2025年8月14日

 

• 德國航空航天中心為鐵路部門開發了一種新型無線電系統，並首次進行了實踐測試。
• 它基於超寬頻技術，可實現短距離快速、精確的通訊、定位和測距。
• 此技術可實現列車區段和列車組的虛擬耦合，進一步實現鐵路運輸自動化。
• 重點：交通運輸、軌道運輸、未來出行

 

進一步實現列車運行自動化是利用現有鐵路網運輸更多乘客和貨物的途徑之一。其中一項關鍵技術是列車區段和列車編組的虛擬耦合。各個車廂不再透過耦合器進行機械連接，而是完全透過數位方式連接。這意味著它們以固定的近距離一前一後地行駛。為此，列車區段必須持續相互通信，並盡可能準確地交換各自位置和速度的資料。在 R2DATO 專案中，德國航空航天中心 (DLR) 為此開發了一種新型無線電系統，並在一個封閉的鐵路站點上成功進行了測試。

在這個計畫中，德國航空航天中心通訊與導航研究所主要研究列車之間（即列車相對靠近時）的去中心化直接通訊。 「我們討論的是虛擬耦合所需的20到200米的距離。對於鐵路行業來說，這已經非常接近了。根據速度的不同，制動距離通常長達數百米甚至上千米。」項目負責人保羅·昂特胡貝爾（Paul Unterhuber）解釋道。

 

UWB 用於短距離快速精確通訊、定位和測距

DLR為此開發並測試的系統採用超寬頻 (UWB) 通訊技術。這是一種利用極寬頻譜傳輸資料的無線電技術，能夠在短距離內實現精確定位和資料傳輸。 UWB 目前已應用於智慧型手機、室內或工業用途的小型追蹤設備等。此外，該技術還用於車鑰匙，用於鎖定和解鎖車輛。 「UWB 的另一個優點是，它能夠非常精確地計算兩列火車之間的距離，」DLR 研究員 Unterhuber 解釋說。 「為此，我們使用了所謂的延遲時間，即數據包從發射器傳輸到接收器所需的時間。這為我們提供了控制近距離加速和製動過程所需的所有信息，這對於虛擬耦合至關重要。”

為 R2DATO 開發的系統還配備了基於雷射的參考系統。它還可以確定列車之間的距離，以評估超寬頻 (UWB) 測量的準確性。所有組件均由電池供電。

 

賽道首秀：短距離需特別注意

初步測試在荷蘭國家鐵路公司（NS）位於阿默斯福特的一個技術區進行。兩列配備DLR系統的區域列車在350公尺長的線路上連續行駛數百次。 DLR系統安裝在兩個緊湊的盒子中，這些盒子安裝在列車車頭的機械聯軸器上。地面上的第三個盒子用作基地台，收集額外的數據。

兩列火車模擬了多種不同場景，速度從每小時10公里到25公里不等：例如，兩列火車以15米到80米的間隔一前一後地行駛；或者，只有一列火車行駛，另一列火車靜止不動。列車由司機操控－由於距離較短，操控起來非常費力。為了進行比較，DLR團隊還在單獨的顯示器上向駕駛提供了DLR系統的即時資訊。 「駕駛者對這些額外資訊反應良好，因為它顯著簡化了操控。未來，此類系統的數據不僅應該能夠為駕駛者提供支持，還應該能夠助力實現高度自動化或自主的列車運行。」這位科學家總結道。

 

在鐵路環境中證明的可行性

初步測試結果令團隊充滿信心：兩列火車之間的距離可以精確到幾公分。這在鐵路領域之前使用的技術下是無法實現的。 「總的來說，這些測試讓我們證明了，列車之間的通訊以及由此產生的距離計算在鐵路相關環境中也能有效工作——距離從幾米到350米不等。這意味著我們完成了『概念驗證』。因此，我們已經在實踐中證明了我們概念的可行性。我們現在正在進一步評估收集到的數據，以便進一步評估DLR系統的精度和可靠性。」經理和可靠性。

「下一代列車」（NGT）的計程車概念是DLR鐵路運輸研究的一部分，它同樣依賴虛擬耦合的列車節段。 NGT計程車旨在實現次要線路上的列車自動化運行，從而再次提升這些線路的吸引力。它將按需運行，例如，根據乘客數量虛擬耦合多節列車車廂。

 

[照片]

(A) R2DATO 系統實際測試中

R2DATO系統在位於阿默斯福特的荷蘭國家鐵路技術區通過了首次實際測試。兩列搭載DLR系統的區域列車在一段350米長的軌道上一前一後地行駛，列車之間的距離為15至80米，這對於鐵路交通來說比較短。

(B) DLR 研究員 Paul Unterhuber 測試 R2DATO 系統

在首次實際測試中，德國航空航天中心開發的系統被安裝在列車車頭機械聯軸器上的兩個緊湊型盒子中。