无人驾驶火车首试成功!比自动驾驶更进一步,火车司机也会失业吗

说宇宙寻真理 2024-10-03 13:58:34

9月26日,一列特殊的重载列车开行在朔黄铁路线上。其特殊之处在于,在行驶的90分钟内,载重量达10800吨的列车,全程处于无人驾驶状态。

这是国内第一次在运煤专线上试开行无人驾驶重载列车。就在去年6月,同样是在朔黄铁路上,也试验开行过载重两万吨的自动驾驶重载列车。

有关无人驾驶,人们日常看到的多为汽车。实际上在火车领域,同样也存在该技术,且研究的时间比汽车无人驾驶还要早。

那么,国内重载列车无人驾驶的研究究竟如何?无人驾驶和自动驾驶之间又有哪些区别?围绕火车的自动驾驶技术又经历了怎样的发展呢?

无人驾驶,年节省成本1200万的技术

此次试验开行的重载列车,在无人值守的情况下,火车在各路段区间能准确停靠在指定位置。

没有人力现场操作的背后,全程是智能化和数字化的系统在发挥关键作用。此外,远程化控制系统,不但能够实现对列车的精准遥控,还能指挥列车运行区间的调度。

简单来说就是,一列无人驾驶的运煤车,从起点站出发的调度,到沿途行驶中的各种作业程序,再到终点站的停靠等一系列情况,全都能做到无人化和少人化的值守与操作。

远程遥控让整体的调度不但更集约化,全新的技术在无人驾驶列车领域,更开创了新的研究模式。

比如,在整套系统中,运用了操控、驾驶、模拟、综合保证、一体化安全监测等新技术。

这些全新的技术和新推出的系统,填补了列车无人驾驶领域的技术空白,也标志着未来的运输管理体系有了全新的升级,且在这个基础上能不断迭代新版本。

这次试验开行的重载列车,全长将近1.3公里,车厢共有108节。随着技术的不断提升,未来重载列车的平均运行时速将提升1.7公里,同时也意味着牵引能耗降低2.9%。

整体运输效率提升的同时,围绕列车运行每年将能节省乘务人员30人次,节省成本达到1200万元。

了解了无人驾驶试验开行的情况,再来看看去年的自动驾驶运行。

两万吨载重的自动驾驶列车

去年6月试开行的重载列车,也属于国家能源集团。列车的载重达到了两万吨,运用到的自动驾驶技术为我国全自主化研发。

整车运行在智能化控制上相当精准,列车的运行和到站实现了百分之百的自动化控制,运行过程平稳,时间亦十分的精准。

核心控制系统,进行了4年时间的研发攻关。比如其中的自动起车技术,系统能够自动识别出列车当前所处位置,不但能识别出线路的坡道等情况,还可以识别列车的整体状态。

此外,起车技术能实时的计算出列车的阻力,进而可以自动分配牵引力,列车在启动的时候就能更加平稳。

而在停车控制技术方面,也能根据整体的载荷与货物类型,通过释放力量来达到精准的站点停靠。

在业内人士看来,未来的技术会进一步推广,智能化运行是必然的趋势。有人可能要疑惑了,无人驾驶和自动驾驶还有很大的区别吗?

区别在于自动化的程度

从大的范围看,自动驾驶囊括了无人驾驶,后者可以视为自动驾驶领域的迭代升级技术版本。

简单理解就是,自动驾驶本身,就是一个逐步减少人力操作的过程。比如说技术版本相对较低的自动驾驶技术,还需要人力进行大量的操作。

有些操作系统被智能化的设备取代后,人力操作步骤减少,就意味着自动驾驶程度在提升。

而无人驾驶,就是整套运行系统完全由智能化和自动化的机器接管,人力可以不进行任何操作,驾驶室也基本不存在司机人力值守。

火车的自动驾驶技术和汽车的技术,在研发和方向上存在很大差别。此外,对于自动驾驶级别的认定标准,技术以及国内外制定的标准同样也存在差别。

比如汽车的自动驾驶技术,目前通用的标准是分为0-5共6个等级。4级以下的,通常被称为自动驾驶,即汽车在行驶过程中,还需要司机进行大量的操作控制。

4级以上的,才基本会被认定为无人驾驶,司机即便不在车内,汽车也能完成全部的行驶和停靠流程。

而火车的自动化运行程度,在技术的分级上又和汽车存在不同。根据一些常规的分级模式,火车的自动化技术可分为5个等级。

0级属于手动运行,列车不存在自动防护装置。1级属于手动运行,列车具有自动防护装置。

2级为半自动运行,驾驶室内须有司机负责全程监督。3级为无人驾驶运行,即列车上没有司机。4级则是无人值守运行,即列车上没有司机也没有乘务人员。

综合来看,自动化程度越高,当达到无人值守的时候,就属于无人驾驶了。

有人又要心生疑惑了,未来如果都采取无人驾驶的模式了,火车司机是不是就得失业了?像朔黄铁路这样的运煤专线,多配备一些司机不是更有保障吗?为何非要研发无人驾驶技术呢?

这其中的原因,跟火车在实际运行过程中的技术难度有很大关系。

人工需积累经验,机器可一步到位

朔黄铁路是我国第二条西煤东运的大动脉,铁路西段区域,都是条件十分复杂的山区地形,重载列车本身载荷很大,列车整体又很长,在复杂的路段行驶,只有老司机才能掌控得住局面。

在线路的西段有大量的爬坡路段,最大的坡度达到了12‰。这是什么概念呢?由于重载列车很长,在这样的坡度路段,车头的高度和车位高度的落差可以达到30米。

而且这些坡度路段不一定是直线,有的还是弯道。如此一来,列车运行的动力学十分复杂。

司机的操控技术如果不过关,牵引力分布不均匀,在巨大的惯性力下,每节列车就可能会断钩,严重将直接脱轨脱线。

换言之,要面对这样的复杂路段,必须是驾驶经验多年的老司机才行。可即便这样,人毕竟不是机器总会有出错的可能。

如果使用了自动驾驶技术,程序可以提前设置优化列车的目标速度曲线,火车整体牵引力的分配会更均匀,运行速度也会更平稳,效率和安全性都能得到有效保证,进而也就降低了司机的操作难度和强度。

而且,有了自动驾驶技术,也不用担心火车司机会很快失业。像朔黄铁路西段的复杂路段,一段时间内运用的是自动驾驶技术,即火车司机还需要全程监督列车的运行。

而无人驾驶的列车,未来推广开来后,首先也会运行在相对简单的路段。就像今年和去年的两次试验这样,9月份进行的无人驾驶试验,是在朔黄铁路东段靠近沿海港口的线路运行的。这些路段地形平缓地势简单,并且路程不是很长。

去年进行的自动驾驶试验,则是在朔黄铁路全线试开行的。而在这个过程中,司机大概率也都是在驾驶室内的。

换言之,像重载列车运行的线路上,未来的自动驾驶技术,可以作为司机在复杂路段行驶的辅助。这样可以更好的提升效率和降低安全风险。

除了重载列车,在世界范围内,其他类型的火车,多年来各国也一直在研究自动驾驶技术。

50多年的研究历程

国内的重载列车在研究,国外也在研究和运用。澳大利亚铁矿石的运输,多年来也都是重载列车的运输范畴,2018年,力拓矿业集团开通了一条长280公里的全自动无人驾驶重载列车。

列车由3台机车牵引,一次载运的铁矿石高达28000吨。列车全程运行,都是由1500公里外的运营中心在监控。

而早在1968年,伦敦的地铁,就开始投入自动驾驶的地铁列车了。到了上世纪80年代,日本开通了一条全自动无人值守的地铁线路。

这趟地铁运行在神户市,使用的是无人驾驶的运营模式。地铁领域的自动驾驶和无人驾驶,在运营时间上都比较早。比如国内的上海和广州,也有无人驾驶的地铁运营线路。

根据2018年的数据显示,全世界19个国家,有42个城市已开通了无人驾驶的地铁线路,运营里程超过了1000公里,占地铁运营总里程的7%。

之所以地铁线路相对于地上列车,能够更早投入无人驾驶技术,根本原因是地铁线路相对封闭,点到点的运行模式是固定的并不复杂。

而地上的铁路线路,无论是客运还是货运,交通模式是混合型的,技术互通性的难度很大。

这也是为什么,像国内自动驾驶技术的试验,首先在朔黄铁路上进行的缘故。相对于干线铁路,朔黄铁路是运煤专线,线路上没有其他车型,交通模式单一不复杂。

从这一点就能看出来,未来自动驾驶技术即便在列车上推广开来,遵循的模式也是由简单到复杂。先从支线铁路开始,而后随着技术的升级,才慢慢推广到干线铁路。

结语

现在的无人驾驶技术,主要还集中在城市轨道交通领域。当然,部分不涉及驾驶的技术设备,在一些干线铁路上也有应用。

而眼下所进行的无人驾驶试验,则是在为下一步的大面积推广积累经验。可以肯定的是,未来的铁路运输,一定是朝着智能化和自动化的方向演进的。现在的每一次进步,都有重大意义。

参考资料:

《我国无人驾驶重载列车在国家能源集团朔黄铁路首试成功》 经济参考网 2024年9月27日

《自动驾驶让中国重载列车跑出新成绩》 科技日报 2023年6月14日

《自动驾驶技术在干线铁路上的应用》 国外铁道机车与动车 2020年

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