軌道交通什么時候進入無人駕駛時代?新能源汽車能否從使用電力向使用更清潔的氫燃料發展?作為“衣食住行”中的一項，中國人的出行方式正在隨著科技的發展發生重大變革。2018年全國科技活動周暨北京科技周活動主場昨天進入第二天，眾多代表“未來交通”的技術和產品亮相，讓我們得以一窺“未來交通”的智慧面貌。
自動駕駛 高鐵和地鐵可實現全自動運行
在第四展廳的智慧交通模塊，一方高鐵車頭的模擬駕駛台吸引了不少小朋友的注意，他們爭相操控著台上的操縱杆，來回調整著列車的運行時速，化身高鐵司機，體驗一回開高鐵的感覺。在這個複制版的高鐵列車駕駛台上，各種操作按鈕一一呈現。前側牆壁上是一塊電子顯示屏，上面顯示著列車運行時的前方景物，包括快速出現的鐵軌、兩側的線杆以及快速後退的建築物。
雖然看起來其貌不揚，但這款模擬駕駛台的來頭可不小。它是由北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室、美國和英國軌道交通領域專家團隊、中車集團和中國鐵路設計集團等聯合開發的。最關鍵的是，這款駕駛操控台使用了高速鐵路自動運行新型人機混合控制模式以及基於學習控制的高速列車節能運行優化控制方法，擁有全自動運行模式下應急處理流程和人因配置方案，實現了我國在國際高速鐵路自動駕駛方面的引領。
工作人員用通俗易懂的方式向小朋友們介紹說，因為安裝了上述控制系統和配置方案，才能實現高鐵的自動駕駛。“也就是說，可以由後台程序操控實現全自動運行，行駛過程中不需過多的人為操控。這就等於給車輛安裝了一個智能‘大腦’，可以對車輛的行駛狀態開展實時的自動診斷。比如在上坡的時候，車輛可以檢測到上坡的狀態，自動增加一定牽引力。如果是下坡的狀態，則可以相應減少牽引力，使整個運行的過程保持平穩，無需人為加速或減速，乘客坐起來也更加舒適。”這種高鐵自動駕駛技術可以保證車輛運行安全，最大程度降低人員的誤操作。目前該技術已經在京滬線的某段區間內開展試驗。
離高鐵模擬駕駛台不遠，還有燕房線無人駕駛互動體驗項目。燕房線是我國第一條自主研發的全自動運行示范軌道交通線路。交控科技市場經理孫博奇介紹說，無人駕駛不僅可以解放30%-40%左右的人力，更重要的是大大提升安全性。“列車每次出車時，都要先經過各項檢測，之前這些檢測需要人工完成，時間長且存在容錯率，如今無人系統可以完成自動檢測，30多個自檢項目以前人工要花1個多小時，現在只需要10分鍾。”交控科技研發的我國完全自主知識產權的全自動運行系統，相比於引進系統，從國內運營習慣出發，借助了我國在通信技術、控制技術、網絡技術等新技術方面的優勢，整合及優化了車輛、綜合監控、廣播、CCTV等各相關專業，實現了智能化、自動化的聯動控制和車地傳輸網絡對多專業數據的綜合承載，全面提高了軌道交通行業的技術裝備水平。“今後所有地鐵線路都會朝無人駕駛的方向發展，這也是國際趨勢。”孫博奇說。
無人配送物流車 進駐清華人大校園
同樣“無人”的還有物流配送車。第三展廳展出的由北京智行者科技有限公司自主研發的無人配送物流車，是一個方方正正、外表“萌萌的”白色小貨車，卻能在辦公園區、工業園區、景區、校園等限定場景獨立完成“最後一公裏”的配送。
“這款物流車運行起來速度只有5000米每小時，車身上配有激光雷達、毫米波雷達和攝像頭，保證它能夠及時地識別出周圍的狀況，然後第一時間作出反應。”據現場負責人介紹， 這款名為“蝸必達”的低速自動駕駛物流車搭載的是智行者自主研發的AVOS系統，采用多傳感器自適應融合算法、環境認知算法、路徑規劃算法以及獨特的控制算法來滿足智能配送和運輸的需求。
“我們公司主要是做中央決策系統，也就是它的‘大腦’，比如說它看到和聽到了所有東西之後，要作出識別和判斷，是該讓還是該停下，是該繞過還是掉頭，‘大腦’判斷後再控制車輛執行這些命令。”這款無人配送物流車近期在清華大學圖書館完成了中國圖書館曆史上第一次館際無人車圖書運輸任務，同時在京東以及多家電商物流的配送場景落地運營。
“清華大學有很多圖書館，學生還書的時候往往是就近還書，需要把書最終歸類到原來的位置。之前圖書館都是由專人負責來回運送書籍，十分辛苦，現在有了這個物流車，圖書館員工只需要把圖書放進車中，它就會自己從a館開到b館，那邊的員工再把書取出來就行。最後，物流車還會自己開到指定的位置停好。”廠家負責人透露，目前除了清華大學，無人配送物流車已進入第二家北京高校——人民大學作為快遞配送使用。
電動汽車 現場秀“無線充電”
當下，新能源汽車因其節能環保的性能和政府的大力推廣，普及程度正越來越高。在此過程中，電動汽車的續航能力和充電方便與否是其能否占領市場的重要因素。在科技周第一展廳的入口處不遠，就有一台電動汽車，乍一看與普通汽車無異，轉了一圈才發現，汽車底部的充電設備大有玄機。原來，這是一台不用線的無線充電汽車。
中科院電工研究所的工程師陶成軒向北京青年報記者解釋了無線充電的工作原理。在這台電動汽車的尾部下方，安裝了一個紅色的線圈。在距離汽車尾部大約20厘米的地面上，有另一個藍色的線圈，連接著供電電源。車輛停在充電的位置，接通供電電源後，在手機APP上點擊充電按鈕，地面發射端的線圈與汽車尾部的線圈之間可以通過電磁感應產生高頻磁場，再通過汽車尾部的車載接收端將能量轉化成直流電，通過電線將車載接收端與汽車的電池相連，就可以給汽車電池充電了。
“這種地面發射端可以直接埋藏在地下，是全密封的，不會漏電，安全性有保障。同時也不受天氣狀況的影響。充電時，車主也不用像以前一樣下車手動插上充電槍。”陶成軒表示，這款無線充電設備快速充電只需一個小時，慢充大約六七個小時，與正常的有線充電樁充電時間差不多。充電的車載接收端可以直接安裝到汽車上，使用起來也較為方便。“這種技術還有一定的前瞻性，考慮到當下討論比較火熱的無人駕駛技術，這種充電樁也能為無人駕駛汽車充電。”
陶成軒告訴北青報記者，這是他所在的研究團隊研發了近十年的產品。汽車無線充電技術大概在五年前就已經問世，經過各種測試和改進，目前充電的可靠性、穩定性有了大幅提升。“目前在北京已經有20台電動車使用了這種無線充電設備，未來准備進行產業化推廣使用。”陶成軒說。
氫燃料電池 新能源汽車的未來
如果說電力是新能源汽車的現在，那么氫燃料就是新能源汽車的未來。氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池，其原理是電解水的逆反應。它被認為是實現車輛使用階段零排放、全生命周期低排放的重要技術方案，是未來汽車產業技術競爭的制高點。所以，科技周上亮相的氫燃料電池發動機，受到了很多汽車領域專業人士的關注。
“這是我們的第三代氫燃料電池發動機，旁邊這個就是壓縮氣態氫系統。”北京企業億華通的銷售經理張玉全向一位來自廣州的新能源汽車廠商介紹道，其第三代氫燃料電池發動機采用世界領先的幹膜技術，模塊化設計，將電堆、氫氣供給循環系統、空氣供給系統、水熱管理系統、電控系統和數據采集系統六大部分集成。企業還開發了多項專利技術，通過控制系統能量流，極大延長了氫燃料電池發動機的使用壽命，並滿足商用車的多元化需求。現在這個產品已經應用於國內大中型客車、物流車等氫燃料電池汽車車型。“我們的產品已經用在北京奧運會、上海世博會、新加坡青奧會等大型活動上了，接下來還要服務北京冬奧會——搭載我們動力系統的兩種型號汽車即將交付張家口公交投入運營，今年我們要在張家口的4個區建成4座加氫站，未來張家口19個區縣將實現加氫站全覆蓋。”張玉全頗為驕傲地說。
至於氫燃料電池在家用小型車上的應用，張玉全表示：“我們有技術儲備，已經啟動研發，希望盡快趕上甚至超過日本豐田的技術。”
現場：“我家的車能使用無線充電嗎?”
中科院電工研究所研發的無線充電汽車讓不少電動汽車的擁有者羨慕不已。“無線也能充電?”“怎么就把電充到電池裏了呢?”“我們家的汽車可以安裝這種設備嗎?”圍觀者中，有充滿求知欲的小學生，也有被新技術吸引的普通市民。
陳女士母子就是被無線充電吸引的觀眾之一。盡管家裏使用的仍是傳統的汽油車，但她也對新能源汽車有強烈的興趣，向工作人員詢問了無線充電的原理，還提出了不少疑惑。“因為帶著孩子來，我得讓孩子也聽明白，這種技術還挺有意思的，感覺比傳統的充電樁要省事不少。”
來自朝陽區的陳先生家裏就有一輛純電動汽車，他對無線充電技術產生了濃厚的興趣，蹲在汽車尾部盯著充電設備足足研究了20分鍾。聽完陶成軒的介紹後，他不禁豎起了大拇指，還留下了工程師的電話。“我家的車能用上這個無線充電設備嗎?”這是他最關心的問題。
不遠處，在高鐵模擬駕駛台前，四名來自人大附中實驗小學三年級的同學正玩得不亦樂乎。楊昊錦是第一次見到這種一比一複制的模擬高鐵操控台，“寒假的時候我坐過高鐵回山東姥姥家，感覺速度特別快還特別穩，媽媽說高鐵是中國的‘新四大發明’之一呢!”他和小夥伴們來回操控著駕駛台上的操縱杆，向前推是加速，往下拉是恒速，再往下是制動，儀表盤上顯示出不同的速度，駕駛台前的電子顯示屏上景物的後退速度也發生著相應的變化。
“不行，你這速度太快了，現在高鐵的速度都在350左右!”看到同學一直向前推操縱杆，使行駛速度超過了400千米每小時，楊昊錦不禁有些著急，將操縱杆又往回拉了拉，將速度降了一些。看著大屏幕上景物後退的速度，他轉過頭對小夥伴說：“好了，我們就穩定在這個速度開吧。”楊昊錦還不忘向北青報記者展示自己學到的成果：“你看，按‘開右門’，列車的右側車門就打開了，按‘風笛’按鈕，就能趕走前方鐵軌上的飛鳥。感覺特別酷，有種當高鐵司機的感覺!”他早已在工作人員的指導下，學會了如何駕駛這台模擬高鐵，儼然一副小司機的模樣。
軌道交通駛入“無人駕駛”時代
作為中國的“新四大發明”之一和中國的一張新名片，中國發展高速鐵路十餘年來，中國人的出行正在被顯著地改變著。截至2017年，全國鐵路網營業裏程12.7萬公裏，其中高速鐵路網營業裏程突破2.5萬公裏，中國高鐵占世界高鐵的66%。
但是，在新一輪技術革命中，中國如何讓自己的高鐵名片保持領先優勢?中國工程院院士、中國鐵路總公司總經理特別技術顧問何華武日前表示，隨著高鐵營業裏程的增加，未來高鐵勢必要往兩個方向發展，一個是智能化，二是低真空管(隧)道磁懸浮高鐵技術。其中在智能化這一點上，中國高鐵已經邁開腳步。目前我國已經在珠三角莞惠、佛肇兩條時速200公裏的城際鐵路開通了自動駕駛列車。目前正在建設的京張高鐵是京津冀城際鐵路網的重要組成部分，按照鐵總的目標，未來京張鐵路將建成“精品工程、智能京張”。何華武院士透露，時速300至350公裏高鐵自動駕駛技術在世界尚屬空白，目前正在研發驗證，未來將在京張高鐵首次應用。
同樣，已經載客試運營4個多月的地鐵燕房線，標志著中國成為世界上第四個擁有軌道交通全自動運行技術的國家，是地地道道的“國產黑科技”。未來，無人駕駛將成為北京地鐵的“標配”，並在全國推廣應用。北京地鐵3號、12號、17號、19號線以及新機場線等都將采用全自動運行系統。國家發改委產業司機械處的負責人曾表示：“無人軌道是軌道交通的發展方向，未來北京新一輪軌道交通建設都將采用自動運行系統。”
我們在地鐵、高鐵的第一節車廂圍觀司機開車的日子，也許快要結束了。
