“未來交通”什么樣？高鐵和地鐵可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行
2018-05-29
軌道交通什么時(shí)候進(jìn)入無人駕駛時(shí)代？新能源汽車能否從使用電力向使用更清潔的氫燃料發(fā)展？作為“衣食住行”中的一項(xiàng)，中國人的出行方式正在隨著科技的發(fā)展發(fā)生重大變革。2018年全國科技活動(dòng)周暨北京科技周活動(dòng)主場昨天（20日）進(jìn)入第二天，眾多代表“未來交通”的技術(shù)和產(chǎn)品亮相，讓我們得以一窺“未來交通”的智慧面貌。
自動(dòng)駕駛
高鐵和地鐵可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行
在第四展廳的智慧交通模塊，一方高鐵車頭的模擬駕駛臺(tái)吸引了不少小朋友的注意，他們爭相操控著臺(tái)上的操縱桿，來回調(diào)整著列車的運(yùn)行時(shí)速，化身高鐵司機(jī)，體驗(yàn)一回開高鐵的感覺。在這個(gè)復(fù)制版的高鐵列車駕駛臺(tái)上，各種操作按鈕一一呈現(xiàn)。前側(cè)墻壁上是一塊電子顯示屏，上面顯示著列車運(yùn)行時(shí)的前方景物，包括快速出現(xiàn)的鐵軌、兩側(cè)的線桿以及快速后退的建筑物。
雖然看起來其貌不揚(yáng)，但這款模擬駕駛臺(tái)的來頭可不校它是由北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、美國和英國軌道交通領(lǐng)域?qū)＜覉F(tuán)隊(duì)、中車集團(tuán)和中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)等聯(lián)合開發(fā)的。最關(guān)鍵的是，這款駕駛操控臺(tái)使用了高速鐵路自動(dòng)運(yùn)行新型人機(jī)混合控制模式以及基于學(xué)習(xí)控制的高速列車節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化控制方法，擁有全自動(dòng)運(yùn)行模式下應(yīng)急處理流程和人因配置方案，實(shí)現(xiàn)了我國在國際高速鐵路自動(dòng)駕駛方面的引領(lǐng)。
工作人員用通俗易懂的方式向小朋友們介紹說，因?yàn)榘惭b了上述控制系統(tǒng)和配置方案，才能實(shí)現(xiàn)高鐵的自動(dòng)駕駛?！耙簿褪钦f，可以由后臺(tái)程序操控實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，行駛過程中不需過多的人為操控。這就等于給車輛安裝了一個(gè)智能‘大腦’，可以對(duì)車輛的行駛狀態(tài)開展實(shí)時(shí)的自動(dòng)診斷。比如在上坡的時(shí)候，車輛可以檢測到上坡的狀態(tài)，自動(dòng)增加一定牽引力。如果是下坡的狀態(tài)，則可以相應(yīng)減少牽引力，使整個(gè)運(yùn)行的過程保持平穩(wěn)，無需人為加速或減速，乘客坐起來也更加舒適?！边@種高鐵自動(dòng)駕駛技術(shù)可以保證車輛運(yùn)行安全，最大程度降低人員的誤操作。目前該技術(shù)已經(jīng)在京滬線的某段區(qū)間內(nèi)開展試驗(yàn)。
離高鐵模擬駕駛臺(tái)不遠(yuǎn)，還有燕房線無人駕駛互動(dòng)體驗(yàn)項(xiàng)目。燕房線是我國第一條自主研發(fā)的全自動(dòng)運(yùn)行示范軌道交通線路。交控科技市場經(jīng)理孫博奇介紹說，無人駕駛不僅可以解放30%-40%左右的人力，更重要的是大大提升安全性。“列車每次出車時(shí)，都要先經(jīng)過各項(xiàng)檢測，之前這些檢測需要人工完成，時(shí)間長且存在容錯(cuò)率，如今無人系統(tǒng)可以完成自動(dòng)檢測，30多個(gè)自檢項(xiàng)目以前人工要花1個(gè)多小時(shí)，現(xiàn)在只需要10分鐘?！苯豢乜萍佳邪l(fā)的我國完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，相比于引進(jìn)系統(tǒng)，從國內(nèi)運(yùn)營習(xí)慣出發(fā)，借助了我國在通信技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新技術(shù)方面的優(yōu)勢，整合及優(yōu)化了車輛、綜合監(jiān)控、廣播、CCTV等各相關(guān)專業(yè)，實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化的聯(lián)動(dòng)控制和車地傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)多專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合承載，全面提高了軌道交通行業(yè)的技術(shù)裝備水平?！敖窈笏械罔F線路都會(huì)朝無人駕駛的方向發(fā)展，這也是國際趨勢?！睂O博奇說。
無人配送物流車
進(jìn)駐清華人大校園
同樣“無人”的還有物流配送車。第三展廳展出的由北京智行者科技有限公司自主研發(fā)的無人配送物流車，是一個(gè)方方正正、外表“萌萌的”白色小貨車，卻能在辦公園區(qū)、工業(yè)園區(qū)、景區(qū)、校園等限定場景獨(dú)立完成“最后一公里”的配送。
“這款物流車運(yùn)行起來速度只有5000米每小時(shí)，車身上配有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和攝像頭，保證它能夠及時(shí)地識(shí)別出周圍的狀況，然后第一時(shí)間作出反應(yīng)。”據(jù)現(xiàn)場負(fù)責(zé)人介紹，這款名為“蝸必達(dá)”的低速自動(dòng)駕駛物流車搭載的是智行者自主研發(fā)的AVOS系統(tǒng)，采用多傳感器自適應(yīng)融合算法、環(huán)境認(rèn)知算法、路徑規(guī)劃算法以及獨(dú)特的控制算法來滿足智能配送和運(yùn)輸?shù)男枨蟆?br />
“我們公司主要是做中央決策系統(tǒng)，也就是它的‘大腦’，比如說它看到和聽到了所有東西之后，要作出識(shí)別和判斷，是該讓還是該停下，是該繞過還是掉頭，‘大腦’判斷后再控制車輛執(zhí)行這些命令?！边@款無人配送物流車近期在清華大學(xué)圖書館完成了中國圖書館歷史上第一次館際無人車圖書運(yùn)輸任務(wù)，同時(shí)在京東以及多家電商物流的配送場景落地運(yùn)營。
“清華大學(xué)有很多圖書館，學(xué)生還書的時(shí)候往往是就近還書，需要把書最終歸類到原來的位置。之前圖書館都是由專人負(fù)責(zé)來回運(yùn)送書籍，十分辛苦，現(xiàn)在有了這個(gè)物流車，圖書館員工只需要把圖書放進(jìn)車中，它就會(huì)自己從a館開到b館，那邊的員工再把書取出來就行。最后，物流車還會(huì)自己開到指定的位置停好。”廠家負(fù)責(zé)人透露，目前除了清華大學(xué)，無人配送物流車已進(jìn)入第二家北京高?！嗣翊髮W(xué)作為快遞配送使用。
電動(dòng)汽車
現(xiàn)場秀“無線充電”
當(dāng)下，新能源汽車因其節(jié)能環(huán)保的性能和政府的大力推廣，普及程度正越來越高。在此過程中，電動(dòng)汽車的續(xù)航能力和充電方便與否是其能否占領(lǐng)市場的重要因素。在科技周第一展廳的入口處不遠(yuǎn)，就有一臺(tái)電動(dòng)汽車，乍一看與普通汽車無異，轉(zhuǎn)了一圈才發(fā)現(xiàn)，汽車底部的充電設(shè)備大有玄機(jī)。原來，這是一臺(tái)不用線的無線充電汽車。
中科院電工研究所的工程師陶成軒向北京青年報(bào)記者解釋了無線充電的工作原理。在這臺(tái)電動(dòng)汽車的尾部下方，安裝了一個(gè)紅色的線圈。在距離汽車尾部大約20厘米的地面上，有另一個(gè)藍(lán)色的線圈，連接著供電電源。車輛停在充電的位置，接通供電電源后，在手機(jī)APP上點(diǎn)擊充電按鈕，地面發(fā)射端的線圈與汽車尾部的線圈之間可以通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生高頻磁場，再通過汽車尾部的車載接收端將能量轉(zhuǎn)化成直流電，通過電線將車載接收端與汽車的電池相連，就可以給汽車電池充電了。
“這種地面發(fā)射端可以直接埋藏在地下，是全密封的，不會(huì)漏電，安全性有保障。同時(shí)也不受天氣狀況的影響。充電時(shí)，車主也不用像以前一樣下車手動(dòng)插上充電槍?！碧粘绍幈硎?，這款無線充電設(shè)備快速充電只需一個(gè)小時(shí)，慢充大約六七個(gè)小時(shí)，與正常的有線充電樁充電時(shí)間差不多。充電的車載接收端可以直接安裝到汽車上，使用起來也較為方便?！斑@種技術(shù)還有一定的前瞻性，考慮到當(dāng)下討論比較火熱的無人駕駛技術(shù)，這種充電樁也能為無人駕駛汽車充電?！?br />
陶成軒告訴北青報(bào)記者，這是他所在的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了近十年的產(chǎn)品。汽車無線充電技術(shù)大概在五年前就已經(jīng)問世，經(jīng)過各種測試和改進(jìn)，目前充電的可靠性、穩(wěn)定性有了大幅提升。“目前在北京已經(jīng)有20臺(tái)電動(dòng)車使用了這種無線充電設(shè)備，未來準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣使用?！碧粘绍幷f。
氫燃料電池
新能源汽車的未來
如果說電力是新能源汽車的現(xiàn)在，那么氫燃料就是新能源汽車的未來。氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲(chǔ)存能量的電池，其原理是電解水的逆反應(yīng)。它被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)車輛使用階段零排放、全生命周期低排放的重要技術(shù)方案，是未來汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭的制高點(diǎn)。所以，科技周上亮相的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，受到了很多汽車領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的關(guān)注。
“這是我們的第三代氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，旁邊這個(gè)就是壓縮氣態(tài)氫系統(tǒng)?！北本┢髽I(yè)億華通的銷售經(jīng)理張玉全向一位來自廣州的新能源汽車廠商介紹道，其第三代氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)采用世界領(lǐng)先的干膜技術(shù)，模塊化設(shè)計(jì)，將電堆、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)六大部分集成。企業(yè)還開發(fā)了多項(xiàng)專利技術(shù)，通過控制系統(tǒng)能量流，極大延長了氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，并滿足商用車的多元化需求。現(xiàn)在這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)大中型客車、物流車等氫燃料電池汽車車型?！拔覀兊漠a(chǎn)品已經(jīng)用在北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、新加坡青奧會(huì)等大型活動(dòng)上了，接下來還要服務(wù)北京冬奧會(huì)——搭載我們動(dòng)力系統(tǒng)的兩種型號(hào)汽車即將交付張家口公交投入運(yùn)營，今年我們要在張家口的4個(gè)區(qū)建成4座加氫站，未來張家口19個(gè)區(qū)縣將實(shí)現(xiàn)加氫站全覆蓋?！睆堄袢H為驕傲地說。
至于氫燃料電池在家用小型車上的應(yīng)用，張玉全表示：“我們有技術(shù)儲(chǔ)備，已經(jīng)啟動(dòng)研發(fā)，希望盡快趕上甚至超過日本豐田的技術(shù)?！?記者雷嘉蔣若靜彭小菲)
現(xiàn)場
“我家的車能使用無線充電嗎？”
中科院電工研究所研發(fā)的無線充電汽車讓不少電動(dòng)汽車的擁有者羨慕不已。“無線也能充電？”“怎么就把電充到電池里了呢？”“我們家的汽車可以安裝這種設(shè)備嗎？”圍觀者中，有充滿求知欲的小學(xué)生，也有被新技術(shù)吸引的普通市民。
陳女士母子就是被無線充電吸引的觀眾之一。盡管家里使用的仍是傳統(tǒng)的汽油車，但她也對(duì)新能源汽車有強(qiáng)烈的興趣，向工作人員詢問了無線充電的原理，還提出了不少疑惑?！耙?yàn)閹е⒆觼?，我得讓孩子也聽明白，這種技術(shù)還挺有意思的，感覺比傳統(tǒng)的充電樁要省事不少?！?br />
來自朝陽區(qū)的陳先生家里就有一輛純電動(dòng)汽車，他對(duì)無線充電技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，蹲在汽車尾部盯著充電設(shè)備足足研究了20分鐘。聽完陶成軒的介紹后，他不禁豎起了大拇指，還留下了工程師的電話?！拔壹业能嚹苡蒙线@個(gè)無線充電設(shè)備嗎？”這是他最關(guān)心的問題。
不遠(yuǎn)處，在高鐵模擬駕駛臺(tái)前，四名來自人大附中實(shí)驗(yàn)小學(xué)三年級(jí)的同學(xué)正玩得不亦樂乎。楊昊錦是第一次見到這種一比一復(fù)制的模擬高鐵操控臺(tái)，“寒假的時(shí)候我坐過高鐵回山東姥姥家，感覺速度特別快還特別穩(wěn)，媽媽說高鐵是中國的‘新四大發(fā)明’之一呢１他和小伙伴們來回操控著駕駛臺(tái)上的操縱桿，向前推是加速，往下拉是恒速，再往下是制動(dòng)，儀表盤上顯示出不同的速度，駕駛臺(tái)前的電子顯示屏上景物的后退速度也發(fā)生著相應(yīng)的變化。
“不行，你這速度太快了，現(xiàn)在高鐵的速度都在350左右１看到同學(xué)一直向前推操縱桿，使行駛速度超過了400千米每小時(shí)，楊昊錦不禁有些著急，將操縱桿又往回拉了拉，將速度降了一些。看著大屏幕上景物后退的速度，他轉(zhuǎn)過頭對(duì)小伙伴說：“好了，我們就穩(wěn)定在這個(gè)速度開吧?！睏铌诲\還不忘向北青報(bào)記者展示自己學(xué)到的成果：“你看，按‘開右門’，列車的右側(cè)車門就打開了，按‘風(fēng)笛’按鈕，就能趕走前方鐵軌上的飛鳥。感覺特別酷，有種當(dāng)高鐵司機(jī)的感覺１他早已在工作人員的指導(dǎo)下，學(xué)會(huì)了如何駕駛這臺(tái)模擬高鐵，儼然一副小司機(jī)的模樣。（記者蔣若靜）
記者觀察
軌道交通駛?cè)搿盁o人駕駛”時(shí)代
作為中國的“新四大發(fā)明”之一和中國的一張新名片，中國發(fā)展高速鐵路十余年來，中國人的出行正在被顯著地改變著。截至2017年，全國鐵路網(wǎng)營業(yè)里程12.7萬公里，其中高速鐵路網(wǎng)營業(yè)里程突破2.5萬公里，中國高鐵占世界高鐵的66%。
但是，在新一輪技術(shù)革命中，中國如何讓自己的高鐵名片保持領(lǐng)先優(yōu)勢？中國工程院院士、中國鐵路總公司總經(jīng)理特別技術(shù)顧問何華武日前表示，隨著高鐵營業(yè)里程的增加，未來高鐵勢必要往兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)是智能化，二是低真空管(隧)道磁懸浮高鐵技術(shù)。其中在智能化這一點(diǎn)上，中國高鐵已經(jīng)邁開腳步。目前我國已經(jīng)在珠三角莞惠、佛肇兩條時(shí)速200公里的城際鐵路開通了自動(dòng)駕駛列車。目前正在建設(shè)的京張高鐵是京津冀城際鐵路網(wǎng)的重要組成部分，按照鐵總的目標(biāo)，未來京張鐵路將建成“精品工程、智能京張”。何華武院士透露，時(shí)速300至350公里高鐵自動(dòng)駕駛技術(shù)在世界尚屬空白，目前正在研發(fā)驗(yàn)證，未來將在京張高鐵首次應(yīng)用。
同樣，已經(jīng)載客試運(yùn)營4個(gè)多月的地鐵燕房線，標(biāo)志著中國成為世界上第四個(gè)擁有軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)的國家，是地地道道的“國產(chǎn)黑科技”。未來，無人駕駛將成為北京地鐵的“標(biāo)配”，并在全國推廣應(yīng)用。北京地鐵3號(hào)、12號(hào)、17號(hào)、19號(hào)線以及新機(jī)場線等都將采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)司機(jī)械處的負(fù)責(zé)人曾表示：“無人軌道是軌道交通的發(fā)展方向，未來北京新一輪軌道交通建設(shè)都將采用自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。”
我們?cè)诘罔F、高鐵的第一節(jié)車廂圍觀司機(jī)開車的日子，也許快要結(jié)束了。
