來源：北京日報 2021年8月19日 作者：李博

4時許，天邊剛剛泛起微光。

北京西南閻村北車輛段車庫內(nèi)，一列列車的車頭亮起燈光，就好像睜開了眼睛。駕駛室里并沒有人，列車自動啟動了車門、廣播、牽引、剎車等數(shù)十項自檢，檢查完成后，車廂內(nèi)的燈光依次亮起，列車緩緩開出車庫。

5時5分，這趟“無人駕駛”列車搭載著首批乘客，駛出閻村東站，開始了在燕房線上新一天的運營。

燕房線，是我國第一條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動運行軌道交通線路，搭載我國自主研發(fā)的城市軌道交通全自動駕駛系統(tǒng)，今年6月成功實現(xiàn)列車內(nèi)無人值守的全自動運行。運營兩個月有余，燕房線整體平穩(wěn)，各項指標在北京地鐵路網(wǎng)所有線路中表現(xiàn)優(yōu)異。

北京軌道交通“全自動運行”時代就此開啟。今年年底將開通的11號線、17號線和19號線，以及未來幾年要開通的3號線和12號線，都將具備全自動運行能力。

運行全程可“無人值守”

快看！咱們的地鐵也能自動駕駛”“駕駛室里真的沒有人啊”……

盡管車廂里有許多空座位，但不少乘客沒有坐下，而是魚貫而入地來到列車車頭，好奇地掏出手機，透過一整面玻璃墻，拍攝空無一人的駕駛室。

燕房線列車實現(xiàn)了最高等級全自動“無人值守”，駕駛室里沒有司機，也看不到復(fù)雜的儀表盤，列車到站開門、關(guān)門，加速、減速，無需人工操作，全自動運行。

燕房線始發(fā)閻村東站，連接燕山地區(qū)和房山城關(guān)，止于燕山站，大致呈東西走向。這是國內(nèi)首條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、全自動運行系統(tǒng)的軌道交通線路，于2017年12月30日開通初期運營。

今年6月，燕房線成功實現(xiàn)列車內(nèi)無人值守的全自動運行模式(UTO)。

國際公共交通協(xié)會將列車運行的自動化水平，劃分為GoA0到GoA4五個等級，GoA0級為既有目視行車方式，GoA4為最高等級——無人值守下全自動運行。

目前，北京地鐵1號線、2號線等大多數(shù)地鐵線路已經(jīng)實現(xiàn)GoA2等級自動駕駛，列車可以實現(xiàn)運行中自動加速和減速，以及到站自動停車等操作。不過列車仍需在司機的監(jiān)控下運行，列車到站開關(guān)門，需要司機操作；運行中出現(xiàn)突發(fā)情況，需要司機處理；列車回庫、折返等操作，也需要司機介入。

燕房線采用基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，提前編寫好的程序替代了人工確認和操作，列車站間行駛、到站停車、自動開關(guān)車門、自動發(fā)車離站、自動回庫、自動洗車、自動休眠，全過程均無需人工介入，完全實現(xiàn)全自動運行管理。

“所有列車運行中所需要的操作，只要進行設(shè)定，程序會自動運行。相比人工操作，出錯幾率大大降低。”北京軌道運營公司運營支持部經(jīng)理李鵬說，這使得軌道交通的可靠性和運營效率都得到提高。

黑匣子”確保列車安全

最近，電動汽車“自動駕駛”引發(fā)交通事故的事件引發(fā)關(guān)注，那“無人值守”全自動運行列車，安全嗎?

“可以說，地鐵全自動運行技術(shù)在國際上已經(jīng)很成熟了，甚至可以說全自動運行比有人駕駛更安全。”李鵬說。

早高峰乘坐地鐵，由于客流大，車門關(guān)閉時常夾到乘客的衣服、書包等物品。在全自動運行的燕房線，列車車門夾到異物后會自動打開，發(fā)生三次后，車門將不再關(guān)閉，列車也不會發(fā)車。站臺值守人員將及時趕到，處理突發(fā)情況。

燕房線列車的下部還配有一個“黑匣子”，可以同時對列車進行障礙物檢測和脫軌檢測。在時速80公里的最高運行速度下，如果發(fā)現(xiàn)前方出現(xiàn)可能影響列車運行的障礙物，“黑匣子”將自動啟動緊急制動。突發(fā)情況也會實時傳送到指揮中心，交由專門的技術(shù)人員解決。

類似的突發(fā)情況，列車早在投入運行之前，就已開始“學(xué)習”。據(jù)研發(fā)團隊介紹，以場景和運營規(guī)則為主線，科研團隊總共設(shè)計出41個全自動運行場景，涉及安全的就包括“緊急呼叫”“車輛火災(zāi)”“雨雪模式”“障礙物脫軌檢測”等多個異常場景，每個場景都有對應(yīng)的自動解決方案。

燕房線是地上“高架線”，這個夏天是“無人值守”全自動列車經(jīng)歷的第一個夏天。7月中旬以來，北京迎來多場強降雨天氣，燕房線列車如何應(yīng)對?

遇有雨雪天氣，燕房線列車可自動啟動“雨雪模式”，列車可保持時速35公里運行。目前，為了保障線路能夠正點運行，每當氣象臺發(fā)布暴雨藍色預(yù)警時，燕房線會立刻轉(zhuǎn)為人工駕駛模式，在各站和車輛段值守的地鐵司機登上列車手動駕駛，確保運行安全。

全自動運行可提速兩至三分鐘

不僅僅是節(jié)省人力，提高安全性，全自動運行的列車還能提高運行效率。

例如，列車進入一座客流量大的換乘車站，從進站停穩(wěn)到開出站臺，約40秒。既有線路列車，司機要負責操作門控打開車門，確認乘客上車。乘客上車之后，司機還要確認關(guān)門、進行安全確認、按動發(fā)車按鈕，一套操作要占用15秒，乘客上下車的真正時間只有25秒左右。全自動駕駛模式下，列車停站無需人工操作，所有開關(guān)門安全確認時間可壓縮到5秒至8秒，乘客上下車可以更從容。“以前列車關(guān)門之后還要等一段時間才能發(fā)車?，F(xiàn)在，等待時間被大大縮短。”李鵬說。

沒有了人工操作，列車的運行時間也在縮短。

李鵬介紹，在編制列車運行圖時，為了給人工操作留出時間，要留出30秒左右的“提前量”，全自動運行模式下，這個“提前量”只需要3秒。燕房線，全自動駕駛模式下，列車46分鐘可以跑完全程；人工駕駛模式下，同樣的路程列車需要48分鐘至49分鐘才能跑完?？蓜e小看這兩三分鐘，列車提速，一條線路可以用更少的車完成更多的任務(wù)。

全自動駕駛模式還為再度縮小“最小列車間隔”創(chuàng)造了可能。既有線路目前最小列車間隔為兩分鐘，幾乎到了極限。“縮短最小間隔受到信號能力、道岔折返能力以及人工操作等多方面影響。”李鵬說，在全自動駕駛模式下，人工操作不再成為縮短間隔的制約因素，理論上線路最小間隔可以達到1分半鐘。

新設(shè)“乘客調(diào)度”守護乘客

燕房線列車每節(jié)車廂都有兩個攝像頭，能夠無死角拍攝，線路上每隔200米會有一個攝像頭，一列車大約有一萬個點位的信息實時上傳。雖然燕房線列車上沒有司機，但列車的運行狀態(tài)可以隨時傳遞到數(shù)十公里外控制中心調(diào)度員面前的屏幕上。

既有線路“有人駕駛”模式中，行車調(diào)度員負責行車組織的統(tǒng)一指揮和監(jiān)控，列車司機負責駕駛列車運行，車站輔助行車調(diào)度員辦理行車作業(yè)。如發(fā)生列車故障等突發(fā)事件，列車司機先期發(fā)現(xiàn)和處置，做好乘客溝通，并協(xié)助行車調(diào)度員進行處置。

全自動運行模式實現(xiàn)了從以人為主的操作到人機互聯(lián)的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)由人完成的工作，特別是司機的職能，一部分由列車自動控制系統(tǒng)完成，行車組織、列車控制和車輛監(jiān)控等全部由控制中心調(diào)度員負責，形成以系統(tǒng)和遠程控制為主的行車組織管理方式。

雖然列車上沒有司機，但其實司乘人員一直守在乘客的身邊。運營控制中心的調(diào)度崗位，增加了“乘客調(diào)度”和“車輛調(diào)度”職能。調(diào)度員不僅要關(guān)注行車、電力和信息等，更要時刻注意列車運行狀態(tài)，及時為站臺及列車上的乘客提供遠程服務(wù)。

行車途中，如有乘客出現(xiàn)身體不適，就可以走到車門處，按下列車緊急通話按鈕，直接與運營控制中心的調(diào)度員通話。調(diào)度員將列車上發(fā)生的情況、列車車號、車門位置提前通知下一個車站。列車到站之后，車站的工作人員可及時為乘客提供幫助。

應(yīng)急人員，也時刻關(guān)注著列車和乘客的安全。

燕房線開通初期實行“有人值守的全自動運行模式(DTO)”，每趟列車依舊在駕駛室設(shè)置了應(yīng)急人員。不過駕駛室內(nèi)的司機操作臺，已經(jīng)被鎖在控制柜里。正常運營情況下，應(yīng)急人員無需任何操作，在列車故障和突發(fā)事件情況下，按照行車調(diào)度員命令進行應(yīng)急處置。

今年6月，燕房線開始“無人值守的全自動運行模式(UTO)”，應(yīng)急人員從“跟車值守”變?yōu)?ldquo;固定值守”，平時在指定地點(車站或車輛段)進行值守，配合站務(wù)員維護站臺秩序，只有在列車故障或其他突發(fā)情況下，才會按照行車調(diào)度員的命令和車輛段控制中心的安排登車進行應(yīng)急處置。

運營兩月有余，燕房線整體平穩(wěn)，各項指標在北京地鐵路網(wǎng)所有線路中表現(xiàn)優(yōu)異。每一天，這條“無人值守”的地鐵線路都在刷新著北京地鐵“全自動運行”的新紀錄。

15年，從無到有的跨越

全自動運行，最早被寄予厚望的并非燕房線，而是首都機場線。

2006年開始建設(shè)的首都機場線是國內(nèi)首條按照全自動運行等級籌劃建設(shè)的線路。不過，這條線路至今也沒有達到預(yù)設(shè)目標。

從首都機場線到燕房線，北京地鐵用了15年，完成了我國城市軌道交通全自動駕駛系統(tǒng)從無到有的跨越。

從受制于人到自主研發(fā)

首都機場線在建設(shè)時，別說“全自動無人駕駛”技術(shù)，就連最基本的CBTC(基于通信的列車運行控制系統(tǒng))自主信號技術(shù)都沒有。

本以為首都機場線可以開啟北京地鐵“全自動無人駕駛”的時代，但因為技術(shù)方案由國外公司提供，技術(shù)受制于人，不僅付出了高昂的成本，調(diào)試開通過程也十分艱難，首都機場線至今沒有達到設(shè)想目標。

國外設(shè)備在運營過程中暴露的問題越來越多，技術(shù)封鎖也越來越嚴重。負責信號研發(fā)的交控科技董事長郜春海曾回憶：“國外廠商交給中國人的技術(shù)說明書越來越簡單，就是怕我們學(xué)會了。”

2012年前后，北京進入軌道交通建設(shè)高峰期，多條軌道交通線路從規(guī)劃圖紙走向建設(shè)階段。“機遇千載難逢，北京要把握軌道交通行業(yè)科技發(fā)展的前沿科技，趁著這一建設(shè)高峰期，推動北京軌道交通自動化運營等級進入全自動運行領(lǐng)域。”北京軌道運營公司黨委書記、總經(jīng)理賈敬東說。

2013年，經(jīng)過多方權(quán)衡，燕房線決定改用軌道交通最尖端技術(shù)——全自動運行。圍繞這條線路，一系列科技攻關(guān)就此展開。

從無到有，困難可想而知。

研發(fā)自主CBTC，是破局的第一招。地鐵建設(shè)單位牽頭組織，匯集行業(yè)各方力量進行技術(shù)研發(fā)。2010年亦莊線順利開通，使中國成為繼德國、法國、加拿大之后，第四個掌握CBTC核心技術(shù)并一次順利開通的國家。

有了自主CBTC，全自動系統(tǒng)也邁入研發(fā)期。中車負責車輛，交控等企業(yè)負責信號……北京軌道公司、北京交通大學(xué)、北京軌道運營公司、京投公司、交控科技、中車長客、中車青島等各方一起發(fā)力，逐漸培育起全自動運行城市軌道交通產(chǎn)業(yè)。

2017年底，中國第一條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動運行線路燕房線通車。2021年6月，燕房線列車實現(xiàn)最高等級“無人值守”全自動運行。

市區(qū)大站快線也將全自動運行

不僅僅是燕房線，還有大興機場線以及今年年底即將開通的11號線、17號線和19號線，北京軌道交通全自動運行的大家庭在不斷壯大。其中，19號線有望成為北京第一條實現(xiàn)全自動運行的市區(qū)大站快線。

19號線南起新宮站，北至牡丹園站，全長22.4公里的線路全部位于地下，10座車站中，換乘站就有8座。這條貫穿南北的線路，計劃在開通時就具備全自動運行的能力。

19號線車輛采用A型車8編組，運行設(shè)計時速可達120公里，是目前北京地鐵市區(qū)線路中運力最高且速度最快的線路。開通后，從牡丹園到新宮單程運行時間只有20分多鐘。

相比于燕房線和大興機場線，19號線實現(xiàn)全自動運行，面臨著調(diào)試時間短、城區(qū)線路運營壓力大、最高運行速度快三大挑戰(zhàn)。

目前，北京軌道運營公司已調(diào)整工作模式，7×24小時，“歇人不歇馬”，全力調(diào)試，確保開通。

“無人值守”全自動運行，如何應(yīng)對大客流?目前，服務(wù)于19號線的站務(wù)員正在既有大客流換乘站進行培訓(xùn)，增加面對大客流的實戰(zhàn)經(jīng)驗。

“全自動運行系統(tǒng)在大客流線路上運行，要應(yīng)對客流在門區(qū)擁擠的場景。”李鵬說，全自動運行時的開關(guān)門時間是預(yù)先設(shè)置的，大客流線路乘客上下車所需時間長，可能發(fā)生滿載導(dǎo)致客室門無法關(guān)閉的情況。19號線的全自動運行系統(tǒng)為了防止站臺門和列車門之間的縫隙夾人夾物，每站都安裝了門間隙探測裝置，門間隙探測和車門關(guān)閉同時進行，探測時間從5秒壓縮到了1秒內(nèi)。此外，站臺及控制中心均可以遠程監(jiān)控列車客室門的狀態(tài)，并可通過系統(tǒng)遠程控制列車開關(guān)門。

據(jù)透露，未來19號線也將按照循序漸進的原則，逐步實現(xiàn)無人值守的全自動運行。

“北京地鐵”走向全國

“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新結(jié)出的果實，不僅有燕房線，還使北京形成了一套自己的城市軌道交通全自動駕駛系統(tǒng)標準體系。

“可以說燕房線是一個開端，為后續(xù)線路的全自動運行鋪好了路，推動了整個行業(yè)技術(shù)水平提升。”賈敬東說。有了燕房線全自動運行管理經(jīng)驗，目前，北京軌道交通企業(yè)已與濟南、鄭州、廈門、西安和合肥地鐵開展合作，為當?shù)厝詣舆\行地鐵線路的建設(shè)與運營提供咨詢服務(wù)。

北京地鐵，正走向全國，并且做好了出海競爭的準備。