懷念舊版
01
重點媒體聚焦我校自主研發世界首套兆瓦級混合儲能裝置
02
我校舉辦全國鐵路系統接收2021屆畢業生校園招聘會
03
2020北京國際城市軌道交通人才高峯論壇成功舉辦

媒體交大

您當前的位置: 首頁 > 媒體交大 > 正文

時間:2020-10-22 來源:北京日報 作者:任敏 袁芳

北京日報整版:為軌道交通換“腦”

郜春海在仿真測試平台上工作

黑白的畫面中,兩列火車噴着白煙相向而行,因游擊隊員扳動了道岔,兩車相撞,日本侵略者損失慘重……40多年前,電影《鐵道游擊隊》的經典一幕,竟讓一位少年萌生了投身鐵路事業的志向。

少年名叫郜春海,來自江蘇農家,1989年,他如願考入北京交通大學鐵路信號與控制專業,1993年畢業後留校任教。2002年,一次受刺激的談判,讓這位青年教師燃起鬥志,要打造國產軌道交通信號控制系統。從北交大的實驗室到四通八達的地鐵一線,從校園裏的科研團隊到成立創業公司,從攻克一個個科研項目到拿下多項行業“首研”技術——20多年來,郜春海帶領團隊在軌道交通信號系統領域闖出一片天地。他創辦的交控科技股份有限公司也實現飛躍,去年成為首批登陸科創板的公司之一。如今團隊正在儲備第5代城軌信號系統,引領技術發展方向。

“全世界八成軌道交通建設在中國!”郜春海格外珍惜這來之不易的機遇,他説,“我們必須不斷研究新技術,孕育新項目!”

不能“花高價受洋罪”

要想保證地鐵安全、平穩、高效地運行,一套名為CBTC的系統至關重要。CBTC,即基於通信的列車運行控制系統,它被譽為軌道交通智商最高的“大腦”,可以保障列車以最小安全間隔距離運行,達到最大的運輸能力,保證列車運行安全。

但在20年前,國產CBTC系統尚屬空白。當時,北京乃至全國98%以上的新建或改造軌道交通線路均採用從國外引進的CBTC系統。

2002年,郜春海受邀參與北京地鐵與國外供應商的一個項目引進談判,面對價格過億的CBTC系統,他提了很多問題,場面卻一度尷尬,“外國專家想回答的時候就講兩句,不想回答的時候就説技術保密,弄得我們根本談不出什麼東西。”

當時,國外的系統不僅價格高,運行維護成本也高,一個零部件壞了就要修個一年半載,小小一個修改都可能漫天要價。郜春海不服氣,“有什麼了不起?不就是做了一套系統嗎?只要有機會,我一定把它幹成!”

機會很快來臨!2004年,北京市科委響應國家自主創新戰略,啓動以北京交通大學、北京市地鐵運營公司等單位為核心的“基於通信的城軌CBTC系統研究”,從而拉開了CBTC自主創新的序幕,郜春海是項目研發技術負責人之一。

攻關之初,舉步維艱!最難之處在於,國外搞技術封鎖,沒有他山之石。怎麼辦?郜春海回憶,“我就帶着蒐集上來的所有信息,一個人跑到香山旁邊的一個小度假村,閉門鑽研,等思路差不多捋順了,再回來跟大家分享。”將近一年的時間裏,他的科研靈感源源不斷地從香山傳遞到研發團隊的大本營,成為引領團隊前行的指示燈。

CBTC包括列車自動防護、列車自動運行、列車自動監控等多個子系統。郜春海劃好分工,並提出具體要求,指揮不同的技術團隊開展攻關,遇到難題就邀請專家開講座答疑解惑。

師從郜春海讀研的張強當時負責列車自動運行子系統,系統到底能不能研發出來,他心裏也沒底。郜春海的指點很有策略,他讓張強先看文獻做調研,之後拿出報告提出方案,幾番修改之後,再嘗試工程化,並一步一步提出“讓車跑起來”“讓車在一定精度停下來”“讓車舒適地停下來”等循序漸進的要求。

因為沒有他人經驗可供參考,團隊的策略是以時間換進度,不斷試錯。“別人一天工作6個小時,我們可能要工作16個小時,就是不斷研發、試錯,再改進,畢竟我們也不可能比別人聰明多少。”郜春海説。

同樣留校參與技術研發的北交大研究生劉超記得,“那會兒除了開會,就是寫代碼,經常加班到深夜兩三點。”郜春海自己也很拼,類似5天出差7個城市的行程,是常有的事兒。

靠着這股拼勁兒,團隊很快迎來收穫:

2007年,攻克CBTC全部技術難點;

2008年,在大連快軌3號線上建成首條國產、自主知識產權的CBTC中試線;

2009年,郜春海帶領核心團隊“下海”,成立北京交控科技有限公司(現更名為交控科技股份有限公司,簡稱“交控科技”);

2010年底,北京地鐵亦莊線、昌平線順利開通,標誌着交控科技的CBTC核心技術實現實際工程應用,使我國成為亞洲第一個、世界第四個掌握該項核心技術並開通運用的國家,打破了外國的長期技術壟斷,填補了該領域空白,實現了信號系統的進口替代。隨着國產CBTC的問世,國外產品也降價三分之一。

實現全自主無人駕駛

無人駕駛的列車,猶如鋼鐵巨龍,在軌道上飛馳,早上定時“醒來”,晚上自動“休眠”,行駛途中還能按時運營、精準停車、自動開門……將近10年前,這樣的圖景就在郜春海腦海中盤桓。

2017年12月30日,這一切變為現實!當天,北京首條全自主無人駕駛地鐵線路燕房線正式開通運營,成為獨領風騷的頭條新聞,而支撐該線路最為關鍵的全自動運行系統(簡稱FAO,俗稱“無人駕駛”),正是交控科技研製的成果。

劉超回憶,雖然正式立項始於2011年,但公司成立沒多久,郜春海就提議,要儲備無人駕駛系統相關的技術。一開始,也曾有人質疑:中國人那麼多,有必要搞無人駕駛嗎?有人擔憂,以機器取代人工,那得損失多少就業崗位?

於是,郜春海一有機會就去演講,經過不斷努力,才推動了FAO的立項和研發進程。

研製FAO,難度又上一個台階,幾十個專業、幾百個節點、幾十萬條數據,如何將這樣一個看似不可能完成的巨型工程層層分解為可執行的任務?沒人知道答案。

張強當時擔任燕房線FAO項目的技術經理,他解釋,過去在有人駕駛背景下,每個專業各司其職,且有先例可循;而無人駕駛背景下,情況大不一樣,我們研發的全自動運行系統要充分實現車輛、綜合監控、站台門、廣播、旅客信息、車庫門等各相關領域的整合及優化,再由信號系統作為總牽頭,“光是想清楚思路,就花了兩三個月,白天開大會討論,晚上各個專業繼續開小會。”

關鍵時刻,郜春海又有驚人思路。他提出,把這個巨型系統切割為幾十個大場景、幾百個小場景,之後採取基於場景的正向設計方式,逐一確定在各個場景中,相關係統起到什麼作用、如何與其他系統配合等。

“這思路太妙了,猶如庖丁解牛一般,把所有環節串聯起來,讓我們豁然開朗!”劉超感嘆。

最終,交控科技以場景和運營規則為主線,設計出41個全自動運行場景,其中包括列車喚醒、列車休眠、自動調車、洗車、清掃、回庫等正常場景,以及緊急呼叫、車輛火災、雨雪模式、障礙物脱軌檢測等異常場景,每個場景都有對應的自動解決方案。

有專業人士指出,後來出現的無人駕駛系統也基本沿着這個框架開展,這也從一個側面印證,交控科技的研發思路具有行業引領性。

目前,交控科技的FAO已經中標北京17號線、北京19號線、武漢5號線、南寧5號線、濟南R2線、深圳14號線、北京11號線、蘇州6號線等。

2019年9月,北京大興國際機場線正式開通運營,它採用交控科技自主創新研製的互聯互通全自動運行系統,速度可達160公里/小時,時速比傳統地鐵提高一倍,系全球最快的城市軌道交通全自動運行線路。更值得一提的是,該線路實現了兩種不同信號系統在同一線路上共線運行,有利於共享資源、緩解換乘壓力。

創立“透明廚房理論”

與一項又一項技術突破相比,郜春海同樣看重管理創新。這源於23年前,他出國訪問時的一次見聞。

1997年夏,在一家國外公司學習交流,郜春海發現了一個奇怪的現象,“為什麼他們的員工該休假時就休假,其他工作人員只需要翻翻工作流程表,立刻就能無縫接手?”

三個月時間裏,他找到了答案。原來,在西門子,從設計研發到生產管理,都有科學的專業分工,每個崗位上的工作都按照嚴格的流程進行。“我那時真正理解了什麼叫工業化,還有如何做工業化。”郜春海頓悟,原來,工業化的精髓其實就是一套管理流程,一套制度。

回國後,郜春海開展了基於風險控制的全生命週期安全管理體系研究,並在此基礎上完成了碩士論文。創業之後,他把這套管理方法用於CBTC系統的研製,除了推行流程化管理,利用“分解法”拆分任務,他還堅持引入風險性設計。

2007年,CBTC的核心技術攻克之後,研發人員又花了近10個月的時間進行系統的風險性設計,共整理了250個大風險,並逐一研究解決之道。郜春海還引入英國勞氏鐵路公司對CBTC信號產品進行安全認證,在他看來,這是推廣和應用產品的“護身符”,勞氏公司對CBTC信號產品的全過程進行了3年的安全審核後,頒發了安全證書,這也是國內第一個獲得的“自主CBTC系統產品SIL4級的獨立第三方安全認證”。

風險性設計、流程化管理,加國際化認證,組成了郜春海的“現代透明廚房理論”,在軌道交通信號控制領域的研發征途中,這套理論成為他和團隊攻關的重要“利器”。

引領“互聯互通”創新

在充滿機遇與競爭的軌道交通領域,交控科技的核心競爭力何在?已擔任交控科技副總裁的劉超認為,這源自公司的核心理念,所有的技術應用都要為助力乘客安全便捷出行服務。如今,交控科技利用技術提升乘坐體驗的部分項目已在北京地鐵率先開試。

今年,不少市民發現,一塊酷炫的“魔屏”驚現6號線,原本毫無存在感的透明車窗,悄然升級為科技感十足的大屏幕,列車起步後,屏幕便會顯示到站信息和路網圖;列車到站前,車站的三維示意圖以及出口、電梯和廁所等一一呈現。這是由北京地鐵聯合交控科技等共同研發的“首都智慧地鐵”科研項目智能列車乘客服務系統的一部分。

再比如,在北京,常坐首都機場線的市民肯定有這樣的體驗,儘管機場兩座航站樓位於Y字形的頂部,也各有直通市區的軌道,可是按照目前的列車運營線路,想要到達T2航站樓,必須先拐到T3航站樓停靠,而想要從T3航站樓返回,也必須先繞到T2航站樓,體驗感和效率不高。

劉超透露,他們正在開展的研究中,計劃設計一個虛擬連掛的控制系統,能讓兩列車虛擬連接,到了Y字形軌道的分叉點,使之分身,奔向兩個航站樓,返程時再度合體,這種虛擬聯網的方式未來如果大範圍推廣,將大大提升老線的運行能力。

曾經一度,北京地鐵5號線頻頻發生信號故障。不過,這種情況今年已有所改善。原來,交控科技對5號線進行了信號系統提升,他們提出了“無感改造”的概念,即在不耽誤運營、不影響乘客出行的前提下,悄然改造。目前5號線列車上的車載設備已完成升級,新的設備可捕捉原來老系統的信號,項目還預留後續升級至CBTC的條件。劉超説,為了儘量降低給司機帶來的變化,駕駛室人機操作界面與原來也保持一致。

他認為,5號線可以算是老線成功改造的範例,未來這樣的“無感改造”還將推廣至更多老線。

郜春海另一個主張和大手筆是,推動軌道交通信號系統實現互聯互通。實現互聯互通,通俗而言就是要給不同線路“搭橋”,改專車跑專線為共享線路、跨線運行,對於乘客而言,最大的便利是免去換乘之苦。但放眼全球,這仍是一個世界性難題,涉及信號系統制式不兼容、調度孤立等多層面因素。

自2015年起,依託重慶軌道交通互聯互通國家示範工程,交控科技與其他三家廠商共同完成了互聯互通標準的制定,並開啓室內交叉測試工作。今年9月18日起,重慶軌道交通環線和4號線互聯互通直快列車上線載客試運營,直快列車可通過聯絡線從一條線路開至另一條線路,這在全國尚屬首例。

未來,郜春海和他的團隊將助力更多城市邁入軌道交通互聯互通的行列。

分享到:
相關鏈接
讀取內容中,請等待...