現(xiàn)代有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)方案研究

易志剛

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

在平交路口處與社會(huì)交通混行和司機(jī)目視人工駕駛車(chē)輛是現(xiàn)代有軌電車(chē)在運(yùn)營(yíng)方面與其他軌道交通形式最顯著的區(qū)別[1-2]。在國(guó)內(nèi)復(fù)雜的城市交通環(huán)境下，僅依靠司機(jī)根據(jù)列車(chē)速度判斷并保持與前車(chē)的距離，目視人工駕駛列車(chē)并不能滿足有軌電車(chē)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的高安全要求。非完全封閉運(yùn)行環(huán)境和司機(jī)目視人工駕駛導(dǎo)致有軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全、運(yùn)輸效率極大地依賴(lài)于司機(jī)的駕駛狀態(tài)和經(jīng)驗(yàn)，使得司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于高度緊張、注意力高度集中的狀態(tài)，給有軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)諸多隱患。

國(guó)內(nèi)外對(duì)軌道交通列車(chē)防撞的研究大多是借鑒在航空、航海和道路交通領(lǐng)域?qū)ε鲎脖苊鈫?wèn)題研究的經(jīng)驗(yàn)。如德國(guó)宇航局提出的鐵路避撞系統(tǒng)RCAS，通過(guò)在車(chē)車(chē)之間建立通信鏈路，周期地將其獲取的相關(guān)信息廣播到鄰近區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)通過(guò)分析接收到的消息，可較全面地了解目前的交通狀況，若存在發(fā)生危險(xiǎn)的可能則給司機(jī)提供警告和建議，從而避免碰撞事故的發(fā)生[3-5]；印度貢根鐵路公司開(kāi)發(fā)了一種列車(chē)防碰撞系統(tǒng)也是接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，使用無(wú)線調(diào)制通信技術(shù)作為兩車(chē)的信息交換，從而進(jìn)行兩車(chē)距離的判斷和預(yù)警[6]；國(guó)內(nèi)對(duì)城市軌道交通列車(chē)防撞的研究也大多基于定位、無(wú)線射頻、聲波探測(cè)、無(wú)線測(cè)距等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)前后列車(chē)相對(duì)距離的實(shí)時(shí)探測(cè)，為司機(jī)提供危險(xiǎn)車(chē)距報(bào)警信息。由于有軌電車(chē)線路非完全封閉、半獨(dú)立路權(quán)等復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，以及投資較低、車(chē)載系統(tǒng)無(wú)安全防護(hù)等限制條件，這些方案在實(shí)際的有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)中存在很多問(wèn)題。

本文旨在從有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)條件出發(fā)，研究一種在非完全封閉、半獨(dú)立路權(quán)運(yùn)營(yíng)條件下，對(duì)司機(jī)目視人工駕駛有軌電車(chē)提供必要的提醒、輔助的主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)，不但能提高司機(jī)對(duì)影響運(yùn)營(yíng)安全的事故隱患的識(shí)別，降低事故發(fā)生幾率，也是有軌電車(chē)逐步朝著智能化運(yùn)營(yíng)發(fā)展的基礎(chǔ)。

1 存在的問(wèn)題

（1）運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。現(xiàn)代有軌電車(chē)運(yùn)行線路多為城市道路改造而成，線路不完全封閉，機(jī)動(dòng)車(chē)與線路平行運(yùn)行，存在與地面公共交通的平面交叉路口。大多數(shù)情況下，國(guó)內(nèi)現(xiàn)代有軌電車(chē)采用半獨(dú)立路權(quán)方式運(yùn)行，即在路段中采用專(zhuān)用路權(quán)，通過(guò)綠化帶、柵欄、路緣石等隔離措施將有軌電車(chē)車(chē)道與其他交通方式隔離，而在交叉口處與道路平交，與其他交通方式混行。我國(guó)各個(gè)城市的交通情況復(fù)雜[1]，即使是路段中采用專(zhuān)用路權(quán)，由于考慮到城市景觀等因素，隔離措施大多較簡(jiǎn)單，無(wú)法有效防護(hù)行人或其他交通方式侵線，存在較大安全隱患。

（2）系統(tǒng)應(yīng)用條件差異較大。目前，對(duì)軌道交通列車(chē)防撞的研究大多是將其作為列車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)的補(bǔ)充，而有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)沒(méi)有列車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)，且運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較復(fù)雜，使得目前軌道交通列車(chē)防撞通過(guò)對(duì)前車(chē)距離的實(shí)時(shí)探測(cè)無(wú)法滿足有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警的需求，需要對(duì)有軌電車(chē)運(yùn)行前方所有行車(chē)障礙物進(jìn)行檢測(cè)并結(jié)合列車(chē)運(yùn)行情況進(jìn)行多維度、多方位的綜合防護(hù)。

（3）防護(hù)模式技術(shù)單一。軌道交通列車(chē)防撞大多采用一種或幾種技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車(chē)避撞，且作為切除列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)后的補(bǔ)充，無(wú)法滿足有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的需求。

（4）定位精度要求高。有軌電車(chē)運(yùn)行在固定的軌道線路上，在發(fā)生沖突時(shí)，列車(chē)只能采取制動(dòng)措施，且有軌電車(chē)線路大多采用復(fù)線，上下行距離很近，對(duì)列車(chē)定位精度提出較高要求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)代有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的根本目標(biāo)是在有軌電車(chē)非完全封閉、半獨(dú)立路權(quán)等運(yùn)營(yíng)條件下對(duì)司機(jī)人工駕駛提供必要的提醒、輔助，保證列車(chē)安全運(yùn)行，降低事故發(fā)生幾率，適應(yīng)安全生產(chǎn)、滿足旅客出行、實(shí)現(xiàn)一流運(yùn)營(yíng)品質(zhì)、一流服務(wù)品質(zhì)的要求。

系統(tǒng)以線路的空間條件為基礎(chǔ)，以有軌電車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)為依據(jù)，結(jié)合列車(chē)位置、線路等相關(guān)狀態(tài)，并采用環(huán)境感知裝置感知有軌電車(chē)運(yùn)行周邊的相關(guān)環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、協(xié)同控制，自動(dòng)對(duì)影響列車(chē)運(yùn)行安全情況選擇最優(yōu)防撞預(yù)警策略，對(duì)司機(jī)人工駕駛提供必要的提醒、輔助，保障列車(chē)運(yùn)行安全。

系統(tǒng)應(yīng)能夠適應(yīng)不同運(yùn)行條件的變化，靈活地進(jìn)行變更和擴(kuò)展。

系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以作為現(xiàn)代有軌電車(chē)綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊與其協(xié)同工作，具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)是在非完全封閉運(yùn)行環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)交互、列車(chē)運(yùn)行周邊環(huán)境感知，避免列車(chē)之間以及列車(chē)與行車(chē)障礙物之間的沖突，為司機(jī)人工駕駛提供必要的提醒、輔助，應(yīng)具備以下主要功能：

（1）實(shí)現(xiàn)列車(chē)的精確定位、測(cè)速，滿足有軌電車(chē)的各種運(yùn)行環(huán)境（高架、隧道等）；

（2）實(shí)時(shí)接收相關(guān)列車(chē)的位置、速度等運(yùn)行狀態(tài)信息；

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行前方周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)感知；

（4）對(duì)各種消息進(jìn)行處理并對(duì)碰撞檢測(cè)邏輯與防護(hù)預(yù)警策略進(jìn)行計(jì)算，對(duì)影響列車(chē)運(yùn)行安全的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；

（5）主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)不參與直接控車(chē)，檢測(cè)到可能的碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)輸出不同等級(jí)的警告信息提醒、輔助司機(jī)采取相應(yīng)的措施。

4 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由防撞預(yù)警處理模塊、采集通信模塊、采集裝置、人機(jī)界面4部分組成，其中，防撞預(yù)警處理模塊、采集通信模塊安裝在車(chē)載主機(jī)機(jī)柜中，采集裝置部署在列車(chē)合適位置，人機(jī)界面部署在司機(jī)室，也可以與綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)集成到一起。系統(tǒng)技術(shù)方案如圖1所示。

圖1 有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案

4.1 防撞預(yù)警處理模塊

防撞預(yù)警處理模塊主要包括環(huán)境感知處理單元、線路列車(chē)狀態(tài)處理單元、防撞邏輯及預(yù)警決策單元。

（1）環(huán)境感知處理單元

環(huán)境感知處理單元通過(guò)環(huán)境感知檢測(cè)裝置采集有軌電車(chē)運(yùn)行前方周?chē)沫h(huán)境狀態(tài)信息，并將環(huán)境感知信息進(jìn)行融合、處理，實(shí)時(shí)檢測(cè)有軌電車(chē)運(yùn)行前方周?chē)恼系K物，判斷障礙物運(yùn)行軌跡，對(duì)影響有軌電車(chē)運(yùn)行的環(huán)境狀態(tài)信息進(jìn)行標(biāo)注發(fā)送給防撞邏輯及預(yù)警決策單元。

（2）線路列車(chē)狀態(tài)處理單元

線路列車(chē)狀態(tài)處理單元通過(guò)列車(chē)定位測(cè)速裝置獲取本車(chē)的位置、速度等實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息；通過(guò)通信接口單元獲取到前車(chē)位置、速度等實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，獲取線路設(shè)備狀態(tài)，并將線路設(shè)備狀態(tài)、前車(chē)狀態(tài)等信息發(fā)送給防撞邏輯及預(yù)警決策單元。

（3）防撞邏輯及預(yù)警決策單元

防撞邏輯及預(yù)警決策單元將從獲取的影響有軌電車(chē)運(yùn)行的環(huán)境狀態(tài)信息和線路列車(chē)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行融合處理，根據(jù)碰撞檢測(cè)邏輯進(jìn)行計(jì)算，對(duì)影響列車(chē)運(yùn)行安全的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，檢測(cè)到可能的碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，依據(jù)防護(hù)預(yù)警策略通過(guò)人機(jī)界面輸出不同等級(jí)的警告信息，提醒、輔助司機(jī)采取響應(yīng)的措施。

4.2 采集通信模塊

采集通信模塊主要包括環(huán)境感知采集單元、定位測(cè)速單元、通信接口單元。

（1）環(huán)境感知采集單元

環(huán)境感知采集單元通過(guò)一種或幾種環(huán)境感知檢測(cè)裝置的組合，實(shí)時(shí)采集有軌電車(chē)運(yùn)行方向周?chē)沫h(huán)境狀態(tài)信息，為環(huán)境感知處理單元進(jìn)行障礙物判斷處理提供基礎(chǔ)。

（2）定位測(cè)速單元

有軌電車(chē)因投資限制，以及在城區(qū)運(yùn)行，較少存在隧道等特點(diǎn)，一般采用GPS/北斗（BD）定位，輔以其他定位技術(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

（3）通信接口單元

通信接口模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與中心有軌電車(chē)綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)、與本列列車(chē)運(yùn)行相關(guān)的其他車(chē)輛之間的外部數(shù)據(jù)交換，以及系統(tǒng)內(nèi)部各模塊單元之間的數(shù)據(jù)接口。

5 系統(tǒng)工作原理及關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代有軌電車(chē)主要用于在城市中心區(qū)，為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供便利支持，也可作為快速軌道交通功能在特定區(qū)域的延伸或加密，其線路一般都在城市或城郊的人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密集區(qū)域，多為城市道路改造而成，較少存在隧道等線路形態(tài)。有軌電車(chē)的線路特點(diǎn)使得其可以借鑒在其他領(lǐng)域（如汽車(chē)自動(dòng)駕駛）的成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警。

采用雷達(dá)、視頻識(shí)別、紅外線等多種傳感器融合技術(shù)，通過(guò)建立車(chē)車(chē)通信，實(shí)時(shí)檢測(cè)可能影響有軌電車(chē)運(yùn)行的列車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)輛等行車(chē)障礙物，實(shí)現(xiàn)有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警，能夠適應(yīng)有軌電車(chē)半完全封閉、半獨(dú)立路權(quán)等復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境，有效解決無(wú)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)保障情況下有軌電車(chē)運(yùn)行安全完全依賴(lài)司機(jī)的問(wèn)題。有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警原理如圖2所示。

圖2 有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警原理

系統(tǒng)通過(guò)多種列車(chē)定位設(shè)備獲取并校準(zhǔn)列車(chē)的速度和運(yùn)行方向信息，結(jié)合列車(chē)運(yùn)行方向及接收到的線路列車(chē)信息，與其前車(chē)建立通信連接，周期性接收前車(chē)的實(shí)時(shí)列車(chē)位置和運(yùn)行速度。

選用攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、紅外線等一種或幾種傳感器的組合，實(shí)時(shí)采集有軌電車(chē)運(yùn)行方向周?chē)沫h(huán)境狀態(tài)信息，并將環(huán)境感知信息進(jìn)行融合、處理，實(shí)時(shí)檢測(cè)有軌電車(chē)運(yùn)行前方的障礙物，判斷障礙物運(yùn)行軌跡，對(duì)影響有軌電車(chē)運(yùn)行的環(huán)境狀態(tài)信息進(jìn)行標(biāo)注。

系統(tǒng)主機(jī)結(jié)合本車(chē)與前車(chē)的位置和運(yùn)行狀態(tài)信息，依據(jù)碰撞檢測(cè)邏輯計(jì)算碰撞可能性，當(dāng)存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，根據(jù)防護(hù)預(yù)警策略輸出不同等級(jí)的警告信息。

在有軌電車(chē)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警中，其關(guān)鍵是對(duì)有軌電車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息的采集，列車(chē)運(yùn)行前方列車(chē)狀態(tài)信息、線路狀態(tài)信息、周?chē)h(huán)境信息的采集、融合以及碰撞檢測(cè)邏輯與碰撞防護(hù)預(yù)警策略的選擇。

5.1 列車(chē)精確定位

有軌電車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息的采集是列車(chē)運(yùn)行控制和主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。考慮到有軌電車(chē)線路大多在城市中心區(qū)或郊區(qū)，存在較多高大建筑物，也存在部分隧道區(qū)域，且上下行線路間隔較近，單獨(dú)采用GPS/BD定位無(wú)法滿足對(duì)定位精度的要求。

基于有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)定位現(xiàn)狀，從節(jié)省建設(shè)、運(yùn)維成本等方面出發(fā)，系統(tǒng)根據(jù)GPS/BD模塊定位數(shù)據(jù)以及里程計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算電車(chē)當(dāng)前位置。在運(yùn)行過(guò)程中，可能存在車(chē)輪“打滑”或者空轉(zhuǎn)，這就造成速度傳感器統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)存在誤差，通過(guò)沿線部署信標(biāo)，對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對(duì)校正，為了使得GPS/BD定位更加準(zhǔn)確，可以在控制中心或車(chē)輛段架設(shè)GPS/BD差分基站，以保證定位精度。

通過(guò)多種定位組合方式的融合，車(chē)載主機(jī)的定位誤差可以滿足需求，但GPS/BD定位存在無(wú)法保證列車(chē)定位測(cè)量結(jié)果一定落在線路上的問(wèn)題，這無(wú)法滿足系統(tǒng)對(duì)在線列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的精確度要求，系統(tǒng)通過(guò)采用定位算法結(jié)合存儲(chǔ)的線路電子地圖對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)修正，滿足主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確度要求。

5.2 車(chē)車(chē)通信機(jī)制

車(chē)車(chē)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)列車(chē)之間運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)交互，作為系統(tǒng)碰撞檢測(cè)邏輯的輔助輸入，以保障列車(chē)運(yùn)行安全和提高運(yùn)行效率。目前，對(duì)于車(chē)車(chē)通信技術(shù)在軌道交通列控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究[7-10]，有軌電車(chē)由于運(yùn)營(yíng)速度較低、線路運(yùn)營(yíng)條件、信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀等特點(diǎn)，其車(chē)車(chē)通信通過(guò)建立集中式的列車(chē)管理機(jī)制，采用車(chē)車(chē)通信管理算法，根據(jù)線路在線列車(chē)狀態(tài)、線路電子地圖等數(shù)據(jù)，對(duì)列車(chē)與前方列車(chē)的通信進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)列車(chē)之間的直接通信。

5.3 碰撞檢測(cè)邏輯與預(yù)警策略的選擇

有軌電車(chē)在平交路口會(huì)與行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)等其他社會(huì)交通流進(jìn)行交叉交織，其非完全封閉的線路特點(diǎn)使得其在運(yùn)行過(guò)程中，很容易受到其他交通流的干擾。為解決沒(méi)有列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)保障情況下對(duì)影響有軌電車(chē)運(yùn)行安全的因素和情況進(jìn)行預(yù)警的問(wèn)題，需要將有軌電車(chē)運(yùn)行周邊環(huán)境信息與線路信息、在線列車(chē)狀態(tài)進(jìn)行融合和處理，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警。

（1）信息融合

有軌電車(chē)線路非完全封閉的特點(diǎn)，使得主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警除了需要基于列車(chē)的精確定位信息，結(jié)合線路電子地圖，通過(guò)車(chē)車(chē)通信獲取前方列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)等線路信息外，還需要采用一種或幾種環(huán)境感知檢測(cè)裝置獲取有軌電車(chē)運(yùn)行前方周?chē)沫h(huán)境信息，對(duì)不同環(huán)境感知檢測(cè)裝置采集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，提取可能影響列車(chē)運(yùn)行安全的目標(biāo)特征信息，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行判斷。信息融合通過(guò)對(duì)這幾類(lèi)信息進(jìn)行融合、匹配、校準(zhǔn)，全面掌握有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程中不同維度的信息，為主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警提供信息支撐。有軌電車(chē)信息融合原理如圖3所示。

圖3 信息融合原理

（2）碰撞檢測(cè)邏輯

在有軌電車(chē)系統(tǒng)中，有軌電車(chē)需要防護(hù)的行車(chē)障礙主要有兩個(gè)方面：（1）系統(tǒng)內(nèi)的行車(chē)障礙，即列車(chē)間的沖突；（2）系統(tǒng)外的行車(chē)障礙，即列車(chē)與行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)等其他社會(huì)交通形式的沖突。

由于列車(chē)在軌道上運(yùn)行，在發(fā)生沖突的情況下，列車(chē)只能采取制動(dòng)措施。以列車(chē)為分析對(duì)象，碰撞防護(hù)主要是防護(hù)與前方列車(chē)發(fā)生追尾、側(cè)向或?qū)ο驔_突，以及對(duì)列車(chē)運(yùn)行前方的其他社會(huì)交通形式發(fā)生侵限或可能發(fā)生侵限的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行防護(hù)。碰撞防護(hù)過(guò)程主要涉及信息采集交互時(shí)間、車(chē)車(chē)通信時(shí)延、碰撞防護(hù)預(yù)警處理時(shí)間、司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間、列車(chē)惰行時(shí)間、列車(chē)制動(dòng)時(shí)間及安全防護(hù)時(shí)間等時(shí)間因素。通過(guò)考慮碰撞防護(hù)過(guò)程時(shí)間因素，采用碰撞防護(hù)曲線和安全制動(dòng)模型，對(duì)列車(chē)運(yùn)行前方運(yùn)動(dòng)或靜止的行車(chē)障礙物進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)計(jì)算緊急制動(dòng)干預(yù)曲線、告警速度曲線、推薦速度曲線等，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警。

（3）防護(hù)預(yù)警策略

在有軌電車(chē)行駛過(guò)程中，為保障列車(chē)運(yùn)行安全，必須保證列車(chē)與行車(chē)障礙物之間存在一定的安全間隔。為了向列車(chē)司機(jī)提供主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警，且更加清楚直觀地表明當(dāng)前所處的潛在危險(xiǎn)狀況，同時(shí)向司機(jī)提供合適的應(yīng)對(duì)措施，基于列車(chē)與行車(chē)障礙物之間的碰撞防護(hù)距離，將列車(chē)接近行車(chē)障礙物的時(shí)間過(guò)程按照危險(xiǎn)性等級(jí)劃分為3個(gè)等級(jí)，并以不同的顏色表示，如圖4所示。

圖4 碰撞防護(hù)三級(jí)預(yù)警策略

三級(jí)報(bào)警：在列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)范圍內(nèi)，檢測(cè)到行車(chē)障礙物，列車(chē)與行車(chē)障礙物的間距大于采用常規(guī)制動(dòng)在障礙物前停車(chē)的制動(dòng)距離加上安全裕量，若列車(chē)與行車(chē)障礙物的間距繼續(xù)減小時(shí)，存在潛在的安全沖突風(fēng)險(xiǎn)，車(chē)載主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警主機(jī)向司機(jī)發(fā)送三級(jí)報(bào)警信號(hào)，司機(jī)接收到預(yù)警信息后應(yīng)加強(qiáng)注意列車(chē)運(yùn)行前方情況。

二級(jí)報(bào)警：列車(chē)與行車(chē)障礙物的間距小于等于采用常規(guī)制動(dòng)在障礙物前停車(chē)的制動(dòng)距離加上安全裕量，若列車(chē)與行車(chē)障礙物的間距繼續(xù)減小時(shí)，存在較高可能的安全沖突風(fēng)險(xiǎn)，車(chē)載主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警主機(jī)向司機(jī)發(fā)送二級(jí)報(bào)警信號(hào)，司機(jī)接收到預(yù)警信息后應(yīng)立即采取常規(guī)制動(dòng)降低列車(chē)速度。

一級(jí)報(bào)警：列車(chē)與行車(chē)障礙物的間距小于等于采用緊急制動(dòng)在障礙物前停車(chē)的制動(dòng)距離加上安全裕量，存在嚴(yán)重的安全沖突風(fēng)險(xiǎn)，車(chē)載主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警主機(jī)向司機(jī)發(fā)送一級(jí)報(bào)警信號(hào)，司機(jī)接收到預(yù)警信息后應(yīng)立即采取緊急制動(dòng)措施停車(chē)。

主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)還需提供前方障礙物數(shù)量和每個(gè)障礙物的危險(xiǎn)等級(jí)，探測(cè)到的目標(biāo)不在限界內(nèi)，但根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)行軌跡和電車(chē)的運(yùn)行速度計(jì)算，目標(biāo)與電車(chē)可能將來(lái)某個(gè)時(shí)間在限界內(nèi)相遇，這時(shí)也需進(jìn)行報(bào)警。

6 結(jié)束語(yǔ)

半封閉運(yùn)行環(huán)境和司機(jī)目視人工駕駛使得有軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全、運(yùn)輸效率極大地依賴(lài)于司機(jī)駕駛狀態(tài)和經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法滿足對(duì)有軌電車(chē)列車(chē)運(yùn)行的高安全要求。實(shí)現(xiàn)半封閉運(yùn)行環(huán)境下有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警，不但能提高司機(jī)對(duì)影響運(yùn)營(yíng)安全的事故隱患的識(shí)別，降低事故發(fā)生幾率，也是有軌電車(chē)逐步朝著智能化運(yùn)營(yíng)發(fā)展的基礎(chǔ)。

本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出了實(shí)時(shí)采集線路狀態(tài)、列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)與列車(chē)運(yùn)行前方環(huán)境信息，自動(dòng)對(duì)影響列車(chē)運(yùn)行安全情況選擇最優(yōu)防撞預(yù)警策略，對(duì)司機(jī)人工駕駛提供必要的提醒、輔助，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)碰撞防護(hù)預(yù)警的解決方案，為有軌電車(chē)碰撞防護(hù)提供了新的思路和方法。