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无人驾驶地铁的背后,原来藏着这么多秘密

相信许多经常乘坐地铁的小伙伴都有这样的疑问:地铁列车在行驶时,驾驶室内究竟都能看到什么?在很长一段时间里,普通乘客想要看到“司机视角”,只能透过驾驶室门玻璃,瞄进去“偷窥”一两眼。不过在2020年底,以成都地铁9号线为代表的一批全自动运行线路开通,大家终于可以站在车头,一览列车前方的“风景”。那么,让地铁列车这一庞然大物实现自动运行的全自动驾驶系统,到底“自动”在哪儿,又能为乘客的出行和地铁运营管理带来哪些变化呢?

全自动系统的“自动”之处

要了解全自动驾驶系统“自动”在哪儿,就得从列车运行的自动化等级说起。国际公共交通协会(UITP)将列车运行的自动化等级(Grades of Automation,GoA)划分GoA0~GoA4五级


国内大多数地铁线路均为GoA2等级

在五个自动化等级中,0级到2级均是非全自动系统0级是无ATP(列车自动防护)的人工目视驾驶,列车安全运行完全由司机保证,极少在城轨中使用。1级是ATP防护下的人工驾驶,列车安全性得到保证,但司机仍需手动驾驶列车。在我国,一些早期修建的线路仍采用这一等级。2级是半自动列车运行,列车在正线自动运行,司机不需要操纵列车的牵引和制动;但在列车回到场段后,仍需由司机人工驾驶。GoA2也是我国大多数地铁线路采用的制式


GoA4等级的成都地铁9号线

3级和4级统称为全自动运行系统(Fully Automatic Operation,FAO),俗称全自动驾驶系统。3级为有人值守下的列车自动运行,司机只需在列车发生故障时介入处理,其他列车运营场景完全实现了自动化。4级则实现了无人值守下的列车自动运行,其在系统发生故障时也设定了相应的自动化或远程处理流程,不再设司机岗位,驾驶室一般也打造为开放式。

不同自动化等级之间的具体功能差别可见下表。

通过上面表格的比对,我们可以看出全自动驾驶系统的“自动”之处。首先,非全自动系统需要司机操作牵引手柄或按压启动按钮来启动列车,全自动系统则是按运营计划或远程指令来自动发车;其次,在车辆段和停车场内,列车仍可以自动运行,并具备自动防护功能;最后,列车上线前的唤醒、上电、自检、出库,以及下线后的回库、洗车、休眠,这一系列曾经需要司机完成的流程全部实现了自动化。

全自动系统带来的变化


在车头观望列车运行前方的乘客

对于乘客而言,全自动系统所能直接感受到的最大变化就是可以进入驾驶室,像司机一样观察运行前方了。开放了驾驶室的车头经常被观察的人群围得水泄不通,其中也不乏前来拍摄“POV”的交通迷朋友们。同时,由于全自动系统省去了司机发车前的确认环节,因此乘客还能感受到列车从关门到发车的时间变得更短了


成都地铁9号线列车还设有HUD为乘客展示列车运行状态

此外,也需要注意千万不要抢上抢下,列车关门时间不会因为乘客未来得及上车而推迟。如果被困在车门和屏蔽门之间,也不必惊慌,站台装有红外探测装置并与信号系统接口,如果异物挡住了光线,系统会扣停列车,并向车站值班人员发出报警。


监督车辆运行状态的新加坡地铁职工

对于地铁运营方来说,最直接的变化也是司机。在全自动系统中,车上运营人员的角色不再是驾驶列车的司机,他们化身为车辆巡检员,在监督列车运行状态的同时,为车上乘客进行服务。在控制中心,新增车辆调度,远程监视车辆信息,调整车辆参数;新增乘客调度,远程处理车上乘客事务,比如列车广播、应急对讲等。此外,为了提高系统的可靠性和安全性,系统的关键设备采用更高级别的冗余,一般也会设置备用的控制中心;对故障场景和应急场景,运营方需要制定完善的处置流程,对各种可能发生的情况设定解决方案。

最后需要说的是,列车运行自动化的根本目的并不是为了减少司机的人力成本,而是用高可靠性的设备代替人脑,解放传统司机单调的操作,从而降低因司机犯错导致事故的可能,提高列车运行的安全性;在此基础上,自动化水平的提高减少了因人工参与对运营效率的影响,让地铁运营更高效、更灵活,更好地保障我们安全出行,便捷出行。

我国既往全自动线路一瞥


上海地铁10号线全自动运行初期并未直接开放驾驶室空间

上海地铁10号线是国内最早实现全自动无人驾驶功能的地铁线路。10号线连接了虹桥机场、虹桥火车站等交通枢纽,豫园、南京路等商圈以及上海交大、同济等高校,是上海地铁的核心线路。2014年,10号线具备GoA4级无人驾驶条件,近期正在进行部分列车驾驶室门的拆除工作。


大兴机场线半开放的驾驶室空间

北京大兴机场线连接了北京市区和北京新建的大兴机场,最高运行时速达160km/h。大兴机场线采用了我国自主研制的全自动运行系统,目前按GoA3等级运营,具备升级GoA4的条件。列车仅设简易驾驶室门,由大兴机场返回市区时,乘客可近距离观察到司机监视列车运行的情景。


上海地铁浦江线

以广州APM线、上海浦江线为代表的APM系统通常也采用全自动运行模式。与地铁系统的轮轨模式不同,APM采用胶轮导轨运行,具有车身轻小、启停快速、运营灵活的特点,多应用于城市小区域内和机场航站楼间的旅客运输。APM的系统规模较小,系统结构和列车控制方式相对简单,非常适合全自动运行系统的部署。

2020,GoA4“一步到位”之年

2020年是我国GoA4级线路的爆发之年。成都9号线、上海18号线、太原2号线在这一年先后开通运营,一次性实现GoA4运行等级,为大家带来了全新的乘车体验。相信有很多还没乘坐过这些线路的小伙伴们还是很好奇列车的前方视角究竟如何,接下来就和通通一起来看看吧。

成都地铁9号线是中西部首条GoA4级全自动运行线路,于2020年12月18日开通初期运营,线路一期由金融城东开往黄田坝,全长约22.2km,设13座车站。

上海地铁18号线于2020年12月26日开通初期运营,一期南段起自航头,终至御桥,全长14.5km,设8座车站。

太原地铁2号线于2020年12月26日开通初期运营,线路北起尖草坪站,南至西桥站,全长23.65km,设23座车站。虽然该线路具备GoA4级全自动运行能力,但在开通初期暂以GoA2级运营。

总结

随着技术的不断发展,越来越多的乘客开始认可并接受无人驾驶技术,通通相信在不远的未来,国内具备全自动运行能力的地铁线路将会百花齐放,中国的轨道交通发展也将再上一层楼。



文章作者

deidei


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