本刊記者|王博

列車自主運行系統(tǒng)：讓“大塊頭”有“大智慧”

本刊記者|王博

Train Autonomous Circumambulate System

作為發(fā)展趨勢之一，物聯(lián)網將在各方面影響世界和人類社會的發(fā)展方向。物聯(lián)網以其全面感知、可靠傳送、智能處理等關鍵特征，在互聯(lián)網基礎上大大擴展了產業(yè)規(guī)模，提供了產業(yè)創(chuàng)新與融合的新機會，將成為工業(yè)與信息化融合的重大契機。

在未來，世界上的萬事萬物，都有可能被賦予智慧而充滿靈性，可以變得人性化，具備智能學習的能力，好像是萬事萬物“有了感覺、有了思想”。

如今，“大塊頭”的城軌列車，也要有“大智慧”了。

“大發(fā)展”催生“大創(chuàng)新”

隨著經濟快速增長和城市發(fā)展越發(fā)重視城軌交通的引領性，城市軌道交通建設進入快速發(fā)展期。城軌交通行業(yè)的快速發(fā)展，相應地對技術自主創(chuàng)新和科技成果轉化提出了更高要求，“安全、智能、高效”已滲透到各領域的背景下，城市軌道交通運營實現(xiàn)“互聯(lián)互通及網絡化”迫在眉睫。

國家發(fā)展改革委積極鼓勵和支持創(chuàng)新項目的發(fā)展，自2015年實施《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃2015-2017》以來，圍繞8個重點制造業(yè)領域，立項支持了一批產業(yè)化項目，有力促進了我國裝備制造業(yè)核心競爭力持續(xù)提升。這其中，對于城市軌道交通列車的網絡控制系統(tǒng)、基于通信的城市軌道交通列車控制系統(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，依托青島地鐵規(guī)劃的在建項目，于2015年底聯(lián)合中車青島四方車輛研究所、中車青島機車車輛股份有限公司、上海富欣智能交通控制有限公司、北京中興高達通信技術有限公司等單位共同研發(fā)實施列車自主運行軌道交通創(chuàng)新項目。2016年6月，青島地鐵等單位向中國城市軌道交通協(xié)會提交了《青島市（軌道交通）基于車載控制平臺的列車自動運行控制系統(tǒng)示范工程申請》。同年11月9日，中國城市軌道交通協(xié)會予以正式批準，并定名為“列車自主運行系統(tǒng)（TACS）示范工程”項目。

行業(yè)大發(fā)展，催生大創(chuàng)新。2017年9月17日，青島地鐵集團牽頭研發(fā)的《列車自主運行系統(tǒng)》技術整體方案順利通過專家評審，朝著自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的豐碩成果又邁進了一大步。

從“牽手過路口”到“自主過路口”

談及列車自主運行系統(tǒng)的特點，有專家形象地予以了描述：以往的城軌列車在信號系統(tǒng)的控制下運行，就好像3歲的孩子需要被大人牽著手過路口。而列車自主運行系統(tǒng)則讓城軌列車步入“青年”時代，具備了自行觀察路況、“自主過路口”的能力。

目前，國內外城軌交通網絡普遍采用的列車自動運行系統(tǒng)，即車輛運行采用“車—地—車”的通信鏈路和控制架構，兩列運行車輛之間無法直接完成信息交互，須接收和執(zhí)行軌旁和中心設備的指令。雖然具有發(fā)車間隔小、運營效率較高等優(yōu)勢，但列車進路和安全防護等關鍵功能均基于上述體系結構，尤其在承載全自動運行功能后，存在配置設備多、系統(tǒng)接口和結構復雜、列車運行對中心設備依賴大等缺點，以及因此導致的施工周期長、調試繁雜、故障影響范圍大、建設和維護成本高、互聯(lián)互通困難等問題。

與之不同，列車自主運行系統(tǒng)是采用有人值守的全自動運行技術，以列車自律為基礎，以列車主動進路、列車自主防護為特征，將傳統(tǒng)的車地兩層分布式列車運行控制系統(tǒng)與車載網絡控制、牽引和制動系統(tǒng)等高度融合為手段的控制系統(tǒng)。

列車自主運行系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的列車運行控制系統(tǒng)架構瓶頸，車輛在安全、智能、高效方面有了明顯提高，為線路間的互聯(lián)互通提供了基礎。由于列車自主運行系統(tǒng)系統(tǒng)采用自主運行、自主防護及車輛安裝防碰撞系統(tǒng)，安全性明顯提高。列車通信采用“車—車”架構，使發(fā)車間隔具有縮短可能，軌旁設備配置減少、各系統(tǒng)的高度融合，提高運營效率，節(jié)約建設成本和運營成本。

同時，信號系統(tǒng)與車輛控制系統(tǒng)的融合，大量的列車運行控制過程成為閉環(huán)控制，使得人工智能技術的運用成為可能。以列車為主體，通過機器自學習和迭代，優(yōu)化調整控制策略，可提高列車自主辦理進路、時刻表自主調整、定點精準停車和沖動抑制等方面的性能。

立足行業(yè)，放眼國際

讓列車更智能的列車自主運行系統(tǒng)，將以青島市6號線一期建設項目為依托，開展基于車載控制平臺的列車自主運行控制系統(tǒng)總體方案研究、產品平臺開發(fā)、試驗與測試平臺開發(fā)、標準/規(guī)范體系制定及應用示范線建設。青島地鐵6號線開通運營時，由青島地鐵集團牽頭研發(fā)的列車自主運行系統(tǒng)將首次應用于城軌交通線路。

隨著列車自主運行系統(tǒng)的逐步完善和能力提升，其在行業(yè)內的推廣應用將成為下一步工作的重點。此外，列車自主運行系統(tǒng)的研究和實施，將實現(xiàn)軌道交通列車從信號控制運行向列車自主運行的技術跨越，提升城市軌道交通系統(tǒng)自動化、智能化和網絡化水平，推動和引領全球軌道交通產業(yè)技術的發(fā)展，填補國內外軌道交通技術空白。同時，對貫徹落實“中國制造2025”、“新型城鎮(zhèn)化”及“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的實施，使我國由“技術跟隨”型發(fā)展向“技術引領”型發(fā)展轉變，增強城軌交通的全球競爭力具有重要意義。