相應(yīng)地對(duì)技術(shù)自主創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化提出了更高要求，“安全、智能、高效”已滲透到各領(lǐng)域的背景下，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)互通及網(wǎng)絡(luò)化”迫在眉睫。

國(guó)家發(fā)展改革委積極鼓勵(lì)和支持創(chuàng)新項(xiàng)目的發(fā)展，自2015年實(shí)施《增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃2015-2017》以來(lái)，圍繞8個(gè)重點(diǎn)制造業(yè)領(lǐng)域，立項(xiàng)支持了一批產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，有力促進(jìn)了我國(guó)裝備制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)提升。這其中，對(duì)于城市軌道交通列車(chē)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、基于通信的城市軌道交通列車(chē)控制系統(tǒng)等方面有著明確描述。

正值快速發(fā)展期的青島地鐵集團(tuán)，依托青島地鐵規(guī)劃的在建項(xiàng)目，于2015年底聯(lián)合中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所、中車(chē)青島機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司、上海富欣智能交通控制有限公司、北京中興高達(dá)通信技術(shù)有限公司等單位共同研發(fā)實(shí)施列車(chē)自主運(yùn)行軌道交通創(chuàng)新項(xiàng)目。2016年6月，青島地鐵等單位向中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)提交了《青島市（軌道交通）基于車(chē)載控制平臺(tái)的列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)示范工程申請(qǐng)》。同年11月9日，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)予以正式批準(zhǔn)，并定名為“列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)（TACS）示范工程”項(xiàng)目。

行業(yè)大發(fā)展，催生大創(chuàng)新。2017年9月17日，青島地鐵集團(tuán)牽頭研發(fā)的《列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)》技術(shù)整體方案順利通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審，朝著自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的豐碩成果又邁進(jìn)了一大步。

從“牽手過(guò)路口”到“自主過(guò)路口”

談及列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)的特點(diǎn)，有專(zhuān)家形象地予以了描述：以往的城軌列車(chē)在信號(hào)系統(tǒng)的控制下運(yùn)行，就好像3歲的孩子需要被大人牽著手過(guò)路口。而列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)則讓城軌列車(chē)步入“青年”時(shí)代，具備了自行觀察路況、“自主過(guò)路口”的能力。

目前，國(guó)內(nèi)外城軌交通網(wǎng)絡(luò)普遍采用的列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，即車(chē)輛運(yùn)行采用“車(chē)—地—車(chē)”的通信鏈路和控制架構(gòu)，兩列運(yùn)行車(chē)輛之間無(wú)法直接完成信息交互，須接收和執(zhí)行軌旁和中心設(shè)備的指令。雖然具有發(fā)車(chē)間隔小、運(yùn)營(yíng)效率較高等優(yōu)勢(shì)，但列車(chē)進(jìn)路和安全防護(hù)等關(guān)鍵功能均基于上述體系結(jié)構(gòu)，尤其在承載全自動(dòng)運(yùn)行功能后，存在配置設(shè)備多、系統(tǒng)接口和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、列車(chē)運(yùn)行對(duì)中心設(shè)備依賴(lài)大等缺點(diǎn)，以及因此導(dǎo)致的施工周期長(zhǎng)、調(diào)試繁雜、故障影響范圍大、建設(shè)和維護(hù)成本高、互聯(lián)互通困難等問(wèn)題。

與之不同，列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)是采用有人值守的全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)，以列車(chē)自律為基礎(chǔ)，以列車(chē)主動(dòng)進(jìn)路、列車(chē)自主防護(hù)為特征，將傳統(tǒng)的車(chē)地兩層分布式列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)控制、牽引和制動(dòng)系統(tǒng)等高度融合為手段的控制系統(tǒng)。

列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)架構(gòu)瓶頸，車(chē)輛在安全、智能、高效方面有了明顯提高，為線(xiàn)路間的互聯(lián)互通提供了基礎(chǔ)。由于列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)系統(tǒng)采用自主運(yùn)行、自主防護(hù)及車(chē)輛安裝防碰撞系統(tǒng)，安全性明顯提高。列車(chē)通信采用“車(chē)—車(chē)”架構(gòu)，使發(fā)車(chē)間隔具有縮短可能，軌旁設(shè)備配置減少、各系統(tǒng)的高度融合，提高運(yùn)營(yíng)效率，節(jié)約建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本。

同時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛控制系統(tǒng)的融合，大量的列車(chē)運(yùn)行控制過(guò)程成為閉環(huán)控制，使得人工智能技術(shù)的運(yùn)用成為可能。以列車(chē)為主體，通過(guò)機(jī)器自學(xué)習(xí)和迭代，優(yōu)化調(diào)整控制策略，可提高列車(chē)自主辦理進(jìn)路、時(shí)刻表自主調(diào)整、定點(diǎn)精準(zhǔn)停車(chē)和沖動(dòng)抑制等方面的性能。

立足行業(yè)，放眼國(guó)際

讓列車(chē)更智能的列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)，將以青島市6號(hào)線(xiàn)一期建設(shè)項(xiàng)目為依托，開(kāi)展基于車(chē)載控制平臺(tái)的列車(chē)自主運(yùn)行控制系統(tǒng)總體方案研究、產(chǎn)品平臺(tái)開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)與測(cè)試平臺(tái)開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范體系制定及應(yīng)用示范線(xiàn)建設(shè)。青島地鐵6號(hào)線(xiàn)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)時(shí)，由青島地鐵集團(tuán)牽頭研發(fā)的列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)將首次應(yīng)用于城軌交通線(xiàn)路。

隨著列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)的逐步完善和能力提升，其在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用將成為下一步工作的重點(diǎn)。此外，列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)的研究和實(shí)施，將實(shí)現(xiàn)軌道交通列車(chē)從信號(hào)控制運(yùn)行向列車(chē)自主運(yùn)行的技術(shù)跨越，提升城市軌道交通系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平，推動(dòng)和引領(lǐng)全球軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外軌道交通技術(shù)空白。同時(shí)，對(duì)貫徹落實(shí)“中國(guó)制造2025”、“新型城鎮(zhèn)化”及“一帶一路”等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，使我國(guó)由“技術(shù)跟隨”型發(fā)展向“技術(shù)引領(lǐng)”型發(fā)展轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)城軌交通的全球競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。