“仿真实验表明，某些场景下只要每14辆车中有一辆自动驾驶车就可以使车流速度翻倍。”2018年11月，《科学》杂志一篇文章这样提及。

  5年后的11月份，一份券商研报称，高级别自动驾驶“有望迎来加速落地期”。

  相比汽车高级别自动驾驶验证测试的不确定性，城市轨道交通早已步入全自动驾驶时代。比如，今年9月底，郑州地铁10号线一期开通运营，进入全自动驾驶时代，而且是最高自动化等级——GoA4级。

  全自动运行如何实现，表现如何，怎样确保安全？

  日前，大河财立方记者采访了10号线全自动运行信号系统供应商及全自动运行技术牵头方卡斯柯公司，并前往线路红石坡车辆段等地，探寻郑州地铁全自动运行背后的科技密码。

聪明又独立的地铁

  10号线比郑州多数地铁都要快，最高运行速度达到100km/h。速度更快，但更稳，这是不少乘客的感受。

  “由全自动运行系统作为‘智慧大脑’，大幅提升了列车运行的可靠性和安全性。由于系统能够精准控制行车速度，车辆在载客运行中会避免急加速、急减速，行车（速度）曲线更加平顺。”卡斯柯研究设计院常务副院长周庭梁这样解释。

  资料显示，10号线一期工程连接郑州市主城区和荥阳市，是河南首条全自动运行地铁线路，达到了最高自动化等级GoA4级。

  根据国际标准，轨道交通自动化程度分为5个等级，从低到高分别为GoA0级至GoA4级。目前，我国大多数已开通的地铁处于GoA2级，GoA4级代表目前城市轨道交通行业的最高技术水平。

  日前，大河财立方记者去往10号线红石坡车辆段探访。

  车辆段被形象地称为地铁运营公司的“4S”店，列车的出发和归航都在此处。当记者探访时，检修库内的1009号列车正准备出发。

  随着一道远程指令的触发，原本“沉睡”的1009号列车开始自动“苏醒”：

  顶部受电弓缓缓升起，列车通电。紧接着，车内灯光、监控、PIS屏自动开启，驾驶室操作面板依次点亮。

  车内的PIS屏，展示了“唤醒”过程，包括“列车低压上电—列车上电自检—列车联合自检—列车待命”。期间，列车完成灯光、空调、紧急制动测试、开关车门等自我“检查”操作。整个过程，只需要7分钟。

  而在非全自动驾驶线路上，列车司机出发前，需要绕车检查车辆，填写日志，并向行车调度主管报告车辆状况。得到指令后，司机再启动车辆并开始测试车门、车载电视等设备。

  进入待命状态不多时，另一道远程指令的触发下，1009号列车缓缓起步，驶出检修库、车辆段，向郑州西站进发。

  就大河财立方记者的上车体验感受来说，非运营区域列车提速快、行动果断。在正线运行时，考虑到车上有乘客，要更为稳重。

  需要特别指出的是，虽然10号线是全自动运行，但并不代表无人监管。在当前的运营阶段，列车驾驶室仍有工作人员值守，以便紧急情况下迅速采取应对措施。

不只是自动驾驶

  10号线列车的全自动驾驶能力，只是其诸多艺能之一——

  深夜，结束一天奔波，列车“下班”。但在“睡觉”之前，它们还会按照提前设定的时间，自己去洗车库“洗白白”，再返回停车列检库。

  据介绍，除了自动唤醒、自检、自动发车，10号线所具备的自主能力还包括精准停车、自动回库、自动洗车及休眠等。

  10号线得以实现全自动运行，还有赖于另外两大功能。

  卡斯柯方面介绍，公司不仅为10号线提供了全自动运行信号系统，还基于“面向未来”的智慧地铁理念，为10号线开通了自主研发的智能场段、智能运维两大功能。

  有了这两大功能的加持，可以让郑州地铁在处理调车、设备维护、故障抢修等任务时变得更“聪明”。

  在红石坡车辆段的控制中心，大河财立方记者看到了智能场段系统和智能运维系统如何在幕后发挥智能管理功能，从而让10号线的运营管理工作变得更加安全、高效、智能。

  据介绍，智能场段主要包含调车计划管理和收发车计划管理。传统模式下，通常由专职人员手动办理列车进路（包含调车路径、进路序列等），工作量较大。而智能场段系统可自动生成调车计划和收发车计划，列车自动根据计划指令，提前站好位、排好队、选好股道，实现高效有序运转。

  有了这个科技法宝，列车在车辆段内的调度时间大大缩减，整个行车过程更加高效，极大提升了地铁运营管理的效率。

  而智能运维系统则相当于为地铁信号设备配备了专属的“家庭医生”。

  相比传统的“计划修”模式——即按照既定维修计划对设备进行检修作业，智能运维能够借助大数据、物联网、人工智能等技术，做到实时监测、分析和评估信号设备的“健康”状况，及时发现“病症”并快速定位故障位置，从而帮助运维人员提升抢修效率及维保质量。

  “运营一个多月的数据显示，相比其他线路，郑州地铁10号线大幅减少了维护工作量，节省了人力物力，线路运营成本显著降低。”郑州地铁集团运营分公司通号中心通号四室主任吕兴瑞介绍。

编制试验50项场景、策略

  实现全自动运行，需要的是对一条线路进行全方位提升。

  郑州地铁集团方面介绍，实现全自动运行，需要让10号线的通信、信号、站台门、车辆等核心系统，通过计算机、通信、系统集成等技术，具备协同控制及应急联动功能。

  根据全自动运行系统特点，郑州地铁编制试验了50项全自动运行系统联动场景及应对策略，包含进站停车等22项正常运行场景，车辆设备故障等11项故障场景、站台紧急关闭等17项应急场景。

  大河财立方记者也从卡斯柯方面了解到，卡斯柯全自动运行信号系统已获得国际最高安全等级SIL4级认证，具有可信赖的安全性与可靠性。

  据介绍，一方面，通过多重设备和接口冗余技术设计，确保了单个设备故障不对运营造成影响；另一方面，面对一些故障场景、应急场景，系统可实现自动或远程快速恢复，为运营管理和应急处置提供保障，全方位守护乘客的安全出行。

  周庭梁介绍，作为一条全自动运行的地铁线路，只有在顶层设计层面就考虑到各种可能出现的运营场景并进行有效应对，才能让全自动运行系统更安全、更高效、更节能、更经济、更高服务水平的突出优点凸显出来，最终提升地铁运行的安全与效率。

  此外，值得一提的是，截至2023年10月，全国共招标56条无人驾驶线路。卡斯柯凭借在城轨全自动运行领域成熟的技术和丰富的经验，参建GoA4级线路21条，其中已交付10条，市场占有率行业第一。

  2014年，上海地铁10号线实现无人驾驶运营，成为国内第一条无人驾驶地铁，也由卡斯柯参建。在郑州地铁10号线一期工程中，除提供全自动运行信号系统，卡斯柯还作为技术牵头方统筹全自动一致性协调工作。

  有了这些铺垫，才让郑州地铁10号线成为河南首条一次性开通GoA4级的全自动运行地铁线路。

郑州地铁创新有“中心”

  实际上，以上功能的实现离不开卡斯柯、郑州地铁集团和河南大学联合建设的河南省高可信智慧城轨工程研究中心的技术支持。

  如果说，红石坡车辆段展示的智能化场景代表了郑州地铁当前的科技水平，那么河南省高可信智慧城轨工程研究中心则进一步呈现了郑州地铁更加数字化、智慧化的未来景象。

  这里既是10号线信号系统科技研发的大本营，也是系统上线应用前的重要关卡，通过国产FIVP系统测试平台，利用真实轨旁和车载设备模拟现场进行充分测试，以确保系统的安全性与可靠性。

  高可信智慧城轨工程研究中心成立于2020年12月，次年即获批为省级研究中心，是河南省规模最大、专业领域最广的城轨信号系统研发基地，也堪称郑州地铁科技创新的大本营。

  日前，在坐落于高新区的高可信智慧城轨工程研究中心内，大河财立方记者看到，约1500平方米的场地内，配置有全景线路沙盘、模拟驾驶座舱、VR装备以及轨道交通系统测试平台，一眼望去，科技范儿十足。

  这里重点进行基于智慧城轨的前沿科技研究和验证测试，包括全自动运行系统、智慧城轨的四智联动（即智能调度、智能车站、智能场段、智能运维）以及国密信号相关的系统测试。

  “10号线的信号系统就是在这里完成了功能验证、厂内测试等工作。”周庭梁介绍，中心集聚“产学研用”资源优势，完成了多项协同创新研究，其中多个先行先试成果已实现成功应用。

  比如，业内首个基于国产密码算法的信号系统解决方案成功应用于郑州地铁14号线，业内首个5G+CBTC信号系统成功应用于郑州地铁5号线，线网级智能调度系统的部分功能在5号线实现落地，智能运维系统的相关功能在郑州地铁2、4、5、10等多条线路上进行试点应用……

  周庭梁介绍，基于郑州地铁10号线、郑许市域铁路等河南首批全自动运行线路的实践，中心还编制了河南省地方标准《城市轨道交通全自动运行联动功能规范》，近日已通过行业评审，不久将对外发布。这对未来全自动运行轨道交通线路建设的规范化、标准化具有重要意义。

  加上10号线在内，卡斯柯在郑州已成功交付了6条轨交线路。此外，还有在建项目7号线一期、8号线一期、郑州机场至许昌市域铁路。卡斯柯方面表示，这展现了公司深耕中原市场、为郑州打造智能化轨交线网的决心。

  目前，郑州地铁线网运营里程已突破261公里，线网智能化升级需求正变得愈发迫切。

  在以10号线为代表的科技线路的示范效应下，以及河南省高可信智慧城轨工程研究中心的科创力量助力下，相信郑州市城市轨道交通线网的科技含量将不断刷新。

（文章来源：大河财立方）