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湖南株洲:“智軌”駛?cè)氤鞘械缆?/h1>

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。

(新媒體責(zé)編:wb001)

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