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湖南株洲:“智轨”驶入城市道路

2017-10-26 来源:欣欣旅游网
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【导读】10月23日,在湖南省株洲市,一列由中车株洲所发布的智能轨道快运系统列车(简称“智轨”)平稳驶入市区神农大道,这辆智轨长达30余米、由三节车厢组成,与周围车辆对比鲜明。
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行驶在路面上的智轨列车。 郭立亮 摄

  智轨列车驶入站点。

  10月23日,在湖南省株洲市,一列由中车株洲所发布的智能轨道快运系统列车(简称“智轨”)平稳驶入市区神农大道,这辆智轨长达30余米、由三节车厢组成,与周围车辆对比鲜明。

  今年6月,智轨在湖南株洲首次亮相,这种融合了现代有轨电车和公共汽车各自优势的新型交通工具,具有无轨运行、建设成本低、运载能力大、节能环保等特点,不仅拓展了人们对于城市交通的传统认识,还为解决大中型城市出行难问题提供了全新选择。株洲市专门为智轨规划定制示范线路。

  乘客陆续上车。

  10月23日至27日,2017中国(湖南)国际轨道交通产业博览会暨高峰论坛在长沙和株洲举行。在23日召开的峰会平行论坛——“智能轨道快运系统技术与发展论坛”中,株洲宣布智能轨道快运系统示范线一期工程体验线完成基本建设,开始线路匹配测试与试运行。

  此次完成建设的智轨体验线全长3.1公里,为智轨列车示范线首期工程。体验线车道宽3.75米,布局在中央绿化带两侧。全程共设置4个中央岛式站台,布置于道路中央,上行线和下行线共用车站,站点间距约600至800米。站台整体长度达49米,其中14米为售检票区域。由于采用路中岛式站台,体验线乘车实行车下售检票模式,可大大缩减车辆停靠站等候时间。

  据了解,智轨示范线首期体验线经过一段时间试运行后,将于明年春节前后正式上线。株洲市还将启动示范线二期工程建设,全长约9公里,将与一期连接并形成环线。项目建成后,株洲市还将逐步推进“智轨”与常规公交、BRT对接融合,并与磁浮车站实现零换乘。目前,已有国内外70多个城市有意向与中车株洲所合作,建设智轨系统。

  有关专家表示,技术创新的同时必须兼顾管理创新,城市政府必须在在公安、交通、电力供应、城市规划等各领域进行高位协调,才能真正发挥智轨系统的效能。

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  关键安全设备采用“双冗余”设计

  作为一种公共交通运载工具,安全是首要标准。在试乘时记者注意到,智轨没有传统意义上的后视镜,取而代之的是车载摄像头。这是因为传统后视镜的可视范围较小,如果采用车载摄像头,可以消除更多视觉盲区。然而,如果车载摄像头出现问题怎么办?

  “智轨采用的是多视频检测系统,我们通过在车上增加视频检测点数的方式应对单点失效。列车装备有故障检测系统,一旦出现问题,系统会第一时间感知,并判断该故障是否影响行车安全。”中车株洲所研究院基础与平台研发中心系统技术部部长肖磊介绍,与此类似,智轨的关键安全设备都采用“双冗余”设计,当出现故障时,冗余设备或部件会介入工作,承担已损设备或部件的功能,从而提高车辆的安全性和可靠性。

  此外,列车采用视觉系统与信号系统融合的方式,运用无轨导向系统确保车辆按虚拟轨道安全行驶;如果车辆在未经授权的情况下偏离虚拟轨道,车辆将通过技术手段限制车辆运行;如果有外部物体侵入到车辆安全行驶范围内,周界监控系统会进行报警提醒,同时采用封锁动力、紧急制动等方式避免事故发生。在车辆设计上,研发人员在车身长度、碰撞性能、安全防护等方面都严格参照轨道交通车辆的相关技术标准。

  “虚拟轨道跟随控制”让列车身手更灵活

  智轨采用双车头设计,可以像高铁一样双向行驶,从而省略掉头的麻烦。记者发现,列车在行进过程中始终与路沿保持着固定的距离,在转弯时,无人驾驶车头内的方向盘也在转动调整。“列车沿着路面标线前进,后面的轮轴会根据轨迹跟随控制算法自动调整转向,这样可以有效减小内轮差。”肖磊告诉记者。

  普通车辆在路面上转弯时,内前轮转弯半径与内后轮转弯半径存在一定差值,使得前后车轮的运动轨迹不重合,因此,车身体积越大、长度越长,车辆的转弯半径和需要的通道宽度就越大,占用的道路资源也越多。智轨采用3节编组时,车身长度为32.64米、宽度为2.65米、高度为3.4米,为了让这个“巨无霸”身手更灵活,中车株洲所项目组自主研发出“虚拟轨道跟随控制”技术。

  在智轨上安装有惯性传感器、角度传感器等多种传感装置,用于检测车辆的姿态、坐标等信息。车载传感器实时将运行信息传送至列车“大脑”——中央控制单元,根据“大脑”的指令,列车通过“多轴转向系统”增加前进方向上各轴的轨迹重合率,最大限度减小转向内轮差,提升智轨的整体通过性和转向性能,使列车在牵引、制动和转向的同时,能够精准地行驶在一条“虚拟轨迹”上。

  “一般情况下,三节车厢的普通有轨电车的最小转弯半径约为25米,三节车厢的智轨可以达到15米,与普通公交车相当,需要的最大通道宽度约为3.83米,比普通公交车的通道宽度更小。”中车株洲所副总经理、总工程师,智轨项目组组长冯江华告诉记者。

  编组模式灵活 根据线路定制开发不同储能配置

  智轨采用柔性编组模式,可采用2节、3节、4节、5节等不同编组。当采用标准的3节编组时,列车可载客超过300人;采用最大的5节编组时,可载客超过500人,可有效解决普通公交车载客量小的缺陷。在大城市可以作为多元化交通方式的重要补充,在小城市可以作为交通骨干,在旅游风景区可以承担特定区域内的交通运输工具。“一般情况下,采用2—3节编组模式就可以满足日常的运载需求。”冯江华说,如果客流量大,可以减小发车间隔、增加发车倍数。智轨编组模式灵活,可根据客流量随时进行调整,还可以实现无线重连,即车厢之间无需物理连接,就可以实现无人驾驶同步。

  智轨具有轻轨、地铁等轨道列车零排放、无污染的特性。由于采用胶轮模式,噪音比全金属轮轨摩擦更低,爬坡能力也大大增加,远远高于传统有轨电车的爬坡能力。智轨采用储能电池充电,单次充电10分钟,可满载行驶25公里。这种充电效率是否能满足高密度的发车需求?对此,冯江华表示,此充电指标只是样车指标,研发人员会根据线路长度和充电设施设置等实际情况,定制开发出不同的车载储能系统。

  成本优势明显 可提供全生命周期服务

  目前,现代有轨电车线路造价约为1.5—2亿元/公里,智轨在与现代有轨电车运力相同的情况下,只需进行简单的道路改造就可投入使用,整体线路的投资约为现代有轨电车的1/5。也就是说,与现代有轨电车相比,建设一条10公里的线路,智轨至少能节省10亿元以上。在车辆的购置费用方面,一列有轨列车的售价约为2500万元,而同等运力的智轨为2000万元左右。假设一条10公里的线路使用10列智轨,仅购置费就能节省数千万元。与地铁、轻轨、磁悬浮等相比,这些交通运输方式虽然运力强大,但其建设成本也十分昂贵,并且随着城市规模的扩大,建设成本会越来越高。与新能源BRT系统相比,尽管其建设成本较低,但需要专门的电力系统和道路配套设计,维护成本相对较大,且不能灵活地调配线路。与传统公交系统相比,其运输能力无法充分满足城市早晚高峰时段的运输需求。

  “除了成本优势,我们还可以为客户提供整套的问题解决方案,包括线路设计、通信信号,以及车地联合等相关系统,我们可以提供全生命周期的服务,从而产生经济效益。”中车株洲所时代电气通信信号事业部技术中心产品经理陈杨告诉记者。目前,国内列车如BRT尚未采用轨迹跟随控制技术,转弯时占用车道面积大,易与其他道路交通运输元素发生碰撞;国外通过在路面上铺设磁石形成磁轨道,在车辆上安装GPS、传感器增加轨迹重合率,也存在转弯半径大、一次性投资大,以及线路固定等问题。

  据统计,到2020年,全国将新增约80个百万人口以上的地级市,但很多中小城市无法承受现有轨道交通装备高昂的建设成本和漫长的建设周期。从这一点而言,智能轨道快运系统具有建设周期短、基础设施投资小、城市适应性高、综合运力强等优势,具有良好的发展前景。目前,上海、广东、湖南、浙江、江苏、海南、陕西等地都在与中车株洲所进行接触,并表现出具体意向。

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