GOA2等級車輛改造成全自動駕駛車輛的分析

杜偉 劉洪菲

摘 要：隨著科技的進步，大量的新技術和新功能被應用到軌道交通領域中。象：遠程無線通信、計算機控制診斷、障礙物識別等技術。新技術的引進使全自動駕駛技術在保證安全的前提下得以實現，全自動駕駛線路上可改善服務質量，提高運輸能力，降低運營成本和節能減排，該文將對GOA2自動化等級車輛后期改造全自動駕駛的可行性進行分析。

關鍵詞：軌道交通車輛；全自動駕駛；GOA2

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A

0 前言

目前很多地鐵用戶在新建線路時，由于初期運營經驗不足難以駕馭全自動駕駛系統、一次性投入成本過大、對全自動駕駛技術的可行性存在懷疑以及建設周期等因素，希望在先期采用GOA2自動化等級進行建設，同時預留未來改造成全自動駕駛的機械及電氣接口，線路可采用GOA2這一成熟的自動化等級運營，并在未來能夠根據需要進行全自動無人駕駛的升級改造。針對用戶的這一考慮，該文將對后期改造全自動駕駛的可行性進行分析。

1 GOA2自動化等級車輛后期改造全自動駕駛車輛的變動及分析

1.1 全自動駕駛車輛與傳統GOA2自動化等級車輛區別

全自動駕駛車輛與傳統GOA2自動化等級車輛區別項點見表1。

從表1中可以看出全自動駕駛車輛與傳統GOA2自動化等級車輛在結構上、系統上和功能上均有較大的不同。結合上述不同點，從改造價格成本、改造施工難度、改造設備采購、改造安全性4個方面來對后期改造的可行性進行分析。

1.2 后期改造費用分析

很多用戶在線路建設初期，為了節省初期一次性投入成本，希望在建設初期按照傳統GOA2自動化等級進行建設，后期再根據需要進行全自動駕駛的升級改造，為了更加清晰地看出傳統GOA2自動化等級車輛升級改造為全自動駕駛車輛的成本費用，現將相同平臺的GOA2自動化等級的北京房山線車輛和GOA4自動化等級的北京燕房線車輛進行對比，并列出相應的改造項點。

從表2可以看出，改造涉及原結構改造、新增系統、新增功能、調試試驗等，考慮料件、工時、試驗的費用，單列車的改造費用初步估算約為200萬元，這個費用是考慮前期預留好后期改造的接口的前提下的單車改造費用，如果前期接口沒有充分考慮后期的升級改造，改造費用將大大提高。

1.3 后期改造施工難度分析

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

拆卸既有設備或結構的困難：由于裝配的精密性，各個部件之間一個搭一個，以司機臺的拆卸為例，在拆卸施工時，要先把客室頂板拆掉，之后才能拆掉司機室頂板，進而拆掉司機室間壁，然后拆掉司機室前端內裝，最后才能將司機臺拆下來。而且在拆卸過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。

剮蹭補漆困難：在裝配好的車輛上進行拆裝，難以避免地造成磕碰劃傷，這些都需要后期進行補漆處理，而在現場進行處理時，溫度濕度等作業環境難以保證，這樣導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。

線纜鋪設困難：由于車輛空間緊張，后期全自動駕駛升級改造時將會有相當于原車30%的電纜要新敷設到車輛中，敷設電纜需要在車輛的型材腔體、頂板線槽等隱蔽部位進行線纜的敷設、固定。施工難度極大。

新設備安裝困難：新設備很難完全與預留接口一致，這樣就涉及在預留接口的基礎上進行加改，在施工空間、施工環境的限制下，擴孔、焊接、膠黏等工作很難進行，而且也難以保證施工質量。

1.4 后期改造設備采購困難

對比GOA2自動化等級的車輛，全自動駕駛必須增加障礙物脫軌檢測系統，走形檢測系統和大數據通信系統以及一些必要的指示燈；原有系統包括網絡、廣播、PIS、CCTV，牽引和制動都要進行相應的功能升級。盡管在建設初期可以考慮預留接口和安裝空間，但是隨著改造時間向后推移，由于供應商產品的升級換代和供應商廠家優勝劣汰，按照預留接口采購到合適設備的難度將越來越大。由于考慮到用戶為了匹配原有車輛而別無選擇，因此供應商處于利益考慮，設備報價和原有系統軟硬件的升級費用也會特別的高。

1.5 后期改造安全性

后期改造無論是返廠改造還是在用戶現場改造都會給車輛帶來大量的安全隱患，而全自動駕駛車輛最為緊要的就是車輛的安全性。

結構安全隱患：在裝配完畢的車輛上進行拆裝施工，拆裝過程的廢料遺留，由于施工空間限制導致安裝固定難以處處精準定位，焊接強度和螺栓連接安裝預緊力也難以保證處處符合標準。這給后期車輛運行時的車輛結構帶來安全隱患；

系統安全隱患：系統設備升級和新設備加入，很難象一次設計的那樣保證兼容的可靠性。軟件的開發升級也帶來大量的安全不確定因素，由于已經運營的線路不可能提供足夠的時間給這些升級后的系統進行調試磨合，因此系統安全隱患難以避免。

電路安全隱患：后期改造升級工作涉及大量的線路連接和電纜鋪設，由于難以保證施工質量，而且也無法像新造車輛那樣進行有效地質量監控和全列調試。

2 分析結論

根據上面成本、施工難度、采購難度和安全性四方面的綜合分析可以看出，后期將GOA2自動化等級升級車輛升級改造為全自動駕駛車輛的方式花費大，施工采購難度大，并且還可能會埋下重大的安全隱患。

從可升級性來分析。如果未來車輛要采用全自動駕駛運營方式，由于全自動駕駛車輛的安全等級要求較高，先期的GOA2自動化等級車輛的系統配置就必須按照全自動駕駛的安全等級進行要求，這樣各系統都要都要按照全自動駕駛的安全等級和可靠性要求來設計，車輛結構必須同時滿足全自動駕駛的結構需求和GOA2等級結構需求，這種要求下設計出來的車輛初期的費用不一定比直接按照全自動駕駛需求設計出來的車輛的費用低很多。再加上后期的改造升級費用，這種初期GOA2后期升級GOA4的方式可謂得不償失。

從整個運營系統來看，GOA2的運營規則和GOA4運營規則完全不同，在GOA2自動化等級運營了一段時間之后再向GOA4自動化等級改變，運營規則將會有很大的變化，對運營單位管理是個極大的考驗。另一方面，GOA4正式運營前需要大量的各個系統聯合試驗，包括無人駕駛狀態下的各系統大數據無線通信實驗，運營場景實驗等，這些試驗和調試工作以既有項目來看，一般需要至少一年的時間，一個已經正式運營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拿出來進行這樣的調試和試驗。因此建議用戶如果想要采用進行全自動駕駛方式運營，最好在建設初期時就按照全自動駕駛的配置要求進行設計。

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