全球首个、智能运维……带你看全自动运行地铁

来源:中央纪委国家监委网站

中央纪委国家监委网站 王珍

深圳地铁20号线一期工程机场北车辆段调试现场。 （深圳市地铁集团有限公司供图）

工作人员在深圳地铁20号线首列全自动驾驶列车上开展测试。正式开通运营后，工作人员面前的仪表盘操作区域将被遮盖，而这里也将变身为“观景台”，乘客可透过玻璃一览地铁隧道内的全景、体验隧道“过山车”。（图片来源：人民视觉）

武汉首条全自动驾驶地铁线路5号线开展联调联试、北京地铁燕房线成功实现无人值守的全自动运营……近段时间，各地“无人驾驶”地铁的有关新闻接踵而至。

7月底发布的《2020中国城市轨道交通车辆市场发展报告》显示，全自动无人驾驶是城市轨道交通车辆的发展趋势。

改革开放前沿深圳也将迈入轨道交通的“全自动驾驶时代”。记者了解到，其首条全自动运行的地铁线路20号线目前有了新的重大进展：一期工程建设已基本完成，近日通过项目验收之后，将进入空载试运行阶段，并于年底正式开通运营。

“目前，由中车长客制造的7列地铁新车正在紧锣密鼓地进行调试。”8月5日下午，正在现场巡查设备调试情况的深圳地铁运营集团有限公司20号线运营部工程师郎永强告诉记者，深圳地铁20号线与众不同，是全球首条应用基于车-车通信的列车自主运行技术、按照GOA4等级设计的商业运营线路。

这个“全球首个”将带来什么变化，会给乘客带来怎样的乘坐体验？记者通过连线带您走近这条与众不同的20号线——

更智能 具备自动唤醒、自动发车等功能，堪称地铁列车界的“十项全能选手”

深圳地铁20号线一期工程连接深圳国际会展中心和深圳机场，长约8.43km，均为地下敷设，设机场北站、国展南站、国展站、国展北站、会展城站5座车站。作为国家智能交通建设的先行示范项目，该线路大幅提高了列车自主控制运行、车站智慧运维、乘客自助出行等方面的智能性、可靠性和便捷性。

8月5日下午，记者通过线上采访“参观”了位于机场北车辆段内的20号线首列车：列车采用8辆编组，A型铝合金车，最高运行速度120km/h。

与传统地铁线路不同，深圳地铁20号线采用国内领先的“全自动运行系统”，应用GOA4最高等级自动驾驶标准，可实现无人值守下的全自动运行。最直观的变化是，这列车取消了驾驶室。

我们平时乘坐的传统列车，其车头驾驶室与乘客车厢之间是分隔开的，但是这列全自动无人驾驶的列车上，车头空间是开放的，也作乘客车厢使用。

“但有两个简易的驾驶台，供紧急情况下的人工介入。”郎永强告诉记者，操作台面位于车头处玻璃窗下，约有一米高，正式开通运营后，仪表盘操作区域将被合金盖板遮盖，而这里也将变身为“观景台”，乘客可透过玻璃一览地铁隧道内的全景、体验隧道“过山车”。

不过，全自动运行，不单是“无人驾驶”那么简单，而是在诸多“黑科技”加持下的全流程自动化。据介绍，深圳地铁20号线使用的列车具有自动唤醒、自动发车、精准停车、自动检测、自动清洗等一系列功能，堪称地铁列车界的“十项全能选手”。

也就是说，列车从唤醒出库驶向始发站，到全线运行、停车、启动，再到返回车库、休眠等，都是全自动控制状态。

以列车自动唤醒为例。据介绍，该线路每列车均设有自动监控系统。根据行车计划，自动监控系统会提前一定时间向休眠列车信号设备发出唤醒指令，车载信号设备向车辆转发唤醒指令，车辆对全列车上电后，车载信号设备及车辆设备执行必要的自检测试。测试成功后，车载设备处于激活可用状态。“这也就意味着列车被唤醒了，处于‘待命’状态，可根据运营计划出库运行。”郎永强说。

列车到站时，还会自动对位停车，并根据信号系统授权，自动联动打开列车车门和站台门。据工作人员介绍，当出现异常情况时，系统会区分降级工况和应急工况，自动应对处理。此外，车门和站台门之间还设有间隙探测装置，由系统替代司机瞭望车门与站台门之间是否夹人夹物。

更高效 列车之间可互相交流信息，自主判断道路情况、调整运行状态

深圳地铁20号线的另一大亮点，是世界上首条采用基于车-车通信列车自主运行技术的新建路线。

什么是基于车-车通信的列车自主运行系统？

这是信号专业的一个概念。“简单来说，就是列车基于运行计划和实时位置，实现自主资源管理并进行主动间隔防护。”据有关技术人员介绍，该系统以车地联锁和车车协同的方式达成更安全、更高效、更经济的目标。

基于车-车通信的列车自主运行系统，可确定信号区域内每一列车的行驶方向，并为所有列车测量运行速度、车头和车尾位置；控制列车速度，一旦超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度，会自动报警并实施常用制动或紧急制动；保证正常运营信号装备列车的安全间隔。

也就是说，列车和列车之间能够互相交流信息，比如，后车可以实时知晓前车的位置、速度等，然后根据获得的信息自主管理所需的资源、自动调整自身运行状态，保持与前车的安全距离。

“就好像列车有了智慧‘大脑’和‘千里眼’，具有独立思考的能力，也可以自主判断道路情况、调整运行状态。”郎永强告诉记者。

这是信号系统发展的必然趋势。据了解，随着轨道交通不断发展，减小运营间隔、提高旅行速度、减少故障及故障影响、降低成本、灵活运营等需求不断被提出。

现有地铁列车通常是采用传统的车-地-车通信技术。也就是说，车辆在运行过程中，会及时把车载数据向车站、车辆段、停车场等属地传输，从而实现地铁运营控制中心对列车设备、运行状态等情况的监测，调度员会根据其状态调整其他列车的运行。

“打个比方，就像人与人之间传递信息，A直接告诉B有关信息，会比通过二传手告诉B有关信息更便捷、更高效、更准确。”郎永强说。

系统还具备反向全自动运行功能，可通过变更运行任务，实现任意点折返。当前车故障无法移动、道岔故障或区间阻塞时，后车遇阻停车后，调度员可更新列车运行任务，列车会立即折返执行新的运行任务，退回上一站台，避免列车长时间迫停区间。对于长大区间，任意点折返功能可显著减小故障对运营的影响。

由此，基于车-车通信的列车自主运行系统的优势显而易见：优化列车的控制流程、提高信息传输实时性，并且可通过车载系统自主计算为列车获取通行许可，大大缩短了运行间隔，保障运能有效提升，增加了运营的灵活性，“可极大地提升列车运行效率和安全可靠性。”

更安全 设置多重保护措施，实时自行“问诊”，实现智能运维

对于全自动驾驶列车，安全与否是乘客最为关心的问题。郎永强表示“不必担心”，这也正是制造方、运营方等各方关注的重点问题。

在安全性上，他们设置了多重保护措施。

由于本项目为全自动无人驾驶，因此对列车核心控制部件要求较高。据列车制造方——中车长客有关工作人员介绍，这一项目列车应用了最高安全等级SIL4的核心控制部件。记者了解到，对于设备安全完整性等级认证共有四级，SIL4是最高安全等级，而传统项目可编程逻辑控制单元通常为SIL2等级。“安全等级高，控制逻辑更改便利，能够大幅降低接线及继电器电路带来的故障。”

与此同时，该项目列车还应用了障碍物检测与辅助防撞、脱轨检测等安全保障技术，为列车提供全方位的安全保护。

列车还可实现智能运维。据了解，该项目列车采用以太网控制系统，并在国内首次集合弓网检测、隧道检测、限界检测、轨道巡检、走行部检测5大类综合检测系统，可对车辆状态及周围环境进行实时监测，并为车辆的智能维护提供大数据基础，堪称“行走的地铁医生”。

“以前都是人动车不动，现在可以实现车‘动’人不动了。”有关运维人员表示。正是因为大数据有自我分析并不断自我改良的机制在，才能从真正意义上提高列车的安全可靠性。

也就是说，在地铁列车载客运营的情况下就可实时完成相关的基础设施检测，并能做到提前预警，节约了检修维护的时间，同时通过后续大量数据的积累，可以实现定期检修到根据实际状态进行状态修故障修的转变，节约相关检修维护作业工作量和费用。

不仅如此，全自动无人驾驶并非无人管理。在深圳市轨道交通线网控制中心，20号线线路及列车的一举一动都在工作人员的“监控”之下，一旦出现紧急情况，工作人员将会及时介入，确保安全。