最高等級無人駕駛技術+智能顯示屏車窗+Wifi和Lifi雙網路訊號+全碳纖維車體——

讓新一代地鐵像科幻片中的時空飛船一樣

《工人日報》(2018年09月14日 05版)本報記者 彭冰 本報通訊員 金萬寶
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9月7日,在第四屆中國(長春)軌道交通博覽會上,一輛充滿未來感的地鐵列車,豔冠全場——最先進的無人駕駛技術、鑽石形狀的車前窗、車窗本身就是智能顯示屏、可通過燈光傳輸網路訊號的車內Lifi系統……一切的一切,都使它看起來“像科幻片中的時空飛船”。

“它是我們為國家科技部《下一代地鐵車輛技術研究及示範應用》項目所研製的最新列車,代表著我國地鐵技術的最高發展水平。”站在優雅的流線型車頭前,中車長客股份公司工程研究中心該項目技術主管翟國銳自豪地告訴記者,由他們研發的這款列車,在新材料應用、智能控制、乘客資訊技術等諸多方面均取得了開創性突破。

無人駕駛系統“智能”得讓你想不到

無人駕駛技術,大家已不陌生。不過,新一代中國地鐵裝備的可是具有我國自主智慧財產權的國際最高自動化等級(GOA4)無人運行系統,“智能”到讓你想不到的程度——每天清晨,車輛會自動啟動、自行體檢、自動出庫,隨後開始一天的自動行駛、到站停靠、折返運營,晚上“下班”後,它還會自動回庫、自動洗車和休眠,各項任務無需人為參與。

“通過應用這種無人駕駛技術,新一代地鐵可將最小行車間隔由105秒減至85秒,使高峰時段的運輸能力提升10%, 同時進一步降低運營成本。”走進車廂,翟國銳指著開放式駕駛室說:“因為不需司機操作,駕駛室與乘客區渾然一體,這也加大了載客量。”

當然,對於無人駕駛,大家最關心的還是安全性問題。記者眼前的這列地鐵列車,配備有國際領先的“障礙物及脫軌檢測”裝置,雷射雷達+視頻映像,當其在行駛區域探測到障礙物時,會自動開啟緊急制動功能,只需50毫秒就能使列車在1秒鐘內停止運行,反應速度疾如“閃電”,而當車輛遇到脫軌危險時,該裝置會首先與軌道相接觸,進而觸發緊急制動。

同時,該車的智能運維繫統能即時監控列車各個系統的運行狀態,並通過乙太網將數據同步傳送至列車處理系統和地面控制中心,從而全面、及時地保障列車的運營安全。

“這一無人駕駛技術的先進性還不止於此,比如,通過系統自動計算,列車會沿著最佳速度曲線行駛,這不僅能縮短運輸間隔、提升乘客的舒適感,還可大大減少由人為因素導致的事故發生。”翟國銳介紹。

據了解,該無人運行系統代表了機械、電子、電氣及控制技術在軌道交通車輛應用中的最高水平,是目前世界最高水平的無人駕駛技術產品。

眾多驚豔設計帶來夢幻般的乘車體驗

對很多人來說,乘坐地鐵最大的遺憾,就是無法通過車窗觀看車外的風景。但新一代中國地鐵,可以通過車窗上的觸摸顯示屏,為乘客提供不一樣的“風光”。

“我們在世界上首次將55寸OLED顯示膜整合到了軌道車輛的車窗,該顯示膜不僅解析度高,透光率好,並且能夠在各個角度清晰觀看。特別是通過智能人機交互系統,乘客可以線上點播觀看自己喜愛的影音節目,還可以線上查詢地鐵站點周邊的公交、美食、景區等各類生活資訊,使乘車變成一種享受。”翟國銳的現場演示,讓參展觀眾們按捺不住興奮,紛紛伸出手指在車窗前體驗起來。

無疑,在地鐵上線上點播、流暢觀看,前提是須有強大的無線網路訊號。新一代中國地鐵,不僅全車實現了Wifi訊號全覆蓋,並同時配備有可以通過燈光傳輸網路訊號的Lifi系統。

Lifi是什麼?它和Wifi有何不同?眾所周知,Wifi的訊號覆蓋範圍小,尤其是面對牆壁,而且當太多人同時訪問時,速度很容易變慢。而作為一種新興的無線協議,Lifi使用可見光譜來提供無線網路接入,其發射器使用 LED 燈來調節光強度,並被光敏接收器讀取為數據,可有效彌補Wifi的訊號覆蓋缺陷,並且數據傳輸速度比Wifi快100倍。

說到車窗和燈光,必須要補充的是——記者發現,在這列地鐵上,車窗和燈光居然可以根據車內溫度和光照情況自動調節色溫和亮度,光影變化之間,使人恍如置身於科幻世界。而車前窗的上方,則搭載有抬頭顯示系統,當前時間、列車時速、車內溫度等資訊一目瞭然。

令人驚豔的貼心設計,還有位於車門上方的3D雙目攝像機,它可以自動精確計算上車的乘客數量,從而判斷列車的擁擠指數,引導月台乘客有選擇性地乘車,準確率高達98%以上。更神奇的是,列車的空調採用高壓直進變頻技術,可以根據載客量的多少,自動調節風速和車內溫度。

“錙銖必較,無孔不入”的綠色環保追求

大部分城市的地鐵列車每天都要線上路上運行超過15個小時,因此,“綠色環保、節能減排”一直是地鐵列車發展的方向。

“新一代中國地鐵的另一重大變化是,在國際上首次採用了全碳纖維車體結構,從而使車體實現了輕量化。” 指著車廂內的一眾設施,翟國銳對記者逐個介紹:“這黑色座椅也是碳纖維的,而銀色扶手使用的是鋁美合金,內裝則使用了三明治板材……總之,通過綜合使用各種新材料、新結構、新工藝,此車較以往同類型地鐵減重15%以上,這將大大降低運行時的能量消耗,並減少對軌道線路的損害。”

車體的變化相對比較直觀,實際上,為實現“綠色環保”,下一代中國地鐵還應用了不少“黑科技”,比如新型永磁牽引技術、制動能量再回收技術、車頂太陽能回收技術等等,這些炫酷技術的集體亮相,使得列車比以往同類型車輛節能15%。

以“制動能量再回收技術”為例——每當列車制動時,就會有一部分電能回收到車內的鈦酸電池中,而當列車行進時,會首先釋放這部分回收的電能,用來為車輛提供牽引動力。據悉,此種電池的首列國際技術標準,便是由中國下一代地鐵項目組參與編製的,該電池儲存的電能,可以在緊急停電的情況下,應急牽引地鐵繼續行進2公裡以上,保證車輛順利抵達最近的站點。

“再說說車頂太陽能技術,我們在每輛車車頂都加裝了10平方米左右的太陽能薄膜,每小時可供電2.4千瓦時,以一條線路上運營30組車、每天跑12個小時計算的話,每年僅一條線即可通過此項技術節省電費30多萬元。”翟國銳給記者粗略算了一筆賬。

如果用“錙銖必較,無孔不入”來形容下一代中國地鐵對於“綠色環保”的追求,並不誇張。據介紹,該車還在國際上首次採用了低噪音、無汙染的環保型閘片,以及可調節剛度的轉向架轉臂節點,不僅可以使列車行駛得更加平穩,而且能大大降低列車行進時的磨耗和噪音,進一步提升乘客的舒適感。