无人驾驶、多车协同、深度集成……以数字化、网联化、智能化为主线，科技创新正在赋能我国交通运输发展。

“在碳减排和碳中和的背景下，交通领域节能降耗迫在眉睫，通过技术创新，实现基础设施智能化、运营管理方式智慧化是重要举措。”北京交通大学电子信息工程学院副教授孙绪彬近日在接受《明升中国app报》采访时说。

无人驾驶，让交通更高效

从地铁到高铁，当前我国城市轨道交通和高速铁路部分线路已实现无人驾驶。

2017年底，北京地铁燕房线载客试运营，这是我国第一条自主研发的全自动运行示范线路，标志着明升中国成为世界上第四个拥有轨道交通全自动运行技术的国家。

2019年底，京张高铁通车，首次采用北斗卫星导航系统，实现了高铁列车有人值守的无人驾驶。从百年前京张线“零的突破”到世界最先进水平的京张高铁，见证了明升中国综合国力的飞跃。

“无论是有人驾驶，还是无人驾驶系统，保证安全是第一位的。”在近日举行的2021年北京地区广受关注学术成果手机版会“自动化及人工智能领域”专场活动上，孙绪彬说，“不要担心无人驾驶没有司机，从北京市轨道交通指挥中心到线路调度中心、从信号到车辆等各专业部门，实际上有很多双‘眼睛’在关注乘客的安全。”

据了解，燕房线列车每节车厢都有两个摄像头，能够无死角拍摄，线路上每隔200米会有一个摄像头，一列车大约有1万个点位的信息在实时上传，保证控制中心能够实时掌握车辆状态及线路状况。

同时，如果地铁列车自动防护装置（ATP）检测到系统故障或前方障碍物，会主动地停车，排除故障后继续运行。如果车辆出现问题，也会采用应急方案把车驶出区间，保证乘客的安全。

孙绪彬表示，无人驾驶能大大降低运营成本。如燕房线无人驾驶列车不再需要司机确认乘客上车、瞭望前方有无异常、关门、启动列车，无人驾驶执行这些任务只需要一两秒，是有人驾驶的1/10，全程9个车站一天下来节约的时间相当可观，可以用更少的车去完成更多任务。“目前大部分地铁运营都处于亏损状态，需要政府补贴，降低成本有助于地铁可持续发展。”他说。

像燕房线一样，未来北京其他新建的地铁3号线和12号线等线路也将采用无人驾驶技术。孙绪彬表示，这些新线路客流密度预计比燕房线大，这也为无人驾驶技术提出了更高的要求，期待无人驾驶技术能够应用于更多的地铁线路中。

不过，即使不能满足无人驾驶条件，孙绪彬表示，现在列车大都装有ATO系统（列车自动运行系统），主要功能包括列车加速、巡航、减速、精确停车以及停车后自动开启车门和站台安全门等。

“有了ATO，可以人机配合，比如司机在客流量较多时就负责关门和发车的任务，保证乘客上下车的安全，并且承担应急处置的任务。”他说，随着自动驾驶技术的日益成熟，将为后续节能技术的应用奠定基础。

多车协同，助力制动能量循环利用

城市轨道交通历来是城市基础建设的耗电大户，在碳达峰、碳中和的目标背景下，城市轨道交通的节能降耗呼唤着更先进的技术和方法。

制动能量的处理和回收正是这样一种先进的节能方式。制动能量回馈，又称“再生制动”，通俗来说就是刹车发电。“目前很多汽车都具备再生制动能量的功能，列车也是如此。”孙绪彬说。

据介绍，目前再生制动利用方式包括超电容储能、飞轮储能、逆变器能量回馈等不同方式。如果不加再生制动能量利用装置而是通过电阻耗散掉，这不仅造成电能浪费，还会带来隧道温升，加重通风系统负担。因此，可以通过超电容或飞轮储存列车制动时的能量，需要时再把能量反馈给牵引列车；也可以通过逆变器将制动能量回馈到电网里，供其他设备使用。

“但如果采用再生制动能量利用设备，就要投入成本，安装以后还需要后期运营维护，对于地铁公司来讲有经济负担。如果把能量返回直流电网供其他列车使用，这样就不安装其他设备。如果已经安装了超级电容等其他储能或逆变设备，本团队所开发的节能算法也可以减少设备的启动次数或负荷，使其延长寿命，从整体上降低地铁公司的运营成本。”孙绪彬表示。

为此，他与团队正在聚焦基于多车协同的地铁列车节能控制方法。当单个列车制动时，其他列车可通过牵引吸收再生制动能量，通过多车协同，在列车之间把这部分能量利用掉，降低从供电网络吸收的能量，降低列车运营能耗与成本。

“多车协同消纳制动能量不用额外增加设备，不占用场地，软件维护起来比较方便，我们期待节能效果能达到5%~10%。”孙绪彬说。目前他所在的团队已经获得了多项发明专利授权，已经和京港地铁和济南地铁等地铁进行了沟通，多家地铁公司表示期待应用该项节能技术。

根据“十四五”规划，未来30年我国将加快建设交通强国。在孙绪彬看来，建设更安全、高效、绿色现代化的综合交通运输体系，需要进一步通过技术和方法创新实现交通基础设施智能化，提高运营管理的智慧化水平。