从悉尼开通无人驾驶地铁说开去
2019-11-08 19:38:02
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今年5月26日,悉尼开通了无人驾驶地铁(西北线),这是澳大利亚首条无人驾驶地铁。

作为悉尼海港大桥项目后澳大利亚最大的交通枢纽工程,悉尼西北线自开工之日起便备受业界瞩目。这条耗资83亿澳元(约合398亿元人民币)的线路是澳大利亚最大的公共交通工程悉尼地铁网络的一部分。下一阶段,这一线路还将延伸至悉尼市中心和西南部地区。项目在2024年竣工通车后,将彻底改变悉尼西北区的交通面貌和市民的通勤效率,给这座南半球最大的城市带来深远的影响。

那天,我亲身体验了一把乘坐无人驾驶地铁的滋味。我从车市活(chtaswood)登车,坐到悉尼西北远郊的劳斯山(Rouse Hill),总长36公里,单程运行时间近40分钟。

与悉尼现有的双层列车不同, 无人驾驶地铁是单层车厢,车厢内的座椅为左右各一竖排,六个车厢最多可载满1152位乘客。车厢内每个站台都安装了玻璃屏蔽门,在地铁到达和离开的时候自动打开和关闭,可以保护乘客在地铁未到达时的安全,不用担心手机、钱包等物掉下站台,更不用担心乘客失足跌落下去!

整个地铁系统都是高度自动化的,从每天第一趟车出发到最后一个乘客下车,中间基本不需要人工干预。运行安全则由沿线1000多个CCTV摄像头、每辆车上38个摄像头以及数不清的传感器来保证。

车厢内各类标志清晰,座椅干净,可观看电视节目。报站系统先进,在列车车门上方有实时动态运行图,还有语音提示,乘客可以更加方便地知道列车运行所在位置。大概不是上下班高峰期的缘故,乘客不多,上下有序。

全长36公里的线路,除了Chatswood和North Ryde相距6公里以外,其余沿线的站点间距为2公里,基本上每站只需要两分钟就可以到达。

据说,地铁无人驾驶的难处在于车门的精准控制。列车在进站时,传感器要能让列车每次都一步到位地对准车门,需要传感器的标识物安装得非常到位,否则就会出现列车前后反复倒车“找门”的情况。一般成熟运营的无人驾驶地铁都不会再出现故障,故障大多出在系统刚刚安装的头几天。这是因为相关感应设备的安装不够精准。而因为地铁都是正线停车,所以一列车在原地倒车“找门”,就必然导致后续列车被红灯堵住没法进站,然后连锁反应导致全线大面积晚点。此外,由于无人驾驶的地铁是没有驾驶室的,列车上就一两个安全员,所以当列车遇到“找不到门”的情况时,没人能够“施予援手”,只能让电脑自己慢慢修正。

近六个月的运行实践看,乘客担心车门开启位置是否精准,上车时会否被车门夹住,隧道内临时停车怎么办,万一临时停车还灭了灯怎么办等问题还没有在这条无人驾驶地铁线路发生过,但愿永远也不会发生。

据悉,中国通号卡斯柯公司参与了该项目信号工程的建设,为其提供由卡斯柯自主研发的、安全等级达到SIL2级、自动化程度达GoA4级的全自动无人驾驶列车自动监控系统FAOTS。这是继香港南岛线之后,卡斯柯无人驾驶产品在发达地区的又一个成功应用,并被悉尼地铁誉为“世界领先”。

卡斯柯为悉尼西北线提供的FAOTS系统是一款集中化的列车全自动监控系统,是卡斯柯专门针对海外市场特点而研发的产品,其特点是以中心控制为主,增强中心级设备,不再设置车站设备,从而使系统更加便于维护和进行故障处理。同时,该套系统还集成了最新的区间入侵检测、智能化列车区间运行监视和区间失电检测等众多一体化功能,并可根据列车工况和运行速度,开启不同的通风模式,智能化程度更高。

搭载了这套系统后,悉尼西北线不仅可实现对列车的自动唤醒、自检、自动出库回库、正线运行、自动洗车以及存车休眠等各种工况的全自动化管理,还可以实现对线路故障情况下的降级运营支持。一旦有人员入侵区间,系统即可通过门控或摄像头的监控识别,自动驱动列车鸣笛、降速和打开车灯等;而一旦遭遇区间失电,系统则立刻反应,将失电对正在行进中的列车影响降到最低。

其实,无人驾驶的概念早就产生,产品也早已出炉。Google的产品已经测试了十几年。近年来人工智能、大数据等技术的快速发展,加快了无人驾驶技术的发展。

不过,无人驾驶汽车喊了很多年,推进的速度很慢,大概是因为公路的状况太复杂。在公路上跑的有大型货车,有小型的私家车,有酒后驾车,也有各种状况的司机,到目前为止,只有人类的大脑能够处理如此复杂的交通状况,而人工智能系统面对一些突发状况常常难以应对。

2018年3月,Uber的一辆自动驾驶汽车在美国亚利桑那州Tempe市撞死一名行人。这不是自动驾驶汽车的首次致死事故,但却是导致行人死亡的第一起事故。此后Uber停止了所有的无人驾驶技术测试,美官方也对此次事故进行了调查。官方文件显示,在Uber的无人驾驶汽车而发生车祸前5.6秒时车辆就已经检测到了行人,但是系统把她错误识别为汽车。

在车祸前5.2秒,汽车的自动驾驶系统又把她归类为“其他”,认为她是不动的物体,并不妨碍车辆行驶。之后系统对物体的分类发生了混乱,在“汽车”和“其他”之间摇摆不定,浪费了大量宝贵的时间。车辆未能及时采取刹车措施,最终导致事故发生。此外,Uber当时禁用了这个测试车辆的紧急制动功能。而且更无语的是,当时车辆上乘坐的Uber安全员正在用手机观看电视节目,错失了最后的避险时机。

据报道,在2018年3月发生致死事故前的18个月里,Uber的自动驾驶汽车共发生过37起撞车事故。

这就是为什么Google要花费十几年的时间来收集数据、做技术改良。相比之下,火车的路况就比较单一。

实践证明,无人驾驶火车比无人驾驶汽车容易推进。世界上第一条无人驾驶地铁是1983年5月开通的法国里尔地铁一号线。里尔地铁是采用VAL系统,VAL即“自动轻级车辆”之意,特点是采用了胶轮列车及路轨系统、全自动无人驾驶中央导航列车及安装有自动开关站台门的车站。列车在运行中,由于各种原因造成局部障碍时,电脑能合理地进行调整,迅速恢复正常的运行秩序。一旦发生故障,控制中心的遥控员可令列车减速或停车,并可在几秒钟内根据有关技术数据进行检查,以判断故障性质和确定解决方法。列车间隔短时化是地铁现代化的重要标志。里尔地铁高峰时,列车间隔时间只有72秒钟。

在澳大利亚开通无人驾驶地铁之前,已有法国、日本、美国、德国、意大利、新加坡、韩国、阿联酋和中国等国的近40个大城市开通了无人驾驶地铁,且都是采用无人悬浮驾驶子弹头列车。无人驾驶地铁线路最长的三个城市分别是新加坡(82公里)、迪拜(80公里)和温哥华(68公里)。

中国第一列无人驾驶地铁2013年在香港地铁上线,2014年8月上海轨道交通10号线实现无人驾驶,2016年底,香港地铁南港岛线正式启用,标志着中国开始进入无人驾驶地铁的时代。2017年开通的北京燕房线和2018年开通的上海地铁8号线都是无人驾驶地铁。

从技术上说,无人驾驶列车可以细分为四个级别:

GoA1级:在ATP防护下的人工驾驶。由司机控制列车的启动、运行、停止、开关车门,以及对突发情况进行处理。

GoA2级:半自动驾驶。司机控制列车运行,开关车门及应对突发情况。但列车的启动、停止为自动化。

GoA3级:无人驾驶。但列车配备一名随车人员,控制车门的开关及应对突发情况。列车的启动、停止为自动化。

GoA4级:无人驾驶,列车的唤醒、启动、停止、车门开关及应对突发情况全部自动化,无任何人员参与。

全自动无人驾驶模式指的是完全没有司机和乘务人员的参与,车辆在控制中心的统一控制下实现全自动运营,自动实现列车休眠、唤醒、准备、自检、自动运行、停车和开关车门,以及在故障情况下实现自动恢复等功能,包括洗车也能在无人操作的情况下完成。

全自动无人驾驶火车完全普及,面临哪些需要解决的问题?

首先,技术统筹。无人驾驶对系统的要求非常之高,对车辆系统、信号系统、通讯系统以及障碍物的自动检测能力等,以及特殊情况下区间疏散、救援方式都提出了更高的要求,需要全系统之间更良好的协同作用。无人驾驶火车所用到的基础技术,如感应器、传感器、自动刹车等等技术已经非常成熟,现在需要人工智能系统把这些技术统筹起来。在无人驾驶列车正式运行之前,并且需要由第三方机构进行独立的全系统集成性安全评估。

其次,法律、政策和伦理问题。无人驾驶不单纯是一项技术,它涉及到方方面面,说它是一个体系更为准确。一台无人驾驶的交通工具,不仅需要高精度算法、自动控制和感应器等技术的支持,还需要运行环境的打造和政策保护,甚至要面对伦理上的困境和迷惑,非常复杂。全面普及无人驾驶技术,这不仅仅是交通部门或铁路部门的事情。一种新技术的普及势必会带来大量的社会变革。铁路部门的工作在中国被称之为铁饭碗,如果无人火车普及,连同司机及其培训产业,为司机们服务的后勤(包括做饭的厨师)等等都会失业,从而形成大量的社会不稳定因素。

其三,民众的接受程度。对新生事物,人们自然都会产生怀疑甚至恐惧的心理。要知道,相比于飞机、轮船甚至汽车等交通工具,可以说,火车是地球上最安全的交通工具,没有之一。但火车一旦出现事故,伤亡程度将远超一辆汽车的事故状况。无人驾驶技术的普及需要民众的广泛认可和接受。澳大利亚的做法就是先用无人货车运输煤矿,从16个不同的地方运煤出来,几年的时间下来,尚没有出现事故。这种办法虽然有效,但是需要足够的时间和数据。

综观科学技术发展史,任何一项新兴科学技术的发明与应用都经历了曲折和磨难,都不是一帆风顺的。无人驾驶技术能使列车整个运行过程实现全自动控制,使得车辆按照接近优化的运行曲线进行运营,达到节能环保的目的。同时,列车不设驾驶员,也节省人力成本。此外,全自动化运营也避免了人为操作失误导致的运营故障。因此说,无人驾驶技术有着显著的优点和强大的生命力。我们坚信无人驾驶技术一定会更加成熟,无人驾驶火车及其他交通工具一定会在世界范围内逐步得到普及,人类的未来将更加美好!

 
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