解密全球首列虛擬軌道列車——“南冠牌”破玻器為其保駕護航

6月2號，中車株洲電力機車研究所有限公司（簡稱“中車株洲所”）搞了個大新聞——由中車株洲所研制的一種名為“智能軌道快運系統(tǒng)（Autonomous rail Rapid Transit—ART）”（簡稱“智軌列車”）的全新交通產(chǎn)品在株洲首次亮相。這種融合了現(xiàn)代有軌電車和公共汽車各自優(yōu)勢的新型交通工具屬于跨界之作，它顛覆了人們對于城市交通的傳統(tǒng)認識，為解決大中城市出行難帶來了新的選擇和體驗。在“智軌列車”上安裝了“南冠牌”自動破玻器，為乘客保駕護航。  

  真的沒有軌道嗎？ 

        智軌列車看似無軌，實則有“軌”，只不過采用了中車株洲所創(chuàng)新團隊自主研發(fā)的“虛擬軌道跟隨控制”技術(shù)。簡單來說，它通過車載各類傳感器識別路面虛擬軌道線路，將運行信息傳送至列車“大腦”（中央控制單元），根據(jù)“大腦”的指令，在保證列車實現(xiàn)牽引、制動、轉(zhuǎn)向等正常動作的同時，能夠精準控制列車行駛在既定“虛擬軌跡”上，實現(xiàn)智能運行。具體而言，通過在車輛上安裝慣性傳感器或角度傳感器等傳感器來檢測車輛的姿態(tài)、坐標等信息，增加前進方向上后車輪與前輪的軌跡重合率，減小轉(zhuǎn)向“內(nèi)輪差”，降低“視線死角”帶來的影響，從而保障其整體通過性和轉(zhuǎn)向性能，這是智軌列車的核心技術(shù)。 

    “軌跡跟隨控制技術(shù)’在車輛中依托‘多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)’來實現(xiàn)，在行進中，智能軌道快運列車第一軸沿路面的雙點標線（也就是虛擬軌道）前進，后面五軸使用控制算法跟隨第一軸前進，在行進中盡量使各軸行進軌跡重合。經(jīng)過彎道時，列車與路沿始終保持著固定的距離，其前進的形式與有軌電車一致。”中車株洲所副總經(jīng)理、總工程師，智軌列車項目組組長馮江華博士介紹說。 

上路行駛安全嗎？ 

       記者在現(xiàn)場看到，智軌列車長達30多米，絕對是馬路上的“巨無霸”，但它卻是一個靈活的“胖子”。列車的最小轉(zhuǎn)彎半徑為15米，當列車在轉(zhuǎn)彎半徑15米的彎道上運行時，12米大巴的通道寬度為5.8米，而智能軌道快運列車為3.83米，這樣的轉(zhuǎn)彎性能表明車輛具有很好的靈活性，可以在大多數(shù)的城市道路上通行?！皧W秘在于采用了多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使整臺列車轉(zhuǎn)彎半徑與普通公交車相當，且比普通公交車輛的通道寬度更小，這就解決了超長車身帶來的轉(zhuǎn)彎難題。同時，智軌列車采用類似高鐵的雙車頭設(shè)計，省卻了掉頭的麻煩?！瘪T江華博士說。 

       經(jīng)過十字路口時，通過對信號燈的控制來實現(xiàn)交叉路口優(yōu)先通行。同時通過采用軌道車輛的通信信號系統(tǒng)來實現(xiàn)車輛調(diào)度、到站、發(fā)車信息等的控制。如果車輛在未經(jīng)授權(quán)偏離虛擬軌道，或者有外部物體侵入車輛限界，周界監(jiān)控系統(tǒng)按實際需要進行報警提醒，同時采用技術(shù)手段避免事故發(fā)生，如：封鎖動力、緊急制動等。關(guān)鍵安全設(shè)備采用雙冗余設(shè)計，提高車輛安全性及可靠性。 

運營成本很高嗎？ 

       一提到列車，大家首先想到的可能就是高成本。事實上，智軌列車的運營成本很經(jīng)濟。此次展示的智能軌道快運列車為三節(jié)編組，長31.64米，寬2.65米，高3.4米。列車可以雙向行駛，最大載客人數(shù)為307人，滿載重量為48噸，最高運行速度為70公里/時；車輛采用低地板結(jié)構(gòu)（小于330毫米）方便乘客上下車。智軌列車標準配置采用電池方式供電，使用能快充的鈦酸鋰電池，總配電度數(shù)為170度，滿載工況電耗為４度/公里，具有行駛超過40公里的能力。10分鐘充電，可滿載續(xù)航25公里。由于采用膠輪模式，一方面噪音比之金屬輪軌摩擦大大較低，車內(nèi)噪音小于70分貝；另一方面爬坡能力高達13%，而傳統(tǒng)的有軌電車的爬坡度只有6%。 

        由于采用高鐵柔性編組的模式，智軌列車還能根據(jù)客流變化調(diào)節(jié)運力，可根據(jù)不同線路（中心區(qū)和新城區(qū)）、不同時段（比如早高峰期間）的具體運營情況進行靈活編組。通常3節(jié)編組的載客量可超過300人，與同區(qū)段的有軌電車大致相同；如果采用5節(jié)編組，則可超過500人。在大城市，可以作為軌道交通多元化、立體護體系的重要補充。在小城市作為交通骨干，在旅游風(fēng)景區(qū)，承擔(dān)特定區(qū)域交通運輸?shù)墓ぞ摺?/span> 

        智軌列車還具有輕軌、地鐵等軌道列車的零排放、無污染的特性，并支持多種供電方式。除此之外，與現(xiàn)有公交車相比優(yōu)勢也很明顯?，F(xiàn)有新能源公交車的使用壽命受電池影響僅為6~8年，智軌列車使用壽命達25年，是公交車的3~4倍。

與BRT比有優(yōu)勢嗎？ 

       就現(xiàn)階段而言，在城市快速公交系統(tǒng)中，BRT （Bus Rapid Transit）因為其專線行駛，運量大，速度快，已經(jīng)成為很多城市公交的首選。智軌列車由于其較大的運量，高峰期的疏散能力比BRT還要強，具體比較見下表：

造價成本怎么樣？ 

       據(jù)馮江華博士介紹，以智軌列車為核心運載工具的智能軌道快運系統(tǒng)具有建設(shè)周期短、基礎(chǔ)設(shè)施投資小、城市適應(yīng)性高、綜合運力強等優(yōu)勢特點，是兼顧運能與投資的中運量軌道交通系統(tǒng)解決方案。與現(xiàn)代有軌電車相比，智軌列車設(shè)計最高時速同樣為70公里，但因為不依賴鋼軌行駛，一條運行線的建設(shè)周期僅需一年，能快速投入使用。 

      馮江華為記者算了一筆賬，目前，我國地鐵造價約為4~7億元/公里，現(xiàn)代有軌電車線路造價約為1.5~2億元/公里，而“智軌”在與現(xiàn)代有軌電車運力相同的情況下，只需簡單的道路改造就能投入使用，整體線路的投資約為現(xiàn)代有軌電車的1/5。也就是說，與現(xiàn)代有軌電車相比，建設(shè)一條10公里的線路，“智軌”至少能節(jié)省10億元以上，可以說在成本上具有絕對優(yōu)勢。線路中可根據(jù)運營里程配置充電站，在20km以內(nèi)的線路中推薦采用首末站充電，降低建設(shè)成本。 

     ART在整個城市交通運輸系統(tǒng)中的位置與整體比較：

商業(yè)運營前景如何？ 

       從乘坐工具來說，現(xiàn)代城市公共交通系統(tǒng)主要由地鐵、輕軌、磁懸浮、有軌電車，各種型號的公交大巴等。近年來，國內(nèi)城市軌道交通出現(xiàn)了很多創(chuàng)新，但有的形式大于內(nèi)容，離真正的商業(yè)化運營還有較大距離，智軌列車市場前景如何？ 

       隨著智軌列車的下線，株洲市人民政府宣布，由株洲市匯聚各方資源和力量，為智軌列車量身定做的全國首條智能軌道快運系統(tǒng)示范線路也將正式進入實質(zhì)規(guī)劃階段，根據(jù)規(guī)劃目標，該條示范線有望在2018年投入商業(yè)運營。 

       事實上，株洲市政府的做法并不是單純?yōu)榱酥С直镜仄髽I(yè)的心血來潮，其背后有著合理的商業(yè)邏輯。與地鐵、輕軌、磁懸浮等交通工具相比，后者雖然運輸力強大，但成本巨大。公開資料顯示，北京地鐵4號線全長28.14公里，總投資145多億元，到了北京地鐵16號線，每公里成本已經(jīng)超過10億元。高昂的建設(shè)成本對于大城市來說成為巨大的財政負擔(dān)，對于中小城市不能廣泛應(yīng)用；與有軌電車、新能源BRT系統(tǒng)等來說，盡管后者建設(shè)成本較低，但需要專門的電力系統(tǒng)和專有道路配合設(shè)計，維護成本相對較大，且易受制于運行環(huán)境，不能較好較快的調(diào)配線路；與傳統(tǒng)公交系統(tǒng)相比，后者運輸能力限制等實際情況，無法滿足城市早晚運輸高峰階段需求。 

       根據(jù)統(tǒng)計，到2020年，隨著城鎮(zhèn)化進程的發(fā)展，全國將新增約80個百萬人口以上的地級市，但在整體城鎮(zhèn)化進程中，80%的中小城市因無法承受現(xiàn)有軌道交通裝備高昂的建設(shè)成本和漫長的建設(shè)周期，使用傳統(tǒng)的公共交通，導(dǎo)致城市擁堵 “城市病”。智軌列車的出現(xiàn)，在人們的公共出行需求與城市交通系統(tǒng)運力不足的矛盾日益突出的今天，提供了較為完美的出行選擇。其既集合了有軌電車無污染、速度快、大運量的優(yōu)勢，又吸收了傳統(tǒng)公交客車運營靈活、投入較低等優(yōu)勢，具有綜合運力強、建設(shè)周期短、維護成本低等優(yōu)越性。既可以作為綜合化、立體化交通解決方案的補充，也能夠作為地區(qū)交通解決方案的骨干；既能作為一線城市大運軌道交通的補充，也可作為二三線城市的客運主體，還能承擔(dān)新區(qū)到新區(qū)、中心到旅游區(qū)等特點線路的運輸，并能與現(xiàn)有的公共交通系統(tǒng)充分結(jié)合，打造地下、地面和空中的立體化交通網(wǎng)絡(luò)，為解決現(xiàn)代城市交通運輸難題提供全新的解決方式，具有非常好的發(fā)展前景。