為最“聰明”地鐵設計中國“腦”

文／矯陽

每一天，武漢地鐵5號線運營都十分繁忙。

從喚醒、自檢、出庫、發車啟動，到加減速、停靠站、開關門、折返、沖洗、回庫……開通10個月的武漢地鐵5號線，在國內首次實現108個全自動場景應用，首次徹底取消司機駕駛室，是目前國內最“聰明”的地鐵。

大部分日子，只要在武漢，中國鐵建鐵四院（以下簡稱鐵四院）通信信號研究院副總工程師鄭生全都習慣搭乘5號線上班，其中一站就是“鐵四院站”。鄭生全尤其喜歡站在以往是司機駕駛室的“觀景平臺”里，與許多乘客一起，直觀感受飛速遠去的隧道。

為武漢地鐵5號線設計中國“腦”的，正是鄭生全帶領的鐵四院設計團隊。

自己干，研究頂層設計標準

2016年，武漢啟動地鐵5號線建設。

“建中南地區首條全自動駕駛地鐵”——這是建設方對負責設計的鐵四院提出的要求。

參與過多條地鐵通信、信號設計的鄭生全十分清楚，當時，國內外自動駕駛地鐵運營里程已有904公里，國內也已陸續開通了北京機場快軌、廣州地鐵APM線及上海地鐵10號線等線路，設計一條類似的地鐵線路并非難事。

然而，鄭生全也十分清楚，國內已開通的全自動駕駛地鐵線，除保留司機監控，關鍵技術均為進口，且與車輛、站臺門及綜合監控等系統的協同并不完美，全自動效率受到影響。

當時正在建設的北京燕房地鐵線，是國內首條全自動示范工程項目。相關設計文件能否借鑒？觀摩學習后，鄭生全發現，燕房線是一邊建設、一邊探索編寫應用場景，沒有可參照的設計樣板。

“自己干！在前人基礎上，為地鐵設計一個中國‘腦’。”2016年12月，鐵四院地鐵全自動運行規范編制組成立，鄭生全被任命為負責人。他們的任務是，依托武漢地鐵5號線設計，研究相關頂層設計和需求標準，為建設城市全自動地鐵提供指導性文件。

三年，編出108個應用場景

全自動駕駛地鐵的中國“腦”，需要儲存什么應用場景？

鐵四院設計團隊深入地鐵車輛段，調研地鐵運營全流程。啟動、運行、進站停車、開關門、故障處置……通過觀察、記錄一個又一個場景，再協同各專業商討，設計對應的全自動解決方案。

“完成一個場景，平均費時3個月。”鐵四院設計團隊主要成員鄒海平說。

鄒海平遇到的一個核心系統場景，似乎無解：站臺門開關屬機械電路控制，若有故障，在完全無人情況下，開關必須交由信號列控系統，實施遠程控制。

機械與信息，領域完全不同。一連數月，苦思無果。

一次現場調研，鄒海平偶然發現，火車采用道岔變軌時，道岔與信號的方向，均由列控系統控制。看到這個信息集成機械的范例，鄒海平直呼：“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費工夫！”

很快，站臺門控制被成功集成到列控系統，地鐵全自動駕駛的一項關鍵集成技術突破了。

歷時3年反復論證，鐵四院設計團隊終于完成了城市軌道交通全自動運行《需求規范》。108個應用場景、1086條功能需求，合計數10萬字，詳盡描述了全自動運行所有場景和設計規范，賦予機器以人類智慧。

一個聰明的中國“腦”，由此誕生。

2018年，《需求規范》通過專家評審，被認為是“國內首創，對國內其他全自動運行項目建設具有積極示范作用”。

提升“聰明”度，徹底取消駕駛室

傳統軌道車輛設計，全是司乘分開。司機在駕駛室，監管安置于此的所有信號車載設備，銜接調度運營流程，處理緊急情況。

根據對地鐵全自動駕駛技術的研判，鐵四院設計團隊大膽提出：徹底無人化，堅決去掉司機駕駛室，提升地鐵的“聰明”度。

“對大運量地鐵線路，徹底取消駕駛室，國內外沒先例。”新的設計目標，引發了巨大爭議。

運營方質疑：“完全無人，運營安全能否保證最大化？”

車輛制造企業尤其擔心：“取消駕駛室，車輛制造改動太大，相關信號、通信、綜合監控都要調整。”

通信設備供應方提出：“改變安置在駕駛室的信號設備，牽一發動全局。”

面對諸多意見，在建設方鼎力支持下，鄭生全帶領鐵四院設計團隊，以多年的技術積淀，通過反復、細致的技術探討，最終提出了令人信服的設計方案。

為確保無虞，鄭生全先后兩次專程去新加坡考察，觀察車輛駕駛室每個細節；為協調各專業參建方達到設計要求，鄒海平每天要處理上百個電話。

“那段時間，我的頭發掉得特別厲害。”2017年，鄒海平年僅35歲。

歷經4年多艱辛努力，2020年5月31日，首列無駕駛室的全自動駕駛地鐵列車下線，代表了國內先進智能列車的工業化、信息化、智慧化水平。

“沒有駕駛室，列車運營更精準。在滿足同等運力條件下，武漢地鐵5號線共減少兩列上線列車。”鄒海平說。

黨的二十大報告為交通強國、數字中國建設擘畫了藍圖，這令鄭生全和鐵四院設計團隊信心倍增。現在，他們已經開始研究更“聰明”的地鐵“大腦”。

“我們正在挑戰互聯互通技術，編制一張高智能的網絡指揮網，改變目前地鐵單線運行模式，實現網絡化運營環境下跨線運行。”鄭生全說。

到2023年，國內將啟動建設19個地鐵網絡、共40條線，總長超過1200公里，均將以互聯互通模式設計。

“聰明”地鐵的標準是什么？未來地鐵還會怎樣“聰明”？中國的鐵路工程技術人員，正在不斷探索……