为最“聪明”地铁设计中国“脑”
◎本报记者 矫 阳
【创新故事】
每一天，武汉地铁5号线运营都十分繁忙。
从唤醒、自检、出库、发车启动，到加减速、停靠站、开关门、折返、冲洗、回库……开通10个月的武汉地铁5号线，在国内首次实现108个全自动场景应用，首次彻底取消司机驾驶室，是目前国内最“聪明”的地铁。
大部分日子，只要在武汉，中国铁建铁四院（以下简称铁四院）通信信号研究院副总工程师郑生全都习惯搭乘5号线上班，其中一站就是“铁四院站”。郑生全尤其喜欢站在以往是司机驾驶室的“观景平台”里，与许多乘客一起，直观感受飞速远去的隧道。
为武汉地铁5号线设计中国“脑”的，正是郑生全带领的铁四院设计团队。
自己干，研究顶层设计标准
2016年，武汉启动地铁5号线建设。
“建中南地区首条全自动驾驶地铁”——这是建设方对负责设计的铁四院提出的要求。
参与过多条地铁通信、信号设计的郑生全十分清楚，当时，国内外自动驾驶地铁运营里程已有904公里，国内也已陆续开通了北京机场快轨、广州地铁APM线及上海地铁10号线等线路，设计一条类似的地铁线路并非难事。
然而，郑生全也十分清楚，国内已开通的全自动驾驶地铁线，除保留司机监控，关键技术均为进口，且与车辆、站台门及综合监控等系统的协同并不完美，全自动效率受到影响。
当时正在建设的北京燕房地铁线，是国内首条全自动示范工程项目。相关设计文件能否借鉴？观摩学习后，郑生全发现，燕房线是一边建设、一边探索编写应用场景，没有可参照的设计样板。
“自己干！在前人基础上，为地铁设计一个中国‘脑’。”2016年12月，铁四院地铁全自动运行规范编制组成立，郑生全被任命为负责人。他们的任务是，依托武汉地铁5号线设计，研究相关顶层设计和需求标准，为建设城市全自动地铁提供指导性文件。
三年，编出108个应用场景
全自动驾驶地铁的中国“脑”，需要储存什么应用场景？
铁四院设计团队深入地铁车辆段，调研地铁运营全流程。启动、运行、进站停车、开关门、故障处置……通过观察、记录一个又一个场景，再协同各专业商讨，设计对应的全自动解决方案。
“完成一个场景，平均费时3个月。”铁四院设计团队主要成员邹海平说。
邹海平遇到的一个核心系统场景，似乎无解：站台门开关属机械电路控制，若有故障，在完全无人情况下，开关必须交由信号列控系统，实施远程控制。
机械与信息，领域完全不同。一连数月，苦思无果。
一次现场调研，邹海平偶然发现，火车采用道岔变轨时，道岔与信号的方向，均由列控系统控制。看到这个信息集成机械的范例，邹海平直呼：“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫！”
很快，站台门控制被成功集成到列控系统，地铁全自动驾驶的一项关键集成技术突破了。
历时3年反复论证，铁四院设计团队终于完成了城市轨道交通全自动运行《需求规范》。108个应用场景、1086条功能需求，合计数10万字，详尽描述了全自动运行所有场景和设计规范，赋予机器以人类智慧。
一个聪明的中国“脑”，由此诞生。
2018年，《需求规范》通过专家评审，被认为是“国内首创，对国内其他全自动运行项目建设具有积极示范作用”。
提升“聪明”度，彻底取消驾驶室
传统轨道车辆设计，全是司乘分开。司机在驾驶室，监管安置于此的所有信号车载设备，衔接调度运营流程，处理紧急情况。
根据对地铁全自动驾驶技术的研判，铁四院设计团队大胆提出：彻底无人化，坚决去掉司机驾驶室，提升地铁的“聪明”度。
“对大运量地铁线路，彻底取消驾驶室，国内外没先例。”新的设计目标，引发了巨大争议。
运营方质疑：“完全无人，运营安全能否保证最大化？”
车辆制造企业尤其担心：“取消驾驶室，车辆制造改动太大，相关信号、通信、综合监控都要调整。”
通信设备供应方提出：“改变安置在驾驶室的信号设备，牵一发动全局。”
面对诸多意见，在建设方鼎力支持下，郑生全带领铁四院设计团队，以多年的技术积淀，通过反复、细致的技术探讨，最终提出了令人信服的设计方案。
为确保无虞，郑生全先后两次专程去新加坡考察，观察车辆驾驶室每个细节；为协调各专业参建方达到设计要求，邹海平每天要处理上百个电话。
“那段时间，我的头发掉得特别厉害。”2017年，邹海平年仅35岁。
历经4年多艰辛努力，2020年5月31日，首列无驾驶室的全自动驾驶地铁列车下线，代表了国内先进智能列车的工业化、信息化、智慧化水平。
“没有驾驶室，列车运营更精准。在满足同等运力条件下，武汉地铁5号线共减少两列上线列车。”邹海平说。
党的二十大报告为交通强国、数字中国建设擘画了蓝图，这令郑生全和铁四院设计团队信心倍增。现在，他们已经开始研究更“聪明”的地铁“大脑”。
“我们正在挑战互联互通技术，编制一张高智能的网络指挥网，改变目前地铁单线运行模式，实现网络化运营环境下跨线运行。”郑生全说。
到2023年，国内将启动建设19个地铁网络、共40条线，总长超过1200公里，均将以互联互通模式设计。
“聪明”地铁的标准是什么？未来地铁还会怎样“聪明”？中国的铁路工程技术人员，正在不断探索……