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智軌列車來了 城市交通 “混搭”新選擇

時間:2017-06-09閱讀量:72

?????? 近日,由中國中車株洲電力機車研究所有限公司(簡稱“中車株洲所”)研發的一種名為“智能軌道快運系統(Autonomous rail Rapid Transit—ART)”(簡稱“智軌”)的全新交通產品在湖南省株洲市首次亮相,這種融合了現代有軌電車和公共汽車各自優勢的新型交通工具,拓展了人們對于城市交通的傳統認識,為解決大中型城市出行難帶來了新的選擇和體驗。同時,株洲市為智軌量身定做的全國首條智能軌道快運系統示范線路也將正式進入實質規劃階段,根據規劃目標,該條示范線有望在2018年投入商業運營。
智軌列車外觀
  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。智軌沒有傳統意義上的后視鏡,取而代之的是車載攝像頭。這是因為傳統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。然而,如果車載攝像頭出現問題怎么辦?
  “智軌采用的是多視頻檢測系統,通過在車上增加視頻檢測點數的方式應對單點失效。列車裝備有故障檢測系統,一旦出現問題,系統會第一時間感知,并判斷該故障是否影響行車安全?!敝諧抵曛匏芯吭夯∮肫教ㄑ蟹⒅行南低臣際醪坎砍ばだ誚檣?,與此類似,智軌的關鍵安全設備都采用“雙冗余”設計,當出現故障時,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,列車采用視覺系統與信號系統融合的方式,運用無軌導向系統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,周界監控系統會進行報警提醒,同時采用封鎖動力、緊急制動等方式避免事故發生。在車輛設計上,研發人員在車身長度、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。
駕駛艙內
  “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。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。
  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、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“大腦”的指令,列車通過“多軸轉向系統”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?!鄙?。
  “一般情況下,三節車廂的普通有軌電車的最小轉彎半徑約為25米,三節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?!敝諧抵曛匏弊芫?、總工程師,智軌項目組組長馮江華如是說。
車廂內明亮寬敞,座椅設計人性化
  編組模式靈活 根據線路定制開發不同儲能配置
  智軌采用柔性編組模式,可采用2節、3節、4節、5節等不同編組。當采用標準的3節編組時,列車可載客超過300人;采用最大的5節編組時,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,在旅游風景區可以承擔特定區域內的交通運輸工具?!耙話闈榭魷?,采用2—3節編組模式就可以滿足日常的運載需求?!狽虢?,如果客流量大,可以減小發車間隔、增加發車倍數。智軌編組模式靈活,可根據客流量隨時進行調整,還可以實現無線重連,即車廂之間無需物理連接,就可以實現無人駕駛同步。
  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車需求?對此,馮江華表示,此充電指標只是樣車指標,研發人員會根據線路長度和充電設施設置等實際情況,定制開發出不同的車載儲能系統。
  成本優勢明顯 可提供全生命周期服務
  目前,現代有軌電車線路造價約為1.5—2億元/公里,智軌在與現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代有軌電車的1/5。也就是說,與現代有軌電車相比,建設一條10公里的線路,智軌至少能節省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,僅購置費就能節省數千萬元。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,并且隨著城市規模的擴大,建設成本會越來越高。與新能源BRT系統相比,盡管其建設成本較低,但需要專門的電力系統和道路配套設計,維護成本相對較大,且不能靈活地調配線路。與傳統公交系統相比,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,以及車地聯合等相關系統,我們可以提供全生命周期的服務,從而產生經濟效益?!敝諧抵曛匏貝縉ㄐ判藕攀亂擋考際踔行牟肪沓卵釗縭撬?。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。
  據統計,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、綜合運力強等優勢,具有良好的發展前景。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,并表現出具體意向。
  未來智軌更智能、更輕量、更人性
  智軌全方位展示了其先進的性能,未來,它會在哪些方面繼續挖掘“黑科技”呢?
  馮江華表示,下一階段,智軌將會在車載平臺上繼續集成、搭接智能化技術,為安全駕駛、智能駕駛打下堅實基礎。隨著無人駕駛的技術環境和政策環境逐步開放,智軌將全力推動無人駕駛技術的實施應用。車身重量越輕,能耗就越低,實現車輛輕量化是智軌的重要發展方向,研發人員會密切關注新材料應用、輕量化結構應用,使整列車更輕量、更更節能。未來的智軌將會與城市智能交通運輸體系融為一體,同時深化開發應用大數據集成與分析智能控制系統,讓乘坐體驗更加輕松、舒適、高效。