全自動駕駛系統FAO中清客控制功能設計及實現

景順利

摘 要：隨著城市軌道交通的飛速發展，城市軌道交通中的全自動駕駛線路將迎來爆發式增長，目前國內已有多條全自動駕駛線路處于建設階段。在全自動駕駛系統 FAO 中，系統自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時下線站等需要進行上下客作業站臺的清客確認，是必須解決的問題。文章從全自動駕駛系統實際運營需求考慮，主要從系統架構、功能原理、控制方案等方面對全自動駕駛系統中的清客控制功能進行研究，提出一套滿足全自動駕駛中清客控制管理的設計方案。

關鍵詞：城市軌道交通;全自動駕駛 FAO;ATS;信號系統;清客控制;功能設計

中圖分類號：U284;U482.1

1 概述

隨著城市軌道交通的飛速發展，其在城市交通中的地位越來越高。目前，各城市相繼開展無人駕駛系統的研究及設計，全自動駕駛已成為城市軌道交通發展的一種趨勢。

在傳統的有人駕駛系統中，列車停在站臺進行上下客作業時，列車門的開/關門操作、站臺門的開/關門操作，以及列車發車命令均由司機人工控制，特別是在終端站、折返站、回庫站及其他需要清客的站臺，必須保證乘客在站臺能夠完成下車作業，而上述確認均由列車司機或者站臺乘務人員人工確認完成。

在全自動駕駛線路中，列車在站臺的開/關門操作和發車命令均由車載信號系統根據當前站的停站時間自動控制完成。列車到站后，自動打開車門及站臺門（PSD）;當達到站臺停站時間后，列車將自動關閉車門及站臺門，自動離站。那么，在全自動駕駛系統FAO中，能否在系統給定的停站時間內完成列車在站臺的上下客作業，確保完成清客，需要系統自動處理，即在站臺進行上下客作業時，即使停站時間已達到系統給定的停站時間，列車仍要保證車門及站臺門處于打開狀態，且列車不能發車，直至系統確認列車已完成清客，才允許列車離站。

因此，在無司機的情況下，系統要自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時下線站等需要進行上下客作業站臺的清客確認，這是全自動駕駛系統中必須解決的問題。

2 清客場景

在全自動駕駛系統中，主要有以下場景存在列車清客作業，但在不同的線路設計或不同的線路運營管理要求下，可能全部采用或部分采用以下清客作業。本文以南京市軌道交通寧和線為例進行描述，其線路示意圖如圖1所示。

（1）列車大交路運行時，清客站臺為列車運行路徑的終點站臺。例如，列車按照南京南—高家沖大交路運行，當列車站后折返時，清客站臺為站后折返前的實體上下客站臺，如圖中的高家沖上行站臺;當列車站前折返時，清客站臺為本行程的終點站臺，如圖中的高家沖下行站臺。

（2）列車小交路運行時，清客站臺為列車運行路徑的終點站臺。例如，列車按照石磧河—劉村小交路運行時，當列車站后折返時，清客站臺為站后折返前的實體上下客站臺，如圖中的劉村上行站臺;當列車站前折返時，清客站臺為本行程的終點站臺，如圖中的石磧河上行站臺。

（3）列車為回庫列車時，如列車按照南京南—青龍車輛段的運行路徑回庫，此行程的最后一個上下客車站——高家沖的上行站臺即為本行程的清客站臺。

（4）列車在運營過程中出現故障的情況下，如列車運行到南京南—石磧河區間時，列車即將進站的下一實體站——石磧河上行站臺即為清客站臺。

（5）列車前方的站臺發生故障時，若此時列車在南京南—石磧河區間運行或者?？吭谑兒由闲姓九_，則列車在石磧河上行站臺實施臨時清客。

3 清客設計方案

本文提出一套滿足全自動駕駛系統中清客控制系統的設計方案，以實現列車在完成清客后列車門和站臺門自動關閉，以及列車發車的自動控制。

3.1 站臺清客設置

針對站臺的清客控制功能，本設計方案提供系統自動清客設置和人工臨時清客設置2種方式。

3.1.1 系統自動清客設置

系統根據當天加載的時刻表中定義的列車運行計劃，自動判斷列車在固定清客站臺（終端站、折返站、回庫站等）處的清客任務，實現列車在固定清客站臺清客任務的自動設置。自動設置成功后，調度員處的人機界面實時顯示站臺的清客狀態。

3.1.2 人工臨時清客設置

當列車在線路運營過程中出現臨時情況、列車故障、前方站臺故障時，調度中心的調度人員通過人機界面對特定站臺進行人工臨時清客任務設置。設置完成后，調度員處的人機界面實時顯示站臺的清客狀態。

3.2 站臺清客確認

針對線路設計的清客站臺，本設計方案提供站臺清客確認按鈕和調度員遠程人工清客2種確認方式，以實現對站臺的清客確認。

3.2.1 站臺清客確認按鈕

在進行線路設計時，根據線路形式及運營需求，設置一些常規清客站臺，如大小交路的起始站、終點站、折返站、回庫站等。在設定的常規清客站臺，可在站臺中部或端部設置站臺清客確認按鈕，也可在車控室綜合后備盤（IBP）上設置清客確認按鈕，聯鎖系統采集站臺或車控室清客確認按鈕繼電器的觸點狀態變化，并將此信息上報列車自動監控系統（ATS），以便ATS系統設置或取消站臺清客狀態。

3.2.2 調度員遠程人工清客

在進行線路設計時，對于未設置為常規清客站臺的車站，不會在站臺中部或端部設置清客確認按鈕，系統會通過人機界面提供給調度員遠程人工清客確認按鈕，以滿足臨時及故障情況下站臺臨時清客時的清客確認需求。

調度員在進行遠程人工清客確認時，聯動列車和站臺視頻監控系統（CCTV）查看車內乘客情況，確認當前列車車廂內乘客是否均已下車;若乘客下車完成，調度員遠程人工清客確認后，更新站臺清客狀態。

3.3 站臺清客狀態顯示

為便于調度員觀察，系統在調度員處的人機界面提供站臺清客狀態的實時顯示，針對人工臨時清客、系統自動清客采用不同的顏色對清客狀態進行區別顯示，分別如圖2和圖3所示。

當系統自動或者人工臨時對站臺設置清客任務后，人機界面會實時顯示當前站的狀態，以南京地鐵寧和線34號站高家沖站為例，如圖4所示：當高家沖站上行站臺設置為系統自動清客時，界面顯示自動清客狀態;當高家沖下行站臺設置為遠程人工清客時，界面顯示人工臨時清客狀態。

3.4 清客聯動控制

（1）調度員處的人機界面。用于人機界面信息顯示，便于調度人員實時查看站臺的清客狀態。

（2）列車控制與監控系統（TCMS）。TCMS系統收到清客指令后，自動聯動車輛廣播，提醒乘客下車。

（3）車載信號系統。車載信號系統接收到清客狀態信息后，在列車停站且未完成清客期間，通過硬線給車輛持續發送門使能指令;當接收到清客確認后，通過硬線信號發送關門指令給TCMS系統，同時控制站臺門關閉，并自動控制列車站臺發車。

（4）車站廣播。ATS系統聯動車站廣播系統，站臺廣播播放站臺清客信息，提示乘客不要上車。

（5）乘客預報系統。ATS系統聯動車站乘客預報系統，站臺乘客預報系統顯示站臺清客信息，提示乘客不要上車。

4 清客控制

4.1 自動清客控制

在系統進行自動清客控制中涉及ATS系統、聯鎖系統、車載信號系統、TCMS系統及車站綜合站務員。隨著列車移動及站臺的上下客作業完成，各系統之間的信息交互如圖5所示。具體交互過程如下所述。

（1）列車在上一站（石磧河站）離站后，ATS系統根據時刻表自動判斷列車在下一站（南京南站）需要清客，此時，該系統自動將站臺設置為清客狀態并在人機界面顯示自動清客狀態。同時，ATS系統一方面將“清客”工況發送給車載信號系統及TCMS系統，自動觸發車輛廣播提醒乘客下車，并聯動車輛乘客信息系統（PIS）提示乘客下車;另一方面，系統聯動南京南站車站廣播，提醒站臺乘客不能上車，并聯動站臺PIS系統，提示本站處于清客狀態，乘客請勿上車。

（2）列車自動運行至南京南站后，ATS系統接到列車到站事件，對南京南站進行到站處理，在獲取當前站處于清客狀態后，向車載信號系統發送運營控制指令（包括停站時間、站間運行時間及下一站等），此時停站時間設置為無限大，控制列車在站臺停車，并將列車門保持打開狀態。

（3）列車到站并打開車門后，乘客下車，一方面，調度中心調度人員通過聯動CCTV查看列車內乘客下車情況;另一方面，站臺綜合站務人員上車進行乘客清客確認，確認乘客全部下車后，按壓站臺的清客確認按鈕，此時聯鎖系統采集到此狀態后，將清客確認按鈕狀態上報ATS系統，其接收到清客確認后，清除站臺清客狀態。

（4）ATS系統在接收到聯鎖上報的清客確認信息后，向列車發送控制指令 （ 停站時間為“0”及下一站運行信息），通知列車可以離站。

（5）列車在收到控制指令后，自動關閉車門以及聯動關閉站臺門，自動控制其向下一站運行。

4.2 人工臨時清客控制

在系統進行人工臨時清客控制中涉及ATS系統、聯鎖系統、車載信號系統、TCMS系統、CCTV系統以及調度中心調度員。隨著列車移動及站臺的上下客作業完成，各系統之間的信息交互如圖6所示。具體交互過程如下所述。

（1）在列車出現故障或前方站臺出現故障等情況下需要對到站列車進行人工臨時清客時，調度人員通過人工臨時清客設置功能，對站臺進行清客設置，設置成功后，人機界面上將顯示站臺清客狀態。

（2）ATS系統一方面將“清客”工況發送給車載信號系統及TCMS系統，自動觸發車輛廣播提醒乘客下車，并聯動車輛PIS系統提示乘客下車;另一方面，將聯動車站廣播，提醒站臺乘客不要上車，同時聯動站臺PIS系統，提示本站處于清客狀態，乘客請勿上車。

（3）在臨時清客時，考慮到對后續列車的影響，系統將對列車運行后方站臺進行自動扣車設置，以防止本站列車在未完成清客的情況下，下一站列車駛入站間，導致乘客滯留站間。

（4）列車到站后，車載信號系統向ATS系統發送列車到站事件，ATS系統接收到列車到站事件后，結合當前站臺的清客狀態，向列車發送運營控制指令（停站時間無限大），控制列車在站臺停車同時保持車門處于打開狀態。

（5）在乘客下客過程中，調度員聯動列車和站臺CCTV系統，查看車內乘客下車情況，確認當前列車車廂內的乘客均已下車后，遠程完成站臺的清客確認。

（6）ATS系統接收到清客確認后，更新人機界面上站臺的清客狀態顯示，同時向車載信號系統及TCMS系統發送清客確認。

（7）ATS系統接收到清客確認后，向車載信號系統發送運營控制指令（停站時間為“0”及下一站運行信息），車載信號系統在收到列車發車指令后，關閉車門并自動控制列車向下一站運行。

4.3 人工臨時取消清客控制

調度中心調度人員通過清客取消操作，臨時取消固定清客站臺（終端站、折返站）的清客功能及臨時設置的清客站清客功能。當取消站臺清客后，ATS系統更新站臺的清客狀態顯示，列車按照運行計劃運行到固定清客、折返站以及臨時清客站后，ATS系統按照運行計劃控制列車在本站的停站時間及開/關門，列車到站后正常進行開/關門作業。

5 結束語

本文從全自動駕駛系統實際運營需求考慮，針對全自動駕駛系統中的清客控制功能進行研究，首先對全自動駕駛系統中的清客場景進行分析，提出了一套滿足全自動駕駛系統中清客控制系統的設計方案，并對方案中的清客設置、清客確認、清客控制、狀態顯示及系統聯動等功能進行了詳細描述。同時，隨著圖像識別技術的發展，可以將CCTV系統圖像與圖像識別功能進一步結合，即依據CCTV系統提供的圖像通過圖像識別技術自動完成列車車廂內乘客的清客確認。

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收稿日期 2020-04-30

責任編輯 黨選麗