每一天,武漢地鐵5號線運營都十分繁忙。
從喚醒、自檢、出庫、發(fā)車啟動,到加減速、??空?、開關門、折返、沖洗、回庫……開通10個月的武漢地鐵5號線,在國內首次實現108個全自動場景應用,首次徹底取消司機駕駛室,是目前國內最“聰明”的地鐵。
大部分日子,只要在武漢,中國鐵建鐵四院(以下簡稱鐵四院)通信信號研究院副總工程師鄭生全都習慣搭乘5號線上班,其中一站就是“鐵四院站”。鄭生全尤其喜歡站在以往是司機駕駛室的“觀景平臺”里,與許多乘客一起,直觀感受飛速遠去的隧道。
為武漢地鐵5號線設計中國“腦”的,正是鄭生全帶領的鐵四院設計團隊。
自己干,研究頂層設計標準
2016年,武漢啟動地鐵5號線建設。
“建中南地區(qū)首條全自動駕駛地鐵”——這是建設方對負責設計的鐵四院提出的要求。
參與過多條地鐵通信、信號設計的鄭生全十分清楚,當時,國內外自動駕駛地鐵運營里程已有904公里,國內也已陸續(xù)開通了北京機場快軌、廣州地鐵APM線及上海地鐵10號線等線路,設計一條類似的地鐵線路并非難事。
然而,鄭生全也十分清楚,國內已開通的全自動駕駛地鐵線,除保留司機監(jiān)控,關鍵技術均為進口,且與車輛、站臺門及綜合監(jiān)控等系統的協同并不完美,全自動效率受到影響。
當時正在建設的北京燕房地鐵線,是國內首條全自動示范工程項目。相關設計文件能否借鑒?觀摩學習后,鄭生全發(fā)現,燕房線是一邊建設、一邊探索編寫應用場景,沒有可參照的設計樣板。
“自己干!在前人基礎上,為地鐵設計一個中國‘腦’?!?016年12月,鐵四院地鐵全自動運行規(guī)范編制組成立,鄭生全被任命為負責人。他們的任務是,依托武漢地鐵5號線設計,研究相關頂層設計和需求標準,為建設城市全自動地鐵提供指導性文件。
三年,編出108個應用場景
全自動駕駛地鐵的中國“腦”,需要儲存什么應用場景?
鐵四院設計團隊深入地鐵車輛段,調研地鐵運營全流程。啟動、運行、進站停車、開關門、故障處置……通過觀察、記錄一個又一個場景,再協同各專業(yè)商討,設計對應的全自動解決方案。
“完成一個場景,平均費時3個月?!辫F四院設計團隊主要成員鄒海平說。
鄒海平遇到的一個核心系統場景,似乎無解:站臺門開關屬機械電路控制,若有故障,在完全無人情況下,開關必須交由信號列控系統,實施遠程控制。
機械與信息,領域完全不同。一連數月,苦思無果。
一次現場調研,鄒海平偶然發(fā)現,火車采用道岔變軌時,道岔與信號的方向,均由列控系統控制??吹竭@個信息集成機械的范例,鄒海平直呼:“踏破鐵鞋無覓處,得來全不費工夫!”
很快,站臺門控制被成功集成到列控系統,地鐵全自動駕駛的一項關鍵集成技術突破了。
歷時3年反復論證,鐵四院設計團隊終于完成了城市軌道交通全自動運行《需求規(guī)范》。108個應用場景、1086條功能需求,合計數10萬字,詳盡描述了全自動運行所有場景和設計規(guī)范,賦予機器以人類智慧。
一個聰明的中國“腦”,由此誕生。
2018年,《需求規(guī)范》通過專家評審,被認為是“國內首創(chuàng),對國內其他全自動運行項目建設具有積極示范作用”。
提升“聰明”度,徹底取消駕駛室
傳統軌道車輛設計,全是司乘分開。司機在駕駛室,監(jiān)管安置于此的所有信號車載設備,銜接調度運營流程,處理緊急情況。
根據對地鐵全自動駕駛技術的研判,鐵四院設計團隊大膽提出:徹底無人化,堅決去掉司機駕駛室,提升地鐵的“聰明”度。
“對大運量地鐵線路,徹底取消駕駛室,國內外沒先例?!毙碌脑O計目標,引發(fā)了巨大爭議。
運營方質疑:“完全無人,運營安全能否保證最大化?”
車輛制造企業(yè)尤其擔心:“取消駕駛室,車輛制造改動太大,相關信號、通信、綜合監(jiān)控都要調整?!?/p>
通信設備供應方提出:“改變安置在駕駛室的信號設備,牽一發(fā)動全局?!?/p>
面對諸多意見,在建設方鼎力支持下,鄭生全帶領鐵四院設計團隊,以多年的技術積淀,通過反復、細致的技術探討,最終提出了令人信服的設計方案。
為確保無虞,鄭生全先后兩次專程去新加坡考察,觀察車輛駕駛室每個細節(jié);為協調各專業(yè)參建方達到設計要求,鄒海平每天要處理上百個電話。
“那段時間,我的頭發(fā)掉得特別厲害。”2017年,鄒海平年僅35歲。
歷經4年多艱辛努力,2020年5月31日,首列無駕駛室的全自動駕駛地鐵列車下線,代表了國內先進智能列車的工業(yè)化、信息化、智慧化水平。
“沒有駕駛室,列車運營更精準。在滿足同等運力條件下,武漢地鐵5號線共減少兩列上線列車。”鄒海平說。
黨的二十大報告為交通強國、數字中國建設擘畫了藍圖,這令鄭生全和鐵四院設計團隊信心倍增?,F在,他們已經開始研究更“聰明”的地鐵“大腦”。
“我們正在挑戰(zhàn)互聯互通技術,編制一張高智能的網絡指揮網,改變目前地鐵單線運行模式,實現網絡化運營環(huán)境下跨線運行。”鄭生全說。
到2023年,國內將啟動建設19個地鐵網絡、共40條線,總長超過1200公里,均將以互聯互通模式設計。
“聰明”地鐵的標準是什么?未來地鐵還會怎樣“聰明”?中國的鐵路工程技術人員,正在不斷探索……