智能铁路在现代城市中的作用

杨敏杰

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

当今，全球城市景观正处于一个重大的转型之中，“智慧城市”是现代化都市竞相打造的目标。其中，智能公共交通网络将是智慧城市不可或缺的重要组成部分。本文将从尖端的机车车辆到数据收集和连接、可持续运营,以及乘客娱乐系统来介绍智能铁路在未来城市中的作用。

1 数据驱动的铁路

智能铁路最重要的特征之一是连通性。通过车厢和车站之间稳定的WiFi 或4G 信号进行数据连接，乘客可以在旅行中随时获取新闻信息，并实现工作和娱乐。同时，运营商可以通过利用数据传输，实时监控车辆运行状态，为列车提供预测性维护，为运营服务提供质量和保障。

从智能公交卡到无线扫描工具再到以乘客为中心的手机应用程序，交通数据使相关组织能够帮助人们实时管理客流和不断改进服务。

手机应用Moovit，就是一个很好的例子。Moovit 用户数量已经超过了1 亿人，用户遍布全球79 个国家、1700个城市。在2016 年8 月里约热内卢奥运会期间，Moovit 与里约热内卢市政府建立了合作关系，为当地600 万居民、100 万游客和11300 名运动员提供了优质服务（见图1）。

图1 Moovit 手机应用界面

该应用程序可以帮助游客和运动员随时掌握到奥运场馆的最佳路线，最大限度地减少高峰时段的干扰。同时，即使在城市中有2000 条路线发生变化的情况下，该款APP 也为当地公共交通系统提供了可靠的导航服务。在整个奥运会期间，为当地交通提供了多达350 万个警报提示。

2 通过交通重塑城市

随着人口的增加和人口流动的改变，我们的城市和交通网络的结构将不得不重新设计。这就是“微型中心”兴起背后的想法，这是一种人口分布的新概念，目前在密集的城市空间被开创。

例如，在过去30 年中，法国的平均通勤距离增加了63%，因此，该国目前正在测试城郊微型中心（位于巴黎以外的塞纳圣丹尼斯和巴黎萨克利），这些中心将住宅和工作场所集中在同一空间。

据项目背后的大巴黎公司（Société du Grand Paris）介绍，这种新模式的一个产品是大巴黎快速交通系统，这是专门为“重新设计居住空间”和“遏制城市蔓延”而建造的。

该项目涉及建设一个覆盖4 条新增线路和68 个全新互联车站的自动地铁系统，每天为200 万乘客提供服务。2016 年6 月中旬开始施工，预计将持续到2030 年。

大巴黎快速交通系统不仅将挑战传统的城市交通思维方式，而且旨在将车站转变为通勤、购物、生活和工作等多功能集于一体的综合场所（见图2）。

图2 大巴黎快速交通系统规划图

3 以气候为中心的铁路网

目前，全球城市在以惊人的水平发展，在这过程中，智慧铁路不仅仅为繁荣的社区提供日常服务，还需要承担部分责任，以减少空气污染和危险排放。因此，可持续发展将是先进铁路系统的核心部分。智利圣地亚哥地铁（Metro de Santiago）就是这样一个例子，拉丁美洲第二大地铁系统宣布从2019 年开始，将有60%的能源来自太阳能和风能项目。作为首都最大的能源消耗系统之一，圣地亚哥地铁能源利用的转型，被认为是国家气候行动目标的转变（见图3）。

图3 为圣地亚哥地铁提供电力的光伏发电场

印度喀拉拉邦（kerala）也有类似的计划。2018 年6月，高知地铁（kochi metro）宣布，其四分之一的电力供应将来自太阳能发电系统。高知地铁的22 个车站都将安装屋顶太阳能发电系统。

目前，德里和孟买是另外两个使用太阳能的著名地铁系统，印度2017-2018 年的预算包括，作为政府1000兆瓦太阳能任务的一部分，计划用太阳能为大约7000 个火车站供电。在墨尔本也有类似的举措，市政府提议在维多利亚州北部建造大型太阳能发电场，为该市的电车提供电力。英国也在最近公布了一项研究结果，研究在轨道沿线安装太阳能电池板，为该国的电动火车提供电力的可行性。

4 适应危机

尽管数据驱动的预测性维护至关重要，但有时无法避免信号中断和紧急情况。

2017 年8 月至9 月，飓风“厄尔玛（Irma）”袭击了加勒比海和美国东南部，造成102 人死亡，损失超过620 亿美元。由于基础设施遭到洪水破坏，铁路服务受到严重影响（见图4）。

图4 遭到洪水破坏的铁路和车辆

但在适应能力和恢复能力方面，CSX 运输公司在飓风袭击该地区数小时内重建了铁路服务；美国东南部的铁路服务及进出佛罗里达北部的服务在24 小时内实现了恢复，一周时间使得遍及该州绝大多数地区的铁路服务恢复了正常。风暴过后，CSX 运输公司一直积极通过慈善捐款和实物捐助帮助社区和个人恢复。通过以上事例，说明了铁路在社区中的作用可以超越日常通勤。

同样，在英国，在一次恐怖袭击中，3 人开车撞上行人并刺伤路人，造成7 人死亡。突发情况下，伦敦交通局采取一系列紧急措施，使得在不到30 小时的时间内重新开放伦敦桥火车站，解决了上下班高峰期的交通问题，因此而受到表彰。

5 无人驾驶系统

目前，至少从技术角度来看，符合绝大多数智能铁路标准的技术是无人驾驶地铁。

Wavestone 在全球范围内的26 个网络中确定了40条无人驾驶线路，而国际公共交通组织（UITP）统计了55条无人驾驶线路，其中包括轻轨系统（LRV，Light Rail Vehecle）、自动导向系统（AGT，Automated Guide Transit）、载客量低于100 人的列车及磁悬浮技术等。

根据UITP 的数据，到2025 年将有2300 公里的无人驾驶地铁线路投入运营，而现在只有800 公里左右（见图5）。

图5 青岛造无人驾驶列车驶向新加坡

无人驾驶系统发展迅速有如下三个方面原因：首先，与现代城市集成度较高。由于无人驾驶的系统往往是较新的，设计时充分考虑了和现代城市环境的集成性，因此，无人驾驶系统和城市融合集成性比较好。其次，可以更灵活地运营。因为自动驾驶解决方案可以快速适应可用容量，因此在运营过程中可以更加灵活多变。第三，系统安全高效。由于无人驾驶地铁消除了许多由人为失误造成的风险和延误，因此这意味着列车可以安全运行，间隔时间更短。

如今，81%的无人驾驶地铁线路位于人口超过50 万的城市，Wavestone 报告中排在首位的城市有巴塞罗那、哥本哈根和迪拜。预计到2025 年，亚洲和欧洲将分别占无人驾驶地铁里程的33%和30%，其次是中东，将占25%。

6 娱乐列车

德国铁路运营商DB（Deutsche Bahn）开发了一款“创意火车”（IDEENZUG）。该列车为双层设计，列车配置有平板电脑支架和隐私舱、一辆餐车、一个家庭区域、一个配有健身自行车和虚拟教练的健身工作室，以及一个游戏机和供年轻乘客玩的区域。这辆与30 家工业和技术制造商合作设计的IDEA 列车被称为“未来的通勤列车”（见图6）。

图6 IDEENZUG 列车内部布局图

就目前的情况来看，虽然很难找到一种服务涵盖了构成智能铁路真正愿景的所有要素，但是，智慧铁路的概念在很大程度上仍然是令人向往的，也不意味着这种理念遥不可及。现在的铁路每天都在进行着无数创新性地调整和改进，无论是技术上的、基于数据的还是以设计为中心的，这些都是为了改善乘客体验，这就使我们向着智能铁路的目标更近了一步。