行駛在路面上的智軌列車。 郭立亮 攝

智軌列車駛入站點。

 

10月23日，在湖南省株洲市，一列由中車株洲所發(fā)布的智能軌道快運系統(tǒng)列車(簡稱“智軌”)平穩(wěn)駛入市區(qū)神農大道，這輛智軌長達30余米、由三節(jié)車廂組成，與周圍車輛對比鮮明。

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)勢的新型交通工具，具有無軌運行、建設成本低、運載能力大、節(jié)能環(huán)保等特點，不僅拓展了人們對于城市交通的傳統(tǒng)認識，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(湖南)國際軌道交通產業(yè)博覽會暨高峰論壇在長沙和株洲舉行。在23日召開的峰會平行論壇——“智能軌道快運系統(tǒng)技術與發(fā)展論壇”中，株洲宣布智能軌道快運系統(tǒng)示范線一期工程體驗線完成基本建設，開始線路匹配測試與試運行。

此次完成建設的智軌體驗線全長3.1公里，為智軌列車示范線首期工程。體驗線車道寬3.75米，布局在中央綠化帶兩側。全程共設置4個中央島式站臺，布置于道路中央，上行線和下行線共用車站，站點間距約600至800米。站臺整體長度達49米，其中14米為售檢票區(qū)域。由于采用路中島式站臺，體驗線乘車實行車下售檢票模式，可大大縮減車輛停靠站等候時間。

據(jù)了解，智軌示范線首期體驗線經過一段時間試運行后，將于明年春節(jié)前后正式上線。株洲市還將啟動示范線二期工程建設，全長約9公里，將與一期連接并形成環(huán)線。項目建成后，株洲市還將逐步推進“智軌”與常規(guī)公交、BRT對接融合，并與磁浮車站實現(xiàn)零換乘。目前，已有國內外70多個城市有意向與中車株洲所合作，建設智軌系統(tǒng)。

有關專家表示，技術創(chuàng)新的同時必須兼顧管理創(chuàng)新，城市政府必須在在公安、交通、電力供應、城市規(guī)劃等各領域進行高位協(xié)調，才能真正發(fā)揮智軌系統(tǒng)的效能。

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關鍵安全設備采用“雙冗余”設計

作為一種公共交通運載工具，安全是首要標準。在試乘時記者注意到，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。這是因為傳統(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系統(tǒng)，我們通過在車上增加視頻檢測點數(shù)的方式應對單點失效。列車裝備有故障檢測系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會第一時間感知，并判斷該故障是否影響行車安全。”中車株洲所研究院基礎與平臺研發(fā)中心系統(tǒng)技術部部長肖磊介紹，與此類似，智軌的關鍵安全設備都采用“雙冗余”設計，當出現(xiàn)故障時,冗余設備或部件會介入工作,承擔已損設備或部件的功能,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)與信號系統(tǒng)融合的方式，運用無軌導向系統(tǒng)確保車輛按虛擬軌道安全行駛;如果車輛在未經授權的情況下偏離虛擬軌道，車輛將通過技術手段限制車輛運行;如果有外部物體侵入到車輛安全行駛范圍內，周界監(jiān)控系統(tǒng)會進行報警提醒，同時采用封鎖動力、緊急制動等方式避免事故發(fā)生。在車輛設計上，研發(fā)人員在車身長度、碰撞性能、安全防護等方面都嚴格參照軌道交通車輛的相關技術標準。

“虛擬軌道跟隨控制”讓列車身手更靈活

智軌采用雙車頭設計，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)，列車在行進過程中始終與路沿保持著固定的距離，在轉彎時，無人駕駛車頭內的方向盤也在轉動調整。“列車沿著路面標線前進，后面的輪軸會根據(jù)軌跡跟隨控制算法自動調整轉向，這樣可以有效減小內輪差。”肖磊告訴記者。

普通車輛在路面上轉彎時，內前輪轉彎半徑與內后輪轉彎半徑存在一定差值，使得前后車輪的運動軌跡不重合，因此，車身體積越大、長度越長，車輛的轉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，車身長度為32.64米、寬度為2.65米、高度為3.4米，為了讓這個“巨無霸”身手更靈活，中車株洲所項目組自主研發(fā)出“虛擬軌道跟隨控制”技術。

在智軌上安裝有慣性傳感器、角度傳感器等多種傳感裝置，用于檢測車輛的姿態(tài)、坐標等信息。車載傳感器實時將運行信息傳送至列車“大腦”——中央控制單元，根據(jù)“大腦”的指令，列車通過“多軸轉向系統(tǒng)”增加前進方向上各軸的軌跡重合率，最大限度減小轉向內輪差，提升智軌的整體通過性和轉向性能，使列車在牽引、制動和轉向的同時，能夠精準地行駛在一條“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彎半徑約為25米，三節(jié)車廂的智軌可以達到15米，與普通公交車相當，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。”中車株洲所副總經理、總工程師，智軌項目組組長馮江華告訴記者。

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。當采用標準的3節(jié)編組時，列車可載客超過300人;采用最大的5節(jié)編組時，可載客超過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充，在小城市可以作為交通骨干，在旅游風景區(qū)可以承擔特定區(qū)域內的交通運輸工具。“一般情況下，采用2—3節(jié)編組模式就可以滿足日常的運載需求。”馮江華說，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)客流量隨時進行調整，還可以實現(xiàn)無線重連，即車廂之間無需物理連接，就可以實現(xiàn)無人駕駛同步。

智軌具有輕軌、地鐵等軌道列車零排放、無污染的特性。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，遠遠高于傳統(tǒng)有軌電車的爬坡能力。智軌采用儲能電池充電，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?對此，馮江華表示，此充電指標只是樣車指標，研發(fā)人員會根據(jù)線路長度和充電設施設置等實際情況，定制開發(fā)出不同的車載儲能系統(tǒng)。

成本優(yōu)勢明顯 可提供全生命周期服務

目前，現(xiàn)代有軌電車線路造價約為1.5—2億元/公里，智軌在與現(xiàn)代有軌電車運力相同的情況下，只需進行簡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，與現(xiàn)代有軌電車相比，建設一條10公里的線路，智軌至少能節(jié)省10億元以上。在車輛的購置費用方面，一列有軌列車的售價約為2500萬元，而同等運力的智軌為2000萬元左右。假設一條10公里的線路使用10列智軌，僅購置費就能節(jié)省數(shù)千萬元。與地鐵、輕軌、磁懸浮等相比，這些交通運輸方式雖然運力強大，但其建設成本也十分昂貴，并且隨著城市規(guī)模的擴大，建設成本會越來越高。與新能源BRT系統(tǒng)相比，盡管其建設成本較低，但需要專門的電力系統(tǒng)和道路配套設計，維護成本相對較大，且不能靈活地調配線路。與傳統(tǒng)公交系統(tǒng)相比，其運輸能力無法充分滿足城市早晚高峰時段的運輸需求。

“除了成本優(yōu)勢，我們還可以為客戶提供整套的問題解決方案，包括線路設計、通信信號，以及車地聯(lián)合等相關系統(tǒng)，我們可以提供全生命周期的服務，從而產生經濟效益。”中車株洲所時代電氣通信信號事業(yè)部技術中心產品經理陳楊告訴記者。目前，國內列車如BRT尚未采用軌跡跟隨控制技術，轉彎時占用車道面積大，易與其他道路交通運輸元素發(fā)生碰撞;國外通過在路面上鋪設磁石形成磁軌道，在車輛上安裝GPS、傳感器增加軌跡重合率，也存在轉彎半徑大、一次性投資大，以及線路固定等問題。

據(jù)統(tǒng)計，到2020年，全國將新增約80個百萬人口以上的地級市，但很多中小城市無法承受現(xiàn)有軌道交通裝備高昂的建設成本和漫長的建設周期。從這一點而言，智能軌道快運系統(tǒng)具有建設周期短、基礎設施投資小、城市適應性高、綜合運力強等優(yōu)勢，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行接觸，并表現(xiàn)出具體意向。

(新媒體責編：wb001)