智能鐵路在現代城市中的作用

楊敏杰

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

當今，全球城市景觀正處于一個重大的轉型之中，“智慧城市”是現代化都市競相打造的目標。其中，智能公共交通網絡將是智慧城市不可或缺的重要組成部分。本文將從尖端的機車車輛到數據收集和連接、可持續運營,以及乘客娛樂系統來介紹智能鐵路在未來城市中的作用。

1 數據驅動的鐵路

智能鐵路最重要的特征之一是連通性。通過車廂和車站之間穩定的WiFi 或4G 信號進行數據連接，乘客可以在旅行中隨時獲取新聞信息，并實現工作和娛樂。同時，運營商可以通過利用數據傳輸，實時監控車輛運行狀態，為列車提供預測性維護，為運營服務提供質量和保障。

從智能公交卡到無線掃描工具再到以乘客為中心的手機應用程序，交通數據使相關組織能夠幫助人們實時管理客流和不斷改進服務。

手機應用Moovit，就是一個很好的例子。Moovit 用戶數量已經超過了1 億人，用戶遍布全球79 個國家、1700個城市。在2016 年8 月里約熱內盧奧運會期間，Moovit 與里約熱內盧市政府建立了合作關系，為當地600 萬居民、100 萬游客和11300 名運動員提供了優質服務（見圖1）。

圖1 Moovit 手機應用界面

該應用程序可以幫助游客和運動員隨時掌握到奧運場館的最佳路線，最大限度地減少高峰時段的干擾。同時，即使在城市中有2000 條路線發生變化的情況下，該款APP 也為當地公共交通系統提供了可靠的導航服務。在整個奧運會期間，為當地交通提供了多達350 萬個警報提示。

2 通過交通重塑城市

隨著人口的增加和人口流動的改變，我們的城市和交通網絡的結構將不得不重新設計。這就是“微型中心”興起背后的想法，這是一種人口分布的新概念，目前在密集的城市空間被開創。

例如，在過去30 年中，法國的平均通勤距離增加了63%，因此，該國目前正在測試城郊微型中心（位于巴黎以外的塞納圣丹尼斯和巴黎薩克利），這些中心將住宅和工作場所集中在同一空間。

據項目背后的大巴黎公司（Société du Grand Paris）介紹，這種新模式的一個產品是大巴黎快速交通系統，這是專門為“重新設計居住空間”和“遏制城市蔓延”而建造的。

該項目涉及建設一個覆蓋4 條新增線路和68 個全新互聯車站的自動地鐵系統，每天為200 萬乘客提供服務。2016 年6 月中旬開始施工，預計將持續到2030 年。

大巴黎快速交通系統不僅將挑戰傳統的城市交通思維方式，而且旨在將車站轉變為通勤、購物、生活和工作等多功能集于一體的綜合場所（見圖2）。

圖2 大巴黎快速交通系統規劃圖

3 以氣候為中心的鐵路網

目前，全球城市在以驚人的水平發展，在這過程中，智慧鐵路不僅僅為繁榮的社區提供日常服務，還需要承擔部分責任，以減少空氣污染和危險排放。因此，可持續發展將是先進鐵路系統的核心部分。智利圣地亞哥地鐵（Metro de Santiago）就是這樣一個例子，拉丁美洲第二大地鐵系統宣布從2019 年開始，將有60%的能源來自太陽能和風能項目。作為首都最大的能源消耗系統之一，圣地亞哥地鐵能源利用的轉型，被認為是國家氣候行動目標的轉變（見圖3）。

圖3 為圣地亞哥地鐵提供電力的光伏發電場

印度喀拉拉邦（kerala）也有類似的計劃。2018 年6月，高知地鐵（kochi metro）宣布，其四分之一的電力供應將來自太陽能發電系統。高知地鐵的22 個車站都將安裝屋頂太陽能發電系統。

目前，德里和孟買是另外兩個使用太陽能的著名地鐵系統，印度2017-2018 年的預算包括，作為政府1000兆瓦太陽能任務的一部分，計劃用太陽能為大約7000 個火車站供電。在墨爾本也有類似的舉措，市政府提議在維多利亞州北部建造大型太陽能發電場，為該市的電車提供電力。英國也在最近公布了一項研究結果，研究在軌道沿線安裝太陽能電池板，為該國的電動火車提供電力的可行性。

4 適應危機

盡管數據驅動的預測性維護至關重要，但有時無法避免信號中斷和緊急情況。

2017 年8 月至9 月，颶風“厄爾瑪（Irma）”襲擊了加勒比海和美國東南部，造成102 人死亡，損失超過620 億美元。由于基礎設施遭到洪水破壞，鐵路服務受到嚴重影響（見圖4）。

圖4 遭到洪水破壞的鐵路和車輛

但在適應能力和恢復能力方面，CSX 運輸公司在颶風襲擊該地區數小時內重建了鐵路服務；美國東南部的鐵路服務及進出佛羅里達北部的服務在24 小時內實現了恢復，一周時間使得遍及該州絕大多數地區的鐵路服務恢復了正常。風暴過后，CSX 運輸公司一直積極通過慈善捐款和實物捐助幫助社區和個人恢復。通過以上事例，說明了鐵路在社區中的作用可以超越日常通勤。

同樣，在英國，在一次恐怖襲擊中，3 人開車撞上行人并刺傷路人，造成7 人死亡。突發情況下，倫敦交通局采取一系列緊急措施，使得在不到30 小時的時間內重新開放倫敦橋火車站，解決了上下班高峰期的交通問題，因此而受到表彰。

5 無人駕駛系統

目前，至少從技術角度來看，符合絕大多數智能鐵路標準的技術是無人駕駛地鐵。

Wavestone 在全球范圍內的26 個網絡中確定了40條無人駕駛線路，而國際公共交通組織（UITP）統計了55條無人駕駛線路，其中包括輕軌系統（LRV，Light Rail Vehecle）、自動導向系統（AGT，Automated Guide Transit）、載客量低于100 人的列車及磁懸浮技術等。

根據UITP 的數據，到2025 年將有2300 公里的無人駕駛地鐵線路投入運營，而現在只有800 公里左右（見圖5）。

圖5 青島造無人駕駛列車駛向新加坡

無人駕駛系統發展迅速有如下三個方面原因：首先，與現代城市集成度較高。由于無人駕駛的系統往往是較新的，設計時充分考慮了和現代城市環境的集成性，因此，無人駕駛系統和城市融合集成性比較好。其次，可以更靈活地運營。因為自動駕駛解決方案可以快速適應可用容量，因此在運營過程中可以更加靈活多變。第三，系統安全高效。由于無人駕駛地鐵消除了許多由人為失誤造成的風險和延誤，因此這意味著列車可以安全運行，間隔時間更短。

如今，81%的無人駕駛地鐵線路位于人口超過50 萬的城市，Wavestone 報告中排在首位的城市有巴塞羅那、哥本哈根和迪拜。預計到2025 年，亞洲和歐洲將分別占無人駕駛地鐵里程的33%和30%，其次是中東，將占25%。

6 娛樂列車

德國鐵路運營商DB（Deutsche Bahn）開發了一款“創意火車”（IDEENZUG）。該列車為雙層設計，列車配置有平板電腦支架和隱私艙、一輛餐車、一個家庭區域、一個配有健身自行車和虛擬教練的健身工作室，以及一個游戲機和供年輕乘客玩的區域。這輛與30 家工業和技術制造商合作設計的IDEA 列車被稱為“未來的通勤列車”（見圖6）。

圖6 IDEENZUG 列車內部布局圖

就目前的情況來看，雖然很難找到一種服務涵蓋了構成智能鐵路真正愿景的所有要素，但是，智慧鐵路的概念在很大程度上仍然是令人向往的，也不意味著這種理念遙不可及。現在的鐵路每天都在進行著無數創新性地調整和改進，無論是技術上的、基于數據的還是以設計為中心的，這些都是為了改善乘客體驗，這就使我們向著智能鐵路的目標更近了一步。