列车运行速度越快,其吸引力就越强,会导致需求上升,这就意味着需要更多的列车。一条线路上的列车数量越多,它们之间的运行间隔就越短。然而矛盾的是,更高的速度需要更长的制动距离,这反过来又需要列车之间有更大的间距。速度、需求和安全之间的这一根本矛盾该如何解决?
7月9日,第十二届世界高速铁路大会“创新让生活更美好”和“发展让生活更美好”两场圆桌论坛在国家铁道试验中心举行,论坛上主持人提出了上述问题。
破解速度、需求和安全矛盾
中国铁道科学研究院集团有限公司(以下简称“铁科院”)副总经理马建军认为,中国高铁已研发出试验时速450公里、运营时速400公里的新一代高速动车组列车,提升了运营速度,采用轻量化车体技术,缩短了高速列车的制动距离,既保证列车运行安全,又提高了列车运行速度。
同时,通过优化列车运行图、增加列车编组等方式,增加了高速动车组列车开行密度。马建军举例称,在繁忙的高铁线路高峰时段采用动车组重联形式,由原来一趟列车8节车厢变成16节车厢,运输能力能够达到翻倍的效果。为确保高速铁路运营安全和有序,中国还研制应用了列车运行控制系统、调度集中系统和运输调度管理系统,已经形成了安全成熟的高速铁路运输组织模式。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司副总工程师丁叁叁表示,一方面,系统能力需要提升,速度提升对牵引与制动功率、承载及抗冲击能力等提出更高要求。在车辆设计方面,首要任务是深化轻量化设计,实现列车轻量化与高强韧的平衡;在信号系统领域,列车在更高运行速度下的最小追踪间隔将持续缩短;在基础设施与运营管理层面,需科学规划实现网络化高效运营,以及优化快速安检与登乘流程等。
另一方面,可通过多维度调控手段平衡不断增加的客流需求,使其在不同时间、区域和速度等级间实现均衡分布。丁叁叁举例称,如实施分区域、分时段的混合速度运营模式,采用分速度等级、分季节的差异化票价策略等。“破解速度、需求、安全之间矛盾的根本之道是以颠覆性创新实现超越。”
高铁自动驾驶安全第一
就高速列车自动驾驶,公路运输自动驾驶车辆研发对于高铁相关发展有何影响的话题,马建军称,京张高铁实现了时速350公里高速列车的自动驾驶,司机只需要操作1个按钮,高速列车就可以实现车站自动发车、区间自动运行、到站自动停车、车门自动控制等。
从技术角度看,道路交通自主运行的核心在汽车车辆,而高铁的自动驾驶是作为一个整体系统来实现的,不仅是列车,还涉及轨道、信号、调度指挥等多个专业,关系到整个高铁的运输组织和旅客服务,具有复杂性和高安全性。
马建军强调,高铁自动驾驶的安全性绝不会低于现有水平,自动化技术还将进一步减少人因风险。就高铁自动驾驶技术未来发展方向,他指出,未来高铁自动驾驶将具备列车运行环境自感知、安全态势自评估、设备故障自诊断的能力,向更加安全、高效、智能、绿色的方向发展。
丁叁叁表示,当前,高铁自动驾驶技术应用受到环境感知的局限性、人机协同的兼容性挑战、安全验证的技术瓶颈以及系统集成的复杂性几方面影响。他指出,为克服一系列关键挑战,在运营模式革新方面,将推动运营模式从“人工调度、司机操作、被动响应”的传统范式,转型升级为“数据驱动、智能协同、主动防护”的新体系。
在安全边界重构与防护体系升级方面,将突破传统“以成本换安全冗余”的思维定式,转向基于自主状态监测、智能容错控制与主动防护的新范式;在驱动全域系统升级方面,可依托集中化管控优势,实现软硬件协同的全域一体化升级。丁叁叁最后强调,高铁自动驾驶技术仍要秉持安全第一的原则,需要以更加谨慎的态度去发展相关技术。
中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)前身中国铁路总公司在2017年启动了高速列车自动驾驶(CTCS+ATO)系统的研发工作,2018年6月开始综合试验。
就自动驾驶系统难点,铁科院通号所研究员尹逊政对《中国经营报》记者介绍,中国高速铁路运行环境和高速铁路网运行计划都非常复杂,此外系统还要符合全线网互联互通的运行需求;就设计目标,他称,首先是要进一步提高列车运行安全,提高列车运行效率,此外还要降低牵引功耗,减轻司机劳动强度和增加旅客舒适度。
在同场论坛上,国铁集团人士对记者称,未来中国高铁智能动车组可实现智能供电调度、自然环境自动监测与报警等功能,实现灾害及时预警、自动应急处置。在智能调度方面,高速铁路智能调度指挥系统可实现智能动态调度、智能协同控制、智能换乘调度、智能故障诊断等功能,还能站在整个路网的角度进行列车调度,使之达到效率最优,能够提升系统应急决策和处置能力。