GOA2等級(jí)車輛改造成全自動(dòng)駕駛車輛的分析

杜偉 劉洪菲

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，大量的新技術(shù)和新功能被應(yīng)用到軌道交通領(lǐng)域中。象：遠(yuǎn)程無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)控制診斷、障礙物識(shí)別等技術(shù)。新技術(shù)的引進(jìn)使全自動(dòng)駕駛技術(shù)在保證安全的前提下得以實(shí)現(xiàn)，全自動(dòng)駕駛線路上可改善服務(wù)質(zhì)量，提高運(yùn)輸能力，降低運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能減排，該文將對(duì)GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛后期改造全自動(dòng)駕駛的可行性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通車輛；全自動(dòng)駕駛；GOA2

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

目前很多地鐵用戶在新建線路時(shí)，由于初期運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)不足難以駕馭全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、一次性投入成本過(guò)大、對(duì)全自動(dòng)駕駛技術(shù)的可行性存在懷疑以及建設(shè)周期等因素，希望在先期采用GOA2自動(dòng)化等級(jí)進(jìn)行建設(shè)，同時(shí)預(yù)留未來(lái)改造成全自動(dòng)駕駛的機(jī)械及電氣接口，線路可采用GOA2這一成熟的自動(dòng)化等級(jí)運(yùn)營(yíng)，并在未來(lái)能夠根據(jù)需要進(jìn)行全自動(dòng)無(wú)人駕駛的升級(jí)改造。針對(duì)用戶的這一考慮，該文將對(duì)后期改造全自動(dòng)駕駛的可行性進(jìn)行分析。

1 GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛后期改造全自動(dòng)駕駛車輛的變動(dòng)及分析

1.1 全自動(dòng)駕駛車輛與傳統(tǒng)GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛區(qū)別

全自動(dòng)駕駛車輛與傳統(tǒng)GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛區(qū)別項(xiàng)點(diǎn)見(jiàn)表1。

從表1中可以看出全自動(dòng)駕駛車輛與傳統(tǒng)GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛在結(jié)構(gòu)上、系統(tǒng)上和功能上均有較大的不同。結(jié)合上述不同點(diǎn)，從改造價(jià)格成本、改造施工難度、改造設(shè)備采購(gòu)、改造安全性4個(gè)方面來(lái)對(duì)后期改造的可行性進(jìn)行分析。

1.2 后期改造費(fèi)用分析

很多用戶在線路建設(shè)初期，為了節(jié)省初期一次性投入成本，希望在建設(shè)初期按照傳統(tǒng)GOA2自動(dòng)化等級(jí)進(jìn)行建設(shè)，后期再根據(jù)需要進(jìn)行全自動(dòng)駕駛的升級(jí)改造，為了更加清晰地看出傳統(tǒng)GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛升級(jí)改造為全自動(dòng)駕駛車輛的成本費(fèi)用，現(xiàn)將相同平臺(tái)的GOA2自動(dòng)化等級(jí)的北京房山線車輛和GOA4自動(dòng)化等級(jí)的北京燕房線車輛進(jìn)行對(duì)比，并列出相應(yīng)的改造項(xiàng)點(diǎn)。

從表2可以看出，改造涉及原結(jié)構(gòu)改造、新增系統(tǒng)、新增功能、調(diào)試試驗(yàn)等，考慮料件、工時(shí)、試驗(yàn)的費(fèi)用，單列車的改造費(fèi)用初步估算約為200萬(wàn)元，這個(gè)費(fèi)用是考慮前期預(yù)留好后期改造的接口的前提下的單車改造費(fèi)用，如果前期接口沒(méi)有充分考慮后期的升級(jí)改造，改造費(fèi)用將大大提高。

1.3 后期改造施工難度分析

由于改造施工是在已經(jīng)裝配完畢的車輛上進(jìn)行的，施工難度極大地增加，其主要難度有以下幾點(diǎn)。

拆卸既有設(shè)備或結(jié)構(gòu)的困難：由于裝配的精密性，各個(gè)部件之間一個(gè)搭一個(gè)，以司機(jī)臺(tái)的拆卸為例，在拆卸施工時(shí)，要先把客室頂板拆掉，之后才能拆掉司機(jī)室頂板，進(jìn)而拆掉司機(jī)室間壁，然后拆掉司機(jī)室前端內(nèi)裝，最后才能將司機(jī)臺(tái)拆下來(lái)。而且在拆卸過(guò)程中涉及大量的連接器，端子排，電纜的拆裝，工程量巨大而且極其煩瑣。

剮蹭補(bǔ)漆困難：在裝配好的車輛上進(jìn)行拆裝，難以避免地造成磕碰劃傷，這些都需要后期進(jìn)行補(bǔ)漆處理，而在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理時(shí)，溫度濕度等作業(yè)環(huán)境難以保證，這樣導(dǎo)致與原漆有明顯的色差，極大地影響車輛美觀降低車輛檔次。

線纜鋪設(shè)困難：由于車輛空間緊張，后期全自動(dòng)駕駛升級(jí)改造時(shí)將會(huì)有相當(dāng)于原車30%的電纜要新敷設(shè)到車輛中，敷設(shè)電纜需要在車輛的型材腔體、頂板線槽等隱蔽部位進(jìn)行線纜的敷設(shè)、固定。施工難度極大。

新設(shè)備安裝困難：新設(shè)備很難完全與預(yù)留接口一致，這樣就涉及在預(yù)留接口的基礎(chǔ)上進(jìn)行加改，在施工空間、施工環(huán)境的限制下，擴(kuò)孔、焊接、膠黏等工作很難進(jìn)行，而且也難以保證施工質(zhì)量。

1.4 后期改造設(shè)備采購(gòu)困難

對(duì)比GOA2自動(dòng)化等級(jí)的車輛，全自動(dòng)駕駛必須增加障礙物脫軌檢測(cè)系統(tǒng)，走形檢測(cè)系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以及一些必要的指示燈；原有系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)、廣播、PIS、CCTV，牽引和制動(dòng)都要進(jìn)行相應(yīng)的功能升級(jí)。盡管在建設(shè)初期可以考慮預(yù)留接口和安裝空間，但是隨著改造時(shí)間向后推移，由于供應(yīng)商產(chǎn)品的升級(jí)換代和供應(yīng)商廠家優(yōu)勝劣汰，按照預(yù)留接口采購(gòu)到合適設(shè)備的難度將越來(lái)越大。由于考慮到用戶為了匹配原有車輛而別無(wú)選擇，因此供應(yīng)商處于利益考慮，設(shè)備報(bào)價(jià)和原有系統(tǒng)軟硬件的升級(jí)費(fèi)用也會(huì)特別的高。

1.5 后期改造安全性

后期改造無(wú)論是返廠改造還是在用戶現(xiàn)場(chǎng)改造都會(huì)給車輛帶來(lái)大量的安全隱患，而全自動(dòng)駕駛車輛最為緊要的就是車輛的安全性。

結(jié)構(gòu)安全隱患：在裝配完畢的車輛上進(jìn)行拆裝施工，拆裝過(guò)程的廢料遺留，由于施工空間限制導(dǎo)致安裝固定難以處處精準(zhǔn)定位，焊接強(qiáng)度和螺栓連接安裝預(yù)緊力也難以保證處處符合標(biāo)準(zhǔn)。這給后期車輛運(yùn)行時(shí)的車輛結(jié)構(gòu)帶來(lái)安全隱患；

系統(tǒng)安全隱患：系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)和新設(shè)備加入，很難象一次設(shè)計(jì)的那樣保證兼容的可靠性。軟件的開(kāi)發(fā)升級(jí)也帶來(lái)大量的安全不確定因素，由于已經(jīng)運(yùn)營(yíng)的線路不可能提供足夠的時(shí)間給這些升級(jí)后的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試磨合，因此系統(tǒng)安全隱患難以避免。

電路安全隱患：后期改造升級(jí)工作涉及大量的線路連接和電纜鋪設(shè)，由于難以保證施工質(zhì)量，而且也無(wú)法像新造車輛那樣進(jìn)行有效地質(zhì)量監(jiān)控和全列調(diào)試。

2 分析結(jié)論

根據(jù)上面成本、施工難度、采購(gòu)難度和安全性四方面的綜合分析可以看出，后期將GOA2自動(dòng)化等級(jí)升級(jí)車輛升級(jí)改造為全自動(dòng)駕駛車輛的方式花費(fèi)大，施工采購(gòu)難度大，并且還可能會(huì)埋下重大的安全隱患。

從可升級(jí)性來(lái)分析。如果未來(lái)車輛要采用全自動(dòng)駕駛運(yùn)營(yíng)方式，由于全自動(dòng)駕駛車輛的安全等級(jí)要求較高，先期的GOA2自動(dòng)化等級(jí)車輛的系統(tǒng)配置就必須按照全自動(dòng)駕駛的安全等級(jí)進(jìn)行要求，這樣各系統(tǒng)都要都要按照全自動(dòng)駕駛的安全等級(jí)和可靠性要求來(lái)設(shè)計(jì)，車輛結(jié)構(gòu)必須同時(shí)滿足全自動(dòng)駕駛的結(jié)構(gòu)需求和GOA2等級(jí)結(jié)構(gòu)需求，這種要求下設(shè)計(jì)出來(lái)的車輛初期的費(fèi)用不一定比直接按照全自動(dòng)駕駛需求設(shè)計(jì)出來(lái)的車輛的費(fèi)用低很多。再加上后期的改造升級(jí)費(fèi)用，這種初期GOA2后期升級(jí)GOA4的方式可謂得不償失。

從整個(gè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)來(lái)看，GOA2的運(yùn)營(yíng)規(guī)則和GOA4運(yùn)營(yíng)規(guī)則完全不同，在GOA2自動(dòng)化等級(jí)運(yùn)營(yíng)了一段時(shí)間之后再向GOA4自動(dòng)化等級(jí)改變，運(yùn)營(yíng)規(guī)則將會(huì)有很大的變化，對(duì)運(yùn)營(yíng)單位管理是個(gè)極大的考驗(yàn)。另一方面，GOA4正式運(yùn)營(yíng)前需要大量的各個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合試驗(yàn)，包括無(wú)人駕駛狀態(tài)下的各系統(tǒng)大數(shù)據(jù)無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)等，這些試驗(yàn)和調(diào)試工作以既有項(xiàng)目來(lái)看，一般需要至少一年的時(shí)間，一個(gè)已經(jīng)正式運(yùn)營(yíng)的線路幾乎不可能將所有的車輛和所有的線路以及所有的系統(tǒng)拿出來(lái)進(jìn)行這樣的調(diào)試和試驗(yàn)。因此建議用戶如果想要采用進(jìn)行全自動(dòng)駕駛方式運(yùn)營(yíng)，最好在建設(shè)初期時(shí)就按照全自動(dòng)駕駛的配置要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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