每一天，武漢地鐵5號線運(yùn)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(guān)門、折返、沖洗、回庫……開通10個月的武漢地鐵5號線，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)108個全自動場景應(yīng)用，首次徹底取消司機(jī)駕駛室，是目前國內(nèi)最“聰明”的地鐵。
【資料圖】
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(xí)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(jī)駕駛室的“觀景平臺”里，與許多乘客一起，直觀感受飛速遠(yuǎn)去的隧道。
為武漢地鐵5號線設(shè)計(jì)中國“腦”的，正是鄭生全帶領(lǐng)的鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。
自己干，研究頂層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
2016年，武漢啟動地鐵5號線建設(shè)。
“建中南地區(qū)首條全自動駕駛地鐵”——這是建設(shè)方對負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的鐵四院提出的要求。
參與過多條地鐵通信、信號設(shè)計(jì)的鄭生全十分清楚，當(dāng)時，國內(nèi)外自動駕駛地鐵運(yùn)營里程已有904公里，國內(nèi)也已陸續(xù)開通了北京機(jī)場快軌、廣州地鐵APM線及上海地鐵10號線等線路，設(shè)計(jì)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(nèi)已開通的全自動駕駛地鐵線，除保留司機(jī)監(jiān)控，關(guān)鍵技術(shù)均為進(jìn)口，且與車輛、站臺門及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的協(xié)同并不完美，全自動效率受到影響。
當(dāng)時正在建設(shè)的北京燕房地鐵線，是國內(nèi)首條全自動示范工程項(xiàng)目。相關(guān)設(shè)計(jì)文件能否借鑒？觀摩學(xué)習(xí)后，鄭生全發(fā)現(xiàn)，燕房線是一邊建設(shè)、一邊探索編寫應(yīng)用場景，沒有可參照的設(shè)計(jì)樣板。
“自己干！在前人基礎(chǔ)上，為地鐵設(shè)計(jì)一個中國‘腦’。”2016年12月，鐵四院地鐵全自動運(yùn)行規(guī)范編制組成立，鄭生全被任命為負(fù)責(zé)人。他們的任務(wù)是，依托武漢地鐵5號線設(shè)計(jì)，研究相關(guān)頂層設(shè)計(jì)和需求標(biāo)準(zhǔn)，為建設(shè)城市全自動地鐵提供指導(dǎo)性文件。
三年，編出108個應(yīng)用場景
全自動駕駛地鐵的中國“腦”，需要儲存什么應(yīng)用場景？
鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)深入地鐵車輛段，調(diào)研地鐵運(yùn)營全流程。啟動、運(yùn)行、進(jìn)站停車、開關(guān)門、故障處置……通過觀察、記錄一個又一個場景，再協(xié)同各專業(yè)商討，設(shè)計(jì)對應(yīng)的全自動解決方案。
“完成一個場景，平均費(fèi)時3個月。”鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要成員鄒海平說。
鄒海平遇到的一個核心系統(tǒng)場景，似乎無解：站臺門開關(guān)屬機(jī)械電路控制，若有故障，在完全無人情況下，開關(guān)必須交由信號列控系統(tǒng)，實(shí)施遠(yuǎn)程控制。
機(jī)械與信息，領(lǐng)域完全不同。一連數(shù)月，苦思無果。
一次現(xiàn)場調(diào)研，鄒海平偶然發(fā)現(xiàn)，火車采用道岔變軌時，道岔與信號的方向，均由列控系統(tǒng)控制。看到這個信息集成機(jī)械的范例，鄒海平直呼：“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費(fèi)工夫！”
很快，站臺門控制被成功集成到列控系統(tǒng)，地鐵全自動駕駛的一項(xiàng)關(guān)鍵集成技術(shù)突破了。
歷時3年反復(fù)論證，鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)終于完成了城市軌道交通全自動運(yùn)行《需求規(guī)范》。108個應(yīng)用場景、1086條功能需求，合計(jì)數(shù)10萬字，詳盡描述了全自動運(yùn)行所有場景和設(shè)計(jì)規(guī)范，賦予機(jī)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(rèn)為是“國內(nèi)首創(chuàng)，對國內(nèi)其他全自動運(yùn)行項(xiàng)目建設(shè)具有積極示范作用”。
提升“聰明”度，徹底取消駕駛室
傳統(tǒng)軌道車輛設(shè)計(jì)，全是司乘分開。司機(jī)在駕駛室，監(jiān)管安置于此的所有信號車載設(shè)備，銜接調(diào)度運(yùn)營流程，處理緊急情況。
根據(jù)對地鐵全自動駕駛技術(shù)的研判，鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)大膽提出：徹底無人化，堅(jiān)決去掉司機(jī)駕駛室，提升地鐵的“聰明”度。
“對大運(yùn)量地鐵線路，徹底取消駕駛室，國內(nèi)外沒先例。”新的設(shè)計(jì)目標(biāo)，引發(fā)了巨大爭議。
運(yùn)營方質(zhì)疑：“完全無人，運(yùn)營安全能否保證最大化？”
車輛制造企業(yè)尤其擔(dān)心：“取消駕駛室，車輛制造改動太大，相關(guān)信號、通信、綜合監(jiān)控都要調(diào)整。”
通信設(shè)備供應(yīng)方提出：“改變安置在駕駛室的信號設(shè)備，牽一發(fā)動全局。”
面對諸多意見，在建設(shè)方鼎力支持下，鄭生全帶領(lǐng)鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以多年的技術(shù)積淀，通過反復(fù)、細(xì)致的技術(shù)探討，最終提出了令人信服的設(shè)計(jì)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(xì)節(jié)；為協(xié)調(diào)各專業(yè)參建方達(dá)到設(shè)計(jì)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(jīng)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(nèi)先進(jìn)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(yùn)營更精準(zhǔn)。在滿足同等運(yùn)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(qiáng)國、數(shù)字中國建設(shè)擘畫了藍(lán)圖，這令鄭生全和鐵四院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)信心倍增。現(xiàn)在，他們已經(jīng)開始研究更“聰明”的地鐵“大腦”。
“我們正在挑戰(zhàn)互聯(lián)互通技術(shù)，編制一張高智能的網(wǎng)絡(luò)指揮網(wǎng)，改變目前地鐵單線運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營環(huán)境下跨線運(yùn)行。”鄭生全說。
到2023年，國內(nèi)將啟動建設(shè)19個地鐵網(wǎng)絡(luò)、共40條線，總長超過1200公里，均將以互聯(lián)互通模式設(shè)計(jì)。
“聰明”地鐵的標(biāo)準(zhǔn)是什么？未來地鐵還會怎樣“聰明”？中國的鐵路工程技術(shù)人員，正在不斷探索……
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