全自動駕駛系統(tǒng)車輛核心技術(shù)簡析

趙洪濤

近幾年，科學(xué)技術(shù)的進步使城市軌道交通行業(yè)發(fā)生了革命性的變化。借助于計算機控制技術(shù)的、集成電路、電子元器件可靠性的提高、生產(chǎn)制造工藝技術(shù)的革新等，已使城市軌道交通系統(tǒng)的可靠性、安全性達到99 .99 %，達到列車完全由“自動化”系統(tǒng)來替代人工駕駛的要求。近年來全自動運行地鐵在軌道交通領(lǐng)域日漸升溫，我國近年建設(shè)的新線，有多條為全自動駕駛線路。

一，全自動駕駛系統(tǒng)的優(yōu)勢

全自動駕駛列車的喚醒、出庫、停站、開關(guān)車門、故障診斷、休眠以及洗車等控制操作均不需要駕駛員，完全自動完成。與傳統(tǒng)的人工駕駛列車相比，其主要特點和優(yōu)勢如下：

1、提升運營安全性、可靠性

無人自動駕駛系統(tǒng)不僅需要考慮運行中的列車安全，而且要考慮到乘客及運營人員的安全;實現(xiàn)列車運行全過程的自動安全防護。人工操作易受主觀和外界因素的干擾，在安全性方面存在不確定性和不穩(wěn)定性，這也是導(dǎo)致軌道交通故障或事故的原因之一。全自動運行系統(tǒng)運利用高可靠性和安全性設(shè)備，以及具有高精度、快速準確的故障診斷分析與診斷功能，實現(xiàn)故障的快速定位，依據(jù)故障處理方案，遠程或人工上車進行故障的快速處理。

2、提升服務(wù)質(zhì)量

全自動運行系統(tǒng)的信號系統(tǒng)采用了基于無線通信技術(shù)的移動閉塞系統(tǒng)，通過與車輛的高精度控制系統(tǒng)的技術(shù)接口來實現(xiàn)列車精確定位、高速運行、實時跟蹤和自動折返，有效地縮短了列車運行間隔，提高了行車密度和旅行速度，可適應(yīng)大客流的需要。同時，通過增強列車上的視頻監(jiān)控和緊急對講功能，提高應(yīng)急處置能力。

3、優(yōu)化人力資源、降低運營成本

將司機從重復(fù)作業(yè)中解放出來，列車上可以配置乘務(wù)人員;提高了系統(tǒng)的自動化程度，增強設(shè)備的自診斷功能，運營維護功能得到加強，降低了運營人員勞動強度。全自動駕駛，擺脫了有人駕駛系統(tǒng)司機配置的制約;根據(jù)需要靈活調(diào)整運行間隔，減少因人工參與而對運營效率的影響，提高系統(tǒng)對突發(fā)客流的響應(yīng)能力，，通過改變列車行車密度來滿足客流運輸要求，大大提高運輸能力。減少維護、管理、車輛駕駛?cè)藛T數(shù)量，以及人員培訓(xùn)等，有效降低運營成本。

二，全自動駕駛車輛核心技術(shù)

與有人駕駛線路不同，對于無人駕駛的線路，原由司機完成的各項功能，需由設(shè)備系統(tǒng)完成。

列車，實現(xiàn)喚醒、自檢、出段、區(qū)間運行、精確停車、開關(guān)車門/ 站臺門、折返、回段和休眠等功能。

2.1 架構(gòu)要求

2.1.1 司機室內(nèi)裝設(shè)備配置

1）全自動運行車輛采用封閉式司機臺（有鎖閉裝置且具備防水防塵功能）;

2）開放式司機室結(jié)構(gòu)（取消或可配置易拆卸后端墻系統(tǒng)），應(yīng)設(shè)置司機隔離區(qū);

3）取消司機座椅或可配置折疊隱藏座椅;

4）司機室側(cè)配置半高結(jié)構(gòu)電氣柜，柜頂設(shè)有防滑條，可放置行李;

5）取消或封閉司機室外露電氣件，功能失效。

2.2.2 列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)

1）具備車載設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和車地數(shù)據(jù)無線通信功能;

2）數(shù)字量輸入輸出接口多，冗余度高;

3）支持遠程復(fù)位、遠程切除等故障復(fù)位功能;

4）支持蠕動、雨雪等特殊模式、遠程控制空調(diào)和照明等系統(tǒng)功能;

5）支持各系統(tǒng)靜、動態(tài)自檢，以及各系統(tǒng)運行和故障信息上傳功能。。

2.2.3 障礙物檢測系統(tǒng)

全自動運行車輛應(yīng)設(shè)有障礙物檢測檢測系統(tǒng)，車輛碰撞障礙物時使列車產(chǎn)生緊急制動，應(yīng)由TCMS記錄并上傳到OCC。

2.2.4 走行部在線檢測系統(tǒng)

全自動運行車輛宜設(shè)有走行部在線檢測系統(tǒng)，實時檢測車輛的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、軸箱、齒輪箱、電機等關(guān)鍵部位，對于故障進行早期預(yù)警和分級報警，準確指導(dǎo)車輛的運用和維修。TCMS記錄并將處置建議上傳到OCC。

2.2.5 客室緊急手柄裝置

每輛車客室內(nèi)適當位置宜配置客室緊急手柄裝置，當客室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)等特殊情況時，乘客可利用緊急手柄觸發(fā)報警，TCMS處置報警信息且上傳到OCC，同時聯(lián)動視頻信息上傳到OCC，由工作人員遠程通過緊急對講裝置指導(dǎo)車內(nèi)乘客進行應(yīng)急事件處理。

2.2 功能要求

全自動無人駕駛系統(tǒng)的功能按照技術(shù)角度分類，可以分為：

1、列車信息的采集與監(jiān)控：包括障礙物檢測、走行部檢測、、煙火報警聯(lián)動、車載攝像頭聯(lián)動、乘客緊急對講、乘客緊急拉手、車輛狀態(tài)的實時傳輸?shù)?

2、列車控制和故障診斷：包括休眠喚醒、車輛的上電自檢、靜態(tài)測試、動態(tài)測試、、重新開關(guān)門、自動出入庫、自動洗車、車門與站臺門的對位隔離等;

3、故障遠程處理：車門遠程隔離、空開遠程復(fù)位、轉(zhuǎn)向架遠程切除、進入蠕動模式等;

2.3 性能要求

2.3.1 列車運營可靠性要求

服務(wù)故障： ????每組車平均無故障時間不小于6000小時;

大晚點故障： ??每組車平均無故障時間不小于4500小時;

碎修、列檢故障：每列車平均無故障時間不小于200小時。

2.3.2 車輛系統(tǒng)涉及安全的功能應(yīng)達到安全完整性等級下表要求：

三、小結(jié)

全自動無人駕駛技術(shù)在我國的應(yīng)用尚在初級階段，全自動無人駕駛的實現(xiàn)需要設(shè)計、建設(shè)、運營、供應(yīng)商等多個參與方確立共同的目標、需求、功能，需要土建和系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計，全自動駕駛軌道交通在我國已經(jīng)有了良好的開端，目前上海 10 號線實現(xiàn)了有人值守的全自動駕駛，北京燕房線也在自主化系統(tǒng)集成、安全運行技術(shù)及信號、車輛裝備的研發(fā)和制造等方面取得了階段性的成果。全自動駕駛城市軌道交通系統(tǒng)是我國未來軌道交通建設(shè)發(fā)展的趨勢和技術(shù)制高點，應(yīng)認真研究國內(nèi)外發(fā)展自動駕駛的經(jīng)驗，積極進行探索和應(yīng)用，打破國外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷和技術(shù)封鎖，實現(xiàn)軌道交通可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展。