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当谈论列车自主驾驶的时候我们在谈什么?

刚刚过去的小长假,小兹坐着火车欣赏着美景的时候,一个问题却油然而生,火车什么时候才能实现自主驾驶呢?

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你们可能会问:现在不是已经有无人驾驶的列车了吗?它难道不是自主驾驶的?

现在的无人驾驶跟自主驾驶,差别大着呢。今天小兹就当回课代表跟大家讲讲什么才是真正的自主驾驶

要点1:不能独立思考的列车≠自主驾驶

无人驾驶的列车的确已经存在。但在无人驾驶列车和自主驾驶列车之间,还隔着一层薄纱。根据国际公共交通协会(UITP) 对自动驾驶自动级别的分级,目前的无人列车已经达到GoA4水平。CBTC是现在无人驾驶线路首选的信号系统解决方案,据2016年UITP发布的全球无人驾驶地铁报告统计,泰雷兹以32.4%的份额占据市场领先地位。


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但业界目前认为,列车仅实现了自动化驾驶,而真正意义上的自主驾驶列车则需要等到2023年。目前我们见到的无人驾驶列车,虽然确实是由电脑控制,可以实现自动启动、停车等。但由于列车自身没有配备传感器和控制器,它无法主动发现道路上的障碍物,并自己决定下一步如何操作才能有效避开冲撞。目前的无人列车,其实是由人通过列车上的电脑远程操控使其作出前进、停止、减速、加速等动作。也就是说,目前的无人列车还不具备自主思考和独立做决定的能力,人在其实际运行中依旧扮演了极为重要的角色,现在的无人列车其实是被遥控的火车。

举个例子
远在操控室的工作人员,通过安装在轨道上的探测器发现运行列车前方不远处有一只熊妈妈正带熊猫宝宝通过铁道,工作人员通过计算发现如果列车以正常速度行驶极有可能撞到熊猫母子,操作人员立即通过遥控设备让列车逐渐减速,顺利避让开了国宝母子。


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要点2:有双眼、大脑,能自己做决定=自主驾驶列车

实现自主驾驶的列车,才能做到真正意义上的无人驾驶,他可以在没有人力参与的前提下,自己实时根据当下的情况做出判断和决定。一辆能够自主驾驶的列车必须具备以下三个要点:

1. 知道自己在哪;
2. 能判断在自己前面的是啥;
3. 能自主决定自己是继续行驶还是停下。


举个例子
行驶前方遭遇山体滑坡,列车无需外部系统的指令,自行发现前方危险,评估危险系数和最佳规避方案,并最终果断停止前行。


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要点3: 地理空间技术+ 现阶段无人技术=真自主驾驶

电脑的确有极强的运算能力,但前提是给它提供足够的数据,一辆想要自主驾驶的列车也同样。自主驾驶列车需要装备传感器,GPS数据,高性能照相机为功能强大的计算机提供精准的数据,帮助列车完成“看-思考-做决定”的过程。


举个例子

一辆使用地理空间技术的长途列车将完成以下动作:
1.    计算机得到精准到厘米、甚至是毫米的地图,用来规划导航路线,同时预先从地图中收集行驶路线周围的数据;
2.    GPS卫星搭配传感器和相机为列车擦亮双眼,实时掌握路面信息;
3.    计算系统通过实时数据,计算分析前方是否有障碍物,并准确计算如何避免列车与其发生碰撞;
4.    计算系统通过计算得出停车是最佳解决方案,向列车控制系统发出指令,列车停止运行。

此刻,你可能会问,列车是否能自主驾驶对于普通乘客来说有影响吗?请继续阅读学习要点4

要点4:自主驾驶= 更高效+更低成本

相较于现阶段的自动驾驶,自主驾驶的好处足以让人欢心。

第一, 自主驾驶可以有效提高列车运行速度,对列车运营者来说可以增加发车频次。而对普通乘客来讲,每逢假日一票难求,定着闹铃抢票的局面将会得到改观。

第二, 将传感器和照相机等设备装备在列车,将最小化在轨道线上安装传感设备的投资,对运营者来说,可以降低投入成本。而对乘客来说,成本的降低,那是不是意味着车票也会随之便宜呢?…这也不是没有可能的。而且,如果研究团队能够找到有效降低传感器和照相设备成本的方式,将进一步推动自主驾驶技术在列车中的应用。

作为轨道交通全自动驾驶的全球领先企业,泰雷兹正积极研究验证到底什么样的传感器才是铁路系统中效果好又实惠的“眼睛”。
 
泰雷兹的研究团队认为,雷达是传感器的一种选择。雷达虽然识别路上行人的效果较差,但可以很好的探测其他列车。同时除监测物体外,雷达还有望成为一种定位技术:将列车用于检测安装在轨道之间的信标。而且,它不需要电源,因此维护成本很低。多快好省说的就是这双“雷达眼”没错了。


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泰雷兹计划在不久的将来引入雷达技术。容量和成本是选择传感器两个决定因素。举个例子:激光图像检测和测距(LIDAR),可以使用激光生成精确的3D成像,但是成本却很高。而使用正确的相机和软件也能做差不多的事情。所以,泰雷兹正在同时研究这两种解决方案,希望能实现传感器的融合。这样,通过将来自多个传感器的数据结合,列车能够清晰地描绘周围环境。


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现在,泰雷兹的工程师,以及无数和他们一样的研究团队,正在努力钻研攻克一个个难题。精准又不烧钱的传感器应该马上就要到来,更快、更安全、更经济的自主驾驶列车不久也会驶来。让我们共同期待通往2023的自主驾驶列车吧!

(文章来源:泰雷兹创新说)