全自動無人駕駛地鐵功能分析及故障應(yīng)對

張磊

摘要：近些年來，我國社會的發(fā)展腳步十分快速，軌道交通體系得到了全面的發(fā)展，與此同時促進(jìn)了軌道交通整體水平的進(jìn)一步提升。在此基礎(chǔ)之上，無人駕駛體現(xiàn)出良好的應(yīng)用價值，但是無人駕駛技術(shù)應(yīng)用到軌道交通系統(tǒng)的過程中仍然存在一些具體的影響因素，導(dǎo)致列車發(fā)展的效果受到了一定的限制，本文對此進(jìn)行深入的探討與分析，并且相應(yīng)地提出有效地解決對策，以供專業(yè)人士進(jìn)行一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：全自動無人駕駛;地鐵功能;故障措施

1軌道列車全自動駕駛的相關(guān)情況

軌道交通信號系統(tǒng)主要是由列車自動監(jiān)控（ATS）、列車自動防護(hù)（ATP）以及列車自動駕駛（ATO）三個方面所構(gòu)成的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制駕駛的目標(biāo)，主要是基于連鎖的條件基礎(chǔ)。在軌道列車自動防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)下，根據(jù)自動監(jiān)控系統(tǒng)所提出的相關(guān)指令來實現(xiàn)對軌道交通列車速度的有效調(diào)節(jié)，進(jìn)一步控制列車的實際運(yùn)行工作。

軌道列車實現(xiàn)全自動駕駛的過程中，主要是能夠?qū)崿F(xiàn)列車運(yùn)行的自動調(diào)整工作，對其運(yùn)行的速度進(jìn)行有效地控制并實現(xiàn)制動來精確停車。同時能夠自動打開和關(guān)閉車門，自動控制屏蔽門。除此之外，還能夠在軌道交通列車的運(yùn)行過程中對發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行報警，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的記錄。

軌道列車自動控制系統(tǒng)基于通信模式，常用的包括ATO自動駕駛模式、ATP防護(hù)人工駕駛模式以及限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式四種。其中，ATO自動駕駛模式的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)軌道列車在整個區(qū)域內(nèi)的全自動運(yùn)行，體現(xiàn)出節(jié)能化以及安全化的特點，并能夠在安全的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定點停車。其次，ATP防護(hù)下的人工駕駛模式能夠自動確定列車運(yùn)行的最大允許速度，使司機(jī)在駕駛列車的過程中基于ATP保護(hù)的基礎(chǔ)上工作，從而能夠?qū)崿F(xiàn)列車自動防護(hù)的具體功能。另外，限制人工駕駛模式的應(yīng)用。對于車載ATP限制列車，會在一個固定速度下實現(xiàn)運(yùn)行。列車的司機(jī)會根據(jù)實際的調(diào)度命令來和地面信號進(jìn)行聯(lián)系，顯示駕駛的列車情況。如果列車在實際運(yùn)行的過程中超過了原本固定的具體速度，車載ATP設(shè)備就會實現(xiàn)對列車的緊急制動，強(qiáng)迫列車停車，進(jìn)而保證列車運(yùn)行的安全性。最后，非限制人工駕駛模式是一種完全的人工駕駛模式。這種駕駛模式下，軌道列車中的所有車載設(shè)備都不參與監(jiān)控列車運(yùn)行的任何過程，司機(jī)可以根據(jù)調(diào)度的具體命令以及地面信號情況來駕駛列車。在這個過程中，列車需要由調(diào)度命令人員以及司機(jī)和相關(guān)的連鎖設(shè)備來確保安全性。

2全自動無人駕駛關(guān)鍵因素分析

軌道交通全自動無人駕駛線路與常規(guī)線路在運(yùn)營管理上有明顯不同，最基本的區(qū)別是，在管理上，因為列車司機(jī)配置的取消，全自動無人駕駛系統(tǒng)需要在控制中心新增代替司機(jī)，對車載乘客進(jìn)行服務(wù)和管理的崗位，以及對車輛運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和管理的崗位，一般稱為乘客調(diào)度和車輛調(diào)度;在技術(shù)上，全自動無人駕駛系統(tǒng)集成車輛信息監(jiān)控，并且在廣度和深度上也有延伸，需要實現(xiàn)場段內(nèi)監(jiān)控。

全自動無人駕駛模式下，除了需要對信號/車輛/綜合監(jiān)控ISCS三大系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)上的改造外，還需要從運(yùn)營籌劃方面滿足無人駕駛系統(tǒng)的需求。需要組建具備多專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的綜合調(diào)度團(tuán)隊和運(yùn)維團(tuán)隊，加強(qiáng)軌道交通運(yùn)行的綜合調(diào)度指揮能力和安全運(yùn)維能力，提升控制中心集中實時控制管理水平，為無人駕駛系統(tǒng)正常運(yùn)營提供管理上的支撐和保障。同時，根據(jù)無人駕駛的需求以及國內(nèi)軌道交通當(dāng)前的運(yùn)營組織現(xiàn)狀，制定適用于國內(nèi)軌道交通運(yùn)營條件的管理目標(biāo)、運(yùn)營策劃、應(yīng)急調(diào)度、維護(hù)管理等制度值得重點研究。

3全自動無人駕駛綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計

3.1信號控制和駕駛模式

根據(jù)全自動無人駕駛車輛段或者停車場內(nèi)部的作業(yè)模式將全自動無人駕駛車輛自動控制區(qū)域納入到ATC的系統(tǒng)監(jiān)控范圍內(nèi)，全自動無人駕駛車輛段或者停車場出入停車列檢庫和洗車庫作業(yè)進(jìn)路設(shè)置為列車的進(jìn)路設(shè)置，車輛在全自動無人駕駛車輛段或者停車場內(nèi)部采取進(jìn)路閉塞的運(yùn)行方式。ATC具備對整個車輛段、停車場監(jiān)視和管控的功能，在具體運(yùn)行的時候能夠?qū)θ詣訜o人駕駛車輛段或者停車場自動控制區(qū)域范圍內(nèi)的列車信號進(jìn)行全過程的跟蹤處理，并根據(jù)提供的出入庫計劃自動設(shè)置立車目的地的代碼，之后自動觸動列車的進(jìn)路。

在自動區(qū)域范圍內(nèi)具備CBCT級別下的ATP或者ATO功能，能夠為整個列車的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要參考支持。全自動無人駕駛車輛段或者停車場根據(jù)作用需要還可以設(shè)置相應(yīng)的調(diào)車信機(jī)，采取限制人工駕駛的方式來運(yùn)行車輛。

3.2停車列檢庫內(nèi)部設(shè)置防護(hù)分區(qū)

停車列檢庫一般被設(shè)置在無人區(qū)，為了能夠更好的方便人員進(jìn)出和作業(yè)安全，可以將停車列檢庫分別設(shè)置在四個防護(hù)分區(qū)上，各個防護(hù)分區(qū)分別應(yīng)用柵欄形成物理隔離。在入庫的位置上設(shè)置能夠通人的地下通道，通道在每個防護(hù)分區(qū)上安排一個出入口，并在出入口的位置上設(shè)置相應(yīng)的門禁系統(tǒng)。第一，在初期有人駕駛操作的時候，SPKS開關(guān)和門禁系統(tǒng)會同時啟動，這個時候列車檢查人員、保潔人員、司機(jī)等都能進(jìn)入到停車列檢庫。第二，在采取全自動化無人駕駛模式的時候，列檢人員、保潔人員等會進(jìn)入到停車列檢庫的一個分區(qū)，在得到上級批復(fù)之后運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員會取人行地下通道的門禁卡，之后從人行地下通道進(jìn)入到對應(yīng)的分區(qū)范圍內(nèi)，在刷好門禁卡之后進(jìn)入到系統(tǒng)中。人員在退出防護(hù)區(qū)域的時候需要將門禁卡退還給運(yùn)轉(zhuǎn)值班室，由值班室的人將SPKS開關(guān)復(fù)位處理，之后通知電調(diào)節(jié)人員及時供電。

3.3全自動無人駕駛場景聯(lián)動和一體化信息融合展示

全自動運(yùn)行運(yùn)營場景作為全自動運(yùn)行運(yùn)營策劃的主要內(nèi)容和運(yùn)營需求，對系統(tǒng)功能分配、系統(tǒng)設(shè)計、作業(yè)流程及運(yùn)營規(guī)則都有重要的指導(dǎo)作用。運(yùn)營場景的設(shè)計需要統(tǒng)一軌道交通全自動運(yùn)行線路正常、故障和應(yīng)急的主要場景，空間范圍涵蓋正線和車庫，明確各類場景的處置流程和功能需求分配。

全自動無人駕駛系統(tǒng)將軌道交通行車調(diào)度指揮和運(yùn)營管理進(jìn)一步集中于控制中心，控制中心的調(diào)度需要實現(xiàn)對車輛、車站、場段大范圍的集中監(jiān)控，需要對全局范圍內(nèi)的監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)行綜合性的組織和融合。綜合自動化系統(tǒng)在擴(kuò)大集成范圍和增加集成深度的情況下，大大提高了控制中心的監(jiān)控能力，融合一體的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控、電力監(jiān)控、行車調(diào)度、車輛監(jiān)控、乘客監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控，在綜合自動化系統(tǒng)上采用多專業(yè)信息融合可視化技術(shù)進(jìn)行組合，提供綜合全景監(jiān)視視圖和控制功能。例如在控制中心的行車監(jiān)視人機(jī)界面上，融合展示行車、機(jī)電、車輛的綜合信息，在傳統(tǒng)的ATS站場圖的基礎(chǔ)上，融合觸網(wǎng)供電信息、車站工況信息、隧道風(fēng)機(jī)信息，結(jié)合站場圖的列車位置信息、信號信息、設(shè)備信息、車輛的狀態(tài)信息，通過這張行車全景圖，可以總體掌握線路行車調(diào)度所需的所有相關(guān)信息。在車站的綜合運(yùn)營信息人機(jī)界面，融合展示整個車站的多專業(yè)整體健康情況、重要設(shè)備運(yùn)行情況、客流狀態(tài)、車站環(huán)境狀態(tài)、車站網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，通過車站全景圖，車站運(yùn)營人員可以總體掌握車站運(yùn)營所需的所有相關(guān)信息。

結(jié)束語

總體來說，在軌道交通全自動無人駕駛列車的運(yùn)行過程中，所有運(yùn)行過程都是依靠相關(guān)的智能化控制系統(tǒng)來完成的。在這個過程當(dāng)中，不需要人工去對其進(jìn)行控制，因此能夠有效降低列車行駛過程中人為操作所引起的一些運(yùn)行風(fēng)險，但是同時也存在一些影響因素，導(dǎo)致全自動無人駕駛練車的運(yùn)行受到了限制。本文的分析對于促進(jìn)我國軌道交通行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的價值。

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