公路运输自动驾驶技术对铁路货运的影响及挑战

公路运输自动驾驶技术对铁路货运的影响及挑战

吴迪

中铁第六勘察设计院集团有限公司  天津 300308

摘要：随着科技的快速发展，自动驾驶技术已经逐渐融入公路运输系统中，引发了公路运输领域的革命性变革。自动驾驶列车作为自动化交通工具的代表，被广泛视为未来城市交通的一部分，它承载着减少交通事故、提高运输效率和改善交通环境的希望。基于此，本文章对公路运输自动驾驶技术对铁路货运的影响及挑战进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：公路运输；自动驾驶技术；铁路货运；影响；挑战

引言

与其他车辆自动驾驶技术特点相比，自动驾驶（ATO）主要实现“货运列车-负载”在纵向方向的运动控制。要实现列车运动控制的安全、平稳、节能、准点、环境自适应等多重目标，ATO必须通过设计合理的策略以解决难点，快速、精准地完成驾驶操纵。

一、自动驾驶概念

自动驾驶列车的技术原理基于高度集成的硬件和软件系统，这些系统协同工作以实现列车的自主运行。自动驾驶汽车系统框架主要包含3个种类：车辆获取与识别外界环境各种信息的环境感知系统、相当于自动驾驶汽车大脑的规划决策系统和实际控制车辆加减速与停车及转向等运动的运动控制系统。在最高级别（FA）的自动驾驶环境下，驾驶人可以完全被解放，不再对车辆进行操控。

二、公路运输自动驾驶技术对铁路货运的影响及挑战

（一）与传统列车的互操作性

自动驾驶列车与传统列车的互操作性问题可能对安全性能产生不利影响。传统列车通常依赖于一套严格的信号系统和通信协议来保持运行的安全性。然而，自动驾驶列车采用了不同的技术和控制方法，这可能导致与传统列车之间的通信和协作问题。自动驾驶列车的行为可能在传统列车的信号系统中引发混淆，导致不明确的交通行为。传统列车的机车司机和列车调度员通常能够根据视觉和语音通信进行即时决策和应对紧急情况，而自动驾驶列车可能无法实现同样的交互和反应。这些因素可能导致自动驾驶列车与传统列车之间的互操作性问题，可能对铁路系统的整体安全性能产生负面影响，需要综合考虑和解决。

（二）智能交通管理系统未充分发挥实效

目前，信息化、智能化已经成为公路建设的发展方向，随着我国北斗定位技术、车路协同技术等不断完善，各省级交通集团都在投产建设智慧化的公路运营平台，以期实现精准检测，智能调度运营。但目前公路运输的智能化程度明显不足，应用范围也不够广泛。行业运行监测反馈体系仍不完善，人、车、货物仍以静态统计数据为主，数据不能实施动态获取，管理部门难以及时响应、精确应急。从技术应用的角度来看，并且统一运营平台与企业业务的适配度较低，人工智能、5G、物联网、云计算等新技术普及度较低，故智能运输调度未能在特殊管控时期发挥预期作用。

三、公路运输自动驾驶技术在铁路货运应用中的优化策略

（一）通过交互和合作实现车辆与路障协同

车辆利用搭载的感知设备（如摄像头、雷达、激光雷达等）对道路进行实时监测，识别并定位路障的存在与位置。一旦检测到路障，车辆将相应信息发送给其他车辆和交通管理系统，其他车辆收到该信息后，通过车载通信设备接收到路障信息，并进行相应的处理，这包括减速或变更行驶路线，以避开路障和降低碰撞风险。该系统在实际车辆中的运用，可以主动向后方车辆传递路障信息，提醒其注意并采取必要的措施。交通管理系统也能接收到车辆发送的路障信息，并根据需要采取相关措施，比如实施交通管制或派遣相关人员进行现场处理。通过这种车辆与路障的协同工作方式，能够提高道路行驶的安全性和效率，减少事故的发生，并提供实时的道路状态信息，从而改善整体的交通流畅性。

（二）数据安全

从实际情况来看公路智能交通系统涉及多种用户角色，包括管理员、驾驶员、乘客等，需要对不同角色的用户进行身份认证和访问控制，所以必须建立完善的身份认证和访问控制机制，从而避免用户冒充、权限滥用等安全风险。为了防止数据篡改可以采用数字签名等技术确保数据在传输和存储过程中不被篡改。对数据的修改进行跟踪和审计，确保任何篡改行为都能被及时发现。还应该定期或实时进行数据校验，确保数据的真实性和准确性。为了规避法律和合规风险，建议对员工进行法律和合规培训，确保他们了解并遵循相关法律法规。制定详细的数据使用和保护政策，明确规定数据的收集、存储、使用和销毁等环节，还可以定期邀请第三方机构进行审计，确保系统和数据的使用完全符合法律法规。考虑购买数据安全保险，以应对可能的数据泄露或篡改导致的经济损失。制定详细的数据安全危机应对计划，明确在数据安全事件发生时的应对措施，以最大程度地减少经济损失。

（三）智能路径规划

路径规划是智能决策中的一个重要环节，它需要根据车辆感知到的实时数据，制定出一条最优的行驶路线。为了实现这一目标，人工智能可以采用多种算法和技术，如A*算法、Dijkstra算法、遗传算法等。这些算法可以在考虑道路拓扑结构、交通状况、行驶速度等因素的基础上，为车辆规划出一条既高效又安全的行驶路线。随着大数据和机器学习技术的发展，人工智能还可以通过分析历史行驶数据，预测未来的交通状况，从而提前调整行驶路线。当预测到某个路段可能出现拥堵时，人工智能可以提前为车辆规划一条绕过拥堵路段的备选路线。

（四）业务流程自动化

随着人工智能技术的不断发展和应用,国际贸易和物流的业务流程将实现自动化和智能化。例如,通过利用自然语言处理和机器学习技术,人工智能可以自动处理和分析贸易合同和文件,减少人力投入和错误。贸易和物流的流程涉及到多个部门和企业,人工智能技术的应用将使这一过程更加高效。此外,人工智能技术可以通过在国际贸易和物流中引入物联网技术,实现货物与相关信息的自动连接,进一步提高货物运输效率。未来,随着人工智能技术的进一步发展和应用,国际贸易和物流的业务流程将实现更高效、更智能和更可靠的自动化。

（五）建设智能交通管理系统

由于很多公路都位于远郊地区，发生事故或遇到大型安全事件时，难以被第一时间发现，应建设完善的智能检测系统，在特殊时期及时发现事件并调配车辆运输物资、解救被困人员等。同时智能交通管理系统使驾驶员可以随时通过GPS／GIS、广播、信息发布板等手段了解目前的交通状况，而交通管理部门则可通过公路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各路段的交通情况，并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息发布，使整个公路运输的运力与效率达到最大。

结束语

总之，随着自动化技术的迅猛发展，其在公路运输领域的应用也成为研究的热点之一。自动化技术以其强大的数据处理和分析能力以及智能决策的特点，为公路运输领域带来新的可能性。公路运输的自动驾驶将更加成熟，可以实现实时监测和分析行车环境、智能避让和路线规划等功能，进一步提高行车安全和效率。基于虚拟现实、增强现实技术的列车模拟驾驶和操作培训，也将成为公路运输车载智能化的一个重要发展方向。

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