2019年5月26日,悉尼開通了無人駕駛地鐵(西北線),這是澳大利亞首條無人駕駛地鐵。
作爲悉尼海港大橋項目後澳大利亞最大的交通樞紐工程,悉尼西北線自開工之日起便備受業界矚目。這條耗資83億澳元(約合398億元人民幣)的線路是澳大利亞最大的公共交通工程悉尼地鐵網絡的一部分。下一階段,這一線路還將延伸至悉尼市中心和西南部地區。項目在2024年竣工通車後,將徹底改變悉尼西北區的交通面貌和市民的通勤效率,給這座南半球最大的城市帶來深遠的影響。
無人駕駛地鐵開通不久,我親身去乘坐了一回,親身體驗了一把乘坐無人駕駛地鐵的滋味。我從車市活(chtaswood)登車,坐到悉尼西北遠郊的勞斯山(Rouse Hill),總長36公裏,單程運行時間近40分鍾。
與悉尼現有的雙層列車不同, 無人駕駛地鐵是單層車廂,車廂內的座椅爲左右各一豎排,六個車廂最多可載滿1152位乘客。車廂內每個站台都安裝了玻璃屏蔽門,在地鐵到達和離開的時候自動打開和關閉,可以保護乘客在地鐵未到達時的安全,不用擔心手機、錢包等物掉下站台,更不用擔心乘客失足跌落下去!
整個地鐵系統都是高度自動化的,從每天第一趟車出發到最後一個乘客下車,中間基本不需要人工幹預。運行安全則由沿線1000多個CCTV攝像頭、每輛車上38個攝像頭以及數不清的傳感器來保證。
車廂內各類標志清晰,座椅幹淨,可觀看電視節目。報站系統先進,在列車車門上方有實時動態運行圖,還有語音提示,乘客可以更加方便地知道列車運行所在位置。大概不是上下班高峰期的緣故,乘客不多,上下有序。
全長36公裏的線路,除了Chatswood和North Ryde相距6公裏以外,其余沿線的站點間距爲2公裏,基本上每站只需要兩分鍾就可以到達。
地鐵無人駕駛的難處在于車門的精准控制。列車在進站時,傳感器要能讓列車每次都一步到位地對准車門,需要傳感器的標識物安裝得非常到位,否則就會出現列車前後反複倒車“找門”的情況。一般成熟運營的無人駕駛地鐵都不會再出現故障,故障大多出在系統剛剛安裝的頭幾天。這是因爲相關感應設備的安裝不夠精准。而因爲地鐵都是正線停車,所以一列車在原地倒車“找門”,就必然導致後續列車被紅燈堵住沒法進站,然後連鎖反應導致全線大面積晚點。此外,由于無人駕駛的地鐵是沒有駕駛室的,列車上就一兩個安全員,所以當列車遇到“找不到門”的情況時,沒人能夠“施予援手”,只能讓電腦自己慢慢修正。
從一年多的運行實踐看,乘客擔心車門開啓位置是否精准,上車時會否被車門夾住,隧道內臨時停車怎麽辦,萬一臨時停車還滅了燈怎麽辦等問題還沒有在這條無人駕駛地鐵線路發生過,但願永遠也不會發生。
據悉,中國通號卡斯柯公司參與了該項目信號工程的建設,爲其提供由卡斯柯自主研發的、安全等級達到SIL2級、自動化程度達GoA4級的全自動無人駕駛列車自動監控系統FAOTS。這是繼香港南島線之後,卡斯柯無人駕駛産品在發達地區的又一個成功應用,並被悉尼地鐵譽爲“世界領先”。
卡斯柯爲悉尼西北線提供的FAOTS系統是一款集中化的列車全自動監控系統,是卡斯柯專門針對海外市場特點而研發的産品,其特點是以中心控制爲主,增強中心級設備,不再設置車站設備,從而使系統更加便于維護和進行故障處理。同時,該套系統還集成了最新的區間入侵檢測、智能化列車區間運行監視和區間失電檢測等衆多一體化功能,並可根據列車工況和運行速度,開啓不同的通風模式,智能化程度更高。
搭載了這套系統後,悉尼西北線不僅可實現對列車的自動喚醒、自檢、自動出庫回庫、正線運行、自動洗車以及存車休眠等各種工況的全自動化管理,還可以實現對線路故障情況下的降級運營支持。一旦有人員入侵區間,系統即可通過門控或攝像頭的監控識別,自動驅動列車鳴笛、降速和打開車燈等;而一旦遭遇區間失電,系統則立刻反應,將失電對正在行進中的列車影響降到最低。
其實,無人駕駛的概念早就産生,産品也早已出爐。Google的産品已經測試了十幾年。近年來人工智能、大數據等技術的快速發展,加快了無人駕駛技術的發展。
不過,無人駕駛汽車喊了很多年,推進的速度很慢,大概是因爲公路的狀況太複雜。在公路上跑的有大型貨車,有小型的私家車,有酒後駕車,也有各種狀況的司機,到目前爲止,只有人類的大腦能夠處理如此複雜的交通狀況,而人工智能系統面對一些突發狀況常常難以應對。
2018年3月,Uber的一輛自動駕駛汽車在美國亞利桑那州Tempe市撞死一名行人。這不是自動駕駛汽車的首次致死事故,但卻是導致行人死亡的第一起事故。此後Uber停止了所有的無人駕駛技術測試,美官方也對此次事故進行了調查。官方文件顯示,在Uber的無人駕駛汽車而發生車禍前5.6秒時車輛就已經檢測到了行人,但是系統把她錯誤識別爲汽車。
在車禍前5.2秒,汽車的自動駕駛系統又把她歸類爲“其他”,認爲她是不動的物體,並不妨礙車輛行駛。之後系統對物體的分類發生了混亂,在“汽車”和“其他”之間搖擺不定,浪費了大量寶貴的時間。車輛未能及時采取刹車措施,最終導致事故發生。此外,Uber當時禁用了這個測試車輛的緊急制動功能。而且更無語的是,當時車輛上乘坐的Uber安全員正在用手機觀看電視節目,錯失了最後的避險時機。
據報道,在2018年3月發生致死事故前的18個月裏,Uber的自動駕駛汽車共發生過37起撞車事故。
這就是爲什麽Google要花費十幾年的時間來收集數據、做技術改良。相比之下,火車的路況就比較單一。
實踐證明,無人駕駛火車比無人駕駛汽車容易推進。世界上第一條無人駕駛地鐵是1983年5月開通的法國裏爾地鐵一號線。裏爾地鐵是采用VAL系統,VAL即“自動輕級車輛”之意,特點是采用了膠輪列車及路軌系統、全自動無人駕駛中央導航列車及安裝有自動開關站台門的車站。列車在運行中,由于各種原因造成局部障礙時,電腦能合理地進行調整,迅速恢複正常的運行秩序。一旦發生故障,控制中心的遙控員可令列車減速或停車,並可在幾秒鍾內根據有關技術數據進行檢查,以判斷故障性質和確定解決方法。列車間隔短時化是地鐵現代化的重要標志。裏爾地鐵高峰時,列車間隔時間只有72秒鍾。
在澳大利亞開通無人駕駛地鐵之前,已有法國、日本、美國、德國、意大利、新加坡、韓國、阿聯酋和中國等國的近40個大城市開通了無人駕駛地鐵,且都是采用無人懸浮駕駛子彈頭列車。無人駕駛地鐵線路最長的三個城市分別是新加坡(82公裏)、迪拜(80公裏)和溫哥華(68公裏)。
中國第一列無人駕駛地鐵2013年在香港地鐵上線,2014年8月上海軌道交通10號線實現無人駕駛,2016年底,香港地鐵南港島線正式啓用,標志著中國開始進入無人駕駛地鐵的時代。2017年開通的北京燕房線和2018年開通的上海地鐵8號線都是無人駕駛地鐵。
從技術上說,無人駕駛列車可以細分爲四個級別:
GoA1級:在ATP防護下的人工駕駛。由司機控制列車的啓動、運行、停止、開關車門,以及對突發情況進行處理。
GoA2級:半自動駕駛。司機控制列車運行,開關車門及應對突發情況。但列車的啓動、停止爲自動化。
GoA3級:無人駕駛。但列車配備一名隨車人員,控制車門的開關及應對突發情況。列車的啓動、停止爲自動化。
GoA4級:無人駕駛,列車的喚醒、啓動、停止、車門開關及應對突發情況全部自動化,無任何人員參與。
全自動無人駕駛模式指的是完全沒有司機和乘務人員的參與,車輛在控制中心的統一控制下實現全自動運營,自動實現列車休眠、喚醒、准備、自檢、自動運行、停車和開關車門,以及在故障情況下實現自動恢複等功能,包括洗車也能在無人操作的情況下完成。
全自動無人駕駛火車完全普及,面臨哪些需要解決的問題?
首先,技術統籌。無人駕駛對系統的要求非常之高,對車輛系統、信號系統、通訊系統以及障礙物的自動檢測能力等,以及特殊情況下區間疏散、救援方式都提出了更高的要求,需要全系統之間更良好的協同作用。無人駕駛火車所用到的基礎技術,如感應器、傳感器、自動刹車等等技術已經非常成熟,現在需要人工智能系統把這些技術統籌起來。在無人駕駛列車正式運行之前,並且需要由第三方機構進行獨立的全系統集成性安全評估。
其次,法律、政策和倫理問題。無人駕駛不單純是一項技術,它涉及到方方面面,說它是一個體系更爲准確。一台無人駕駛的交通工具,不僅需要高精度算法、自動控制和感應器等技術的支持,還需要運行環境的打造和政策保護,甚至要面對倫理上的困境和迷惑,非常複雜。全面普及無人駕駛技術,這不僅僅是交通部門或鐵路部門的事情。一種新技術的普及勢必會帶來大量的社會變革。鐵路部門的工作在中國被稱之爲鐵飯碗,如果無人火車普及,連同司機及其培訓産業,爲司機們服務的後勤(包括做飯的廚師)等等都會失業,從而形成大量的社會不穩定因素。
其三,民衆的接受程度。對新生事物,人們自然都會産生懷疑甚至恐懼的心理。要知道,相比于飛機、輪船甚至汽車等交通工具,可以說,火車是地球上最安全的交通工具,沒有之一。但火車一旦出現事故,傷亡程度將遠超一輛汽車的事故狀況。無人駕駛技術的普及需要民衆的廣泛認可和接受。澳大利亞的做法就是先用無人貨車運輸煤礦,從16個不同的地方運煤出來,幾年的時間下來,尚沒有出現事故。這種辦法雖然有效,但是需要足夠的時間和數據。
綜觀科學技術發展史,任何一項新興科學技術的發明與應用都經曆了曲折和磨難,都不是一帆風順的。無人駕駛技術能使列車整個運行過程實現全自動控制,使得車輛按照接近優化的運行曲線進行運營,達到節能環保的目的。同時,列車不設駕駛員,也節省人力成本。此外,全自動化運營也避免了人爲操作失誤導致的運營故障。因此說,無人駕駛技術有著顯著的優點和強大的生命力。我們堅信無人駕駛技術一定會更加成熟,無人駕駛火車及其他交通工具一定會在世界範圍內逐步得到普及,人類的未來將更加美好!