行駛在路面上的智軌列車。 郭立亮 攝
智軌列車駛?cè)胝军c(diǎn)。
10月23日，在湖南省株洲市，一列由中車株洲所發(fā)布的智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)列車(簡(jiǎn)稱“智軌”)平穩(wěn)駛?cè)胧袇^(qū)神農(nóng)大道，這輛智軌長(zhǎng)達(dá)30余米、由三節(jié)車廂組成，與周圍車輛對(duì)比鮮明。
今年6月，智軌在湖南株洲首次亮相，這種融合了現(xiàn)代有軌電車和公共汽車各自優(yōu)勢(shì)的新型交通工具，具有無(wú)軌運(yùn)行、建設(shè)成本低、運(yùn)載能力大、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，不僅拓展了人們對(duì)于城市交通的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，還為解決大中型城市出行難問題提供了全新選擇。株洲市專門為智軌規(guī)劃定制示范線路。
乘客陸續(xù)上車。
10月23日至27日，2017中國(guó)(湖南)國(guó)際軌道交通產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)暨高峰論壇在長(zhǎng)沙和株洲舉行。在23日召開的峰會(huì)平行論壇——“智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)技術(shù)與發(fā)展論壇”中，株洲宣布智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)示范線一期工程體驗(yàn)線完成基本建設(shè)，開始線路匹配測(cè)試與試運(yùn)行。
此次完成建設(shè)的智軌體驗(yàn)線全長(zhǎng)3.1公里，為智軌列車示范線首期工程。體驗(yàn)線車道寬3.75米，布局在中央綠化帶兩側(cè)。全程共設(shè)置4個(gè)中央島式站臺(tái)，布置于道路中央，上行線和下行線共用車站，站點(diǎn)間距約600至800米。站臺(tái)整體長(zhǎng)度達(dá)49米，其中14米為售檢票區(qū)域。由于采用路中島式站臺(tái)，體驗(yàn)線乘車實(shí)行車下售檢票模式，可大大縮減車輛停靠站等候時(shí)間。
據(jù)了解，智軌示范線首期體驗(yàn)線經(jīng)過(guò)一段時(shí)間試運(yùn)行后，將于明年春節(jié)前后正式上線。株洲市還將啟動(dòng)示范線二期工程建設(shè)，全長(zhǎng)約9公里，將與一期連接并形成環(huán)線。項(xiàng)目建成后，株洲市還將逐步推進(jìn)“智軌”與常規(guī)公交、BRT對(duì)接融合，并與磁浮車站實(shí)現(xiàn)零換乘。目前，已有國(guó)內(nèi)外70多個(gè)城市有意向與中車株洲所合作，建設(shè)智軌系統(tǒng)。
有關(guān)專家表示，技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)必須兼顧管理創(chuàng)新，城市政府必須在在公安、交通、電力供應(yīng)、城市規(guī)劃等各領(lǐng)域進(jìn)行高位協(xié)調(diào)，才能真正發(fā)揮智軌系統(tǒng)的效能。
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關(guān)鍵安全設(shè)備采用“雙冗余”設(shè)計(jì)
作為一種公共交通運(yùn)載工具，安全是首要標(biāo)準(zhǔn)。在試乘時(shí)記者注意到，智軌沒有傳統(tǒng)意義上的后視鏡，取而代之的是車載攝像頭。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)后視鏡的可視范圍較小，如果采用車載攝像頭，可以消除更多視覺盲區(qū)。然而，如果車載攝像頭出現(xiàn)問題怎么辦?
“智軌采用的是多視頻檢測(cè)系統(tǒng)，我們通過(guò)在車上增加視頻檢測(cè)點(diǎn)數(shù)的方式應(yīng)對(duì)單點(diǎn)失效。列車裝備有故障檢測(cè)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間感知，并判斷該故障是否影響行車安全。”中車株洲所研究院基礎(chǔ)與平臺(tái)研發(fā)中心系統(tǒng)技術(shù)部部長(zhǎng)肖磊介紹，與此類似，智軌的關(guān)鍵安全設(shè)備都采用“雙冗余”設(shè)計(jì)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),冗余設(shè)備或部件會(huì)介入工作,承擔(dān)已損設(shè)備或部件的功能,從而提高車輛的安全性和可靠性。
此外，列車采用視覺系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)融合的方式，運(yùn)用無(wú)軌導(dǎo)向系統(tǒng)確保車輛按虛擬軌道安全行駛;如果車輛在未經(jīng)授權(quán)的情況下偏離虛擬軌道，車輛將通過(guò)技術(shù)手段限制車輛運(yùn)行;如果有外部物體侵入到車輛安全行駛范圍內(nèi)，周界監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警提醒，同時(shí)采用封鎖動(dòng)力、緊急制動(dòng)等方式避免事故發(fā)生。在車輛設(shè)計(jì)上，研發(fā)人員在車身長(zhǎng)度、碰撞性能、安全防護(hù)等方面都嚴(yán)格參照軌道交通車輛的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
“虛擬軌道跟隨控制”讓列車身手更靈活
智軌采用雙車頭設(shè)計(jì)，可以像高鐵一樣雙向行駛，從而省略掉頭的麻煩。記者發(fā)現(xiàn)，列車在行進(jìn)過(guò)程中始終與路沿保持著固定的距離，在轉(zhuǎn)彎時(shí)，無(wú)人駕駛車頭內(nèi)的方向盤也在轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整。“列車沿著路面標(biāo)線前進(jìn)，后面的輪軸會(huì)根據(jù)軌跡跟隨控制算法自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)向，這樣可以有效減小內(nèi)輪差。”肖磊告訴記者。
普通車輛在路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)前輪轉(zhuǎn)彎半徑與內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑存在一定差值，使得前后車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡不重合，因此，車身體積越大、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，車輛的轉(zhuǎn)彎半徑和需要的通道寬度就越大，占用的道路資源也越多。智軌采用3節(jié)編組時(shí)，車身長(zhǎng)度為32.64米、寬度為2.65米、高度為3.4米，為了讓這個(gè)“巨無(wú)霸”身手更靈活，中車株洲所項(xiàng)目組自主研發(fā)出“虛擬軌道跟隨控制”技術(shù)。
在智軌上安裝有慣性傳感器、角度傳感器等多種傳感裝置，用于檢測(cè)車輛的姿態(tài)、坐標(biāo)等信息。車載傳感器實(shí)時(shí)將運(yùn)行信息傳送至列車“大腦”——中央控制單元，根據(jù)“大腦”的指令，列車通過(guò)“多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”增加前進(jìn)方向上各軸的軌跡重合率，最大限度減小轉(zhuǎn)向內(nèi)輪差，提升智軌的整體通過(guò)性和轉(zhuǎn)向性能，使列車在牽引、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的同時(shí)，能夠精準(zhǔn)地行駛在一條“虛擬軌跡”上。
“一般情況下，三節(jié)車廂的普通有軌電車的最小轉(zhuǎn)彎半徑約為25米，三節(jié)車廂的智軌可以達(dá)到15米，與普通公交車相當(dāng)，需要的最大通道寬度約為3.83米，比普通公交車的通道寬度更小。”中車株洲所副總經(jīng)理、總工程師，智軌項(xiàng)目組組長(zhǎng)馮江華告訴記者。
編組模式靈活 根據(jù)線路定制開發(fā)不同儲(chǔ)能配置
智軌采用柔性編組模式，可采用2節(jié)、3節(jié)、4節(jié)、5節(jié)等不同編組。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)的3節(jié)編組時(shí)，列車可載客超過(guò)300人;采用最大的5節(jié)編組時(shí)，可載客超過(guò)500人，可有效解決普通公交車載客量小的缺陷。在大城市可以作為多元化交通方式的重要補(bǔ)充，在小城市可以作為交通骨干，在旅游風(fēng)景區(qū)可以承擔(dān)特定區(qū)域內(nèi)的交通運(yùn)輸工具。“一般情況下，采用2—3節(jié)編組模式就可以滿足日常的運(yùn)載需求。”馮江華說(shuō)，如果客流量大，可以減小發(fā)車間隔、增加發(fā)車倍數(shù)。智軌編組模式靈活，可根據(jù)客流量隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線重連，即車廂之間無(wú)需物理連接，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛同步。
智軌具有輕軌、地鐵等軌道列車零排放、無(wú)污染的特性。由于采用膠輪模式，噪音比全金屬輪軌摩擦更低，爬坡能力也大大增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)有軌電車的爬坡能力。智軌采用儲(chǔ)能電池充電，單次充電10分鐘，可滿載行駛25公里。這種充電效率是否能滿足高密度的發(fā)車需求?對(duì)此，馮江華表示，此充電指標(biāo)只是樣車指標(biāo)，研發(fā)人員會(huì)根據(jù)線路長(zhǎng)度和充電設(shè)施設(shè)置等實(shí)際情況，定制開發(fā)出不同的車載儲(chǔ)能系統(tǒng)。
成本優(yōu)勢(shì)明顯 可提供全生命周期服務(wù)
目前，現(xiàn)代有軌電車線路造價(jià)約為1.5—2億元/公里，智軌在與現(xiàn)代有軌電車運(yùn)力相同的情況下，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的道路改造就可投入使用，整體線路的投資約為現(xiàn)代有軌電車的1/5。也就是說(shuō)，與現(xiàn)代有軌電車相比，建設(shè)一條10公里的線路，智軌至少能節(jié)省10億元以上。在車輛的購(gòu)置費(fèi)用方面，一列有軌列車的售價(jià)約為2500萬(wàn)元，而同等運(yùn)力的智軌為2000萬(wàn)元左右。假設(shè)一條10公里的線路使用10列智軌，僅購(gòu)置費(fèi)就能節(jié)省數(shù)千萬(wàn)元。與地鐵、輕軌、磁懸浮等相比，這些交通運(yùn)輸方式雖然運(yùn)力強(qiáng)大，但其建設(shè)成本也十分昂貴，并且隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，建設(shè)成本會(huì)越來(lái)越高。與新能源BRT系統(tǒng)相比，盡管其建設(shè)成本較低，但需要專門的電力系統(tǒng)和道路配套設(shè)計(jì)，維護(hù)成本相對(duì)較大，且不能靈活地調(diào)配線路。與傳統(tǒng)公交系統(tǒng)相比，其運(yùn)輸能力無(wú)法充分滿足城市早晚高峰時(shí)段的運(yùn)輸需求。
“除了成本優(yōu)勢(shì)，我們還可以為客戶提供整套的問題解決方案，包括線路設(shè)計(jì)、通信信號(hào)，以及車地聯(lián)合等相關(guān)系統(tǒng)，我們可以提供全生命周期的服務(wù)，從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。”中車株洲所時(shí)代電氣通信信號(hào)事業(yè)部技術(shù)中心產(chǎn)品經(jīng)理陳楊告訴記者。目前，國(guó)內(nèi)列車如BRT尚未采用軌跡跟隨控制技術(shù)，轉(zhuǎn)彎時(shí)占用車道面積大，易與其他道路交通運(yùn)輸元素發(fā)生碰撞;國(guó)外通過(guò)在路面上鋪設(shè)磁石形成磁軌道，在車輛上安裝GPS、傳感器增加軌跡重合率，也存在轉(zhuǎn)彎半徑大、一次性投資大，以及線路固定等問題。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2020年，全國(guó)將新增約80個(gè)百萬(wàn)人口以上的地級(jí)市，但很多中小城市無(wú)法承受現(xiàn)有軌道交通裝備高昂的建設(shè)成本和漫長(zhǎng)的建設(shè)周期。從這一點(diǎn)而言，智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)具有建設(shè)周期短、基礎(chǔ)設(shè)施投資小、城市適應(yīng)性高、綜合運(yùn)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，具有良好的發(fā)展前景。目前，上海、廣東、湖南、浙江、江蘇、海南、陜西等地都在與中車株洲所進(jìn)行接觸，并表現(xiàn)出具體意向。
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