全自動駕駛地鐵車輛車門的控制設計

周天龍

（寧波中車時代電氣設備有限公司，浙江 寧波 315100)

在技術不斷進步過程中，軌道交通技術也在不斷發展，促進了全自動駕駛技術的發展，并且越來越成熟。目前，大部分發達國家城市軌道交通都已經實現全自動駕駛，比如北京地鐵機場線、上海地鐵10號線。地鐵全自動駕駛指的是無人參與時列車也能夠自主運行，在列車自動化駕駛過程中，要求系統滿足高密度、高效率的需求，所以列車自動控制系統尤為重要。自動控制系統主要包括列車自動監控子系統、自動駕駛子系統、列車超速防護子系統。為了使全自動駕駛地鐵整體性能得到提高，自動控制技術尤為重要。

1 地鐵車輛車門系統的構成

地鐵車輛車門在車廂兩側設置單側開合控制，車門處設置指示燈使乘客能夠了解車門閉合動態。地鐵車輛車門系統包括電動控制裝置、基礎部件、承載導向裝置、驅動鎖閉裝置、內外操作裝置等，車門承載導向裝置為車門閉合動力與導向裝置。電動控制裝置為車門系統心臟，主要

目的就是接收命令信號，從而控制車門開合。內外操作裝置是在車門自動控制失效后才能夠發揮作用的車門內外緊急解鎖裝置，手動控制車門系統。車門系統驅動裝置為帶動車門動作，并且在關閉車門后機械鎖閉車門，對乘客進行保護的裝置；車門基礎部件能夠提高車門服務質量，包括密封膠條、指示燈等。

2 地鐵車輛車門的控制設計

2.1 設備選型設計

硬件設備為全自動駕駛地鐵車輛車門控制的基礎，硬件設備選型在系統設計過程中尤為重要。在對控制器選擇過程中，為了使控制器和地鐵、自動駕駛系統能夠正常通信，可以使用PC104控制器型號，此型號控制器的可調試性良好，能夠根據實際需求進行調試，為標準型串口，不管是VGA接口或者USB接口都能夠良好連接，使系統輸入輸出需求得到滿足。在對供電電源進行選擇過程中，要對電能功能可靠性進行保證，從而對自動駕駛系統正常運行進行保證。所以，可以使用直流電源。在對數據存儲器進行選擇過程中，使用CF卡，存儲容量為2GB。CF卡在對數據存儲過程中利用閃存使存儲穩定性得到提高，并且存儲具有較高的安全性，其體積、重量比較小，能夠平穩運行在多平臺中，使自動駕駛系統設計需求得到滿足。在對機柜進行選擇過程中，標準的產品就能夠使系統運行需求得到滿足。

2.2 車輛系統設計

在全自動運行系統中，車輛為主要載體，全自動運行技術都是將車輛為基礎所構成，乘客也是直接面向車輛。所以，要求全自動運行車輛系統具有較高的可靠性與可用性。無人駕駛列車利用內藏式設計，利用玻璃罩板對列車的正常運行進行保護，司機通過操控面板實現車輛狀態指示燈的設計，乘客通過玻璃罩板觀看車輛的運行情況。對列車網絡進行冗余設計，各個接口利用雙通道進行傳輸，使故障發生率得到降低。每列列車門旁設置乘客應急逃生手柄，利用蓋板進行保護。在車內實現緊急廣播按鈕的設置，從而能夠使車內突發情況得到解決。為了降低電力系統故障發生概率，要求車內蓄電池具有較高的續航能力，最低電量要求能夠保持10小時以上續航。

2.3 車門信號系統

在列車運行過程中，信號系統為主要內容，能夠有效控制列車的運行，保證列車在運行過程中的安全性，從而提高運輸效率，實現行車信息的傳遞。信號系統利用無線通信技術設計移動閉塞系統，實現全自動化運行。信號系統包括ATC和ATS，車載ATC對ATO和ATP進行控制，保護列車自動駕駛。信號系統為列車自動運行過程中的大腦，對系統提供相應的行動指令，所以，要對數據結構進行完善，創建多模式場景。通過調度人員發起列車場景模式，比如，自動進站停車、自動開關門、喚醒、自動折返、休眠、自動發車等。在列車模式等級不斷降低的過程中，車載ATC對列車自動限速，在對列車進行定位時，通過列車限速并且排路，這個時候為有保護人工駕駛模式，使列車高速運行。在駕駛模式為PM模式時，雷車為人工開始模式，此時，要求司機駕駛列車低速運行。

2.4 車門-站臺門對位隔離功能

在全自動駕駛地鐵車輛系統中，某屏蔽門或者車門故障的時候，要通過軌旁操作人員遠程隔離，在列車進站的時候，相應屏蔽門或者列車車門要自動關閉，從而實現門對門故障對應，避免乘客誤上下車導致夾在屏蔽門和列車門之間。全自動駕駛地鐵車輛車門-屏蔽門對應隔離主要情況為：

在車輛客室門出現故障時：在車輛全自動駕駛模式中，門控器對TCMS發送故障信息，利用和信號系統接口使故障信息利用車地無線傳輸到OCC中發送，通過信號控制對下一站屏蔽門對位切除。假如門控器出現故障，TCMS能夠利用晟敏光信號對故障門控器進行監測，之后，使故障信息到OCC中發送進行對位切除。

在站臺屏蔽門出現故障時：在前方站臺單個或者多個屏蔽門出現故障的時候，利用車地無線通信系統在車輛停站之前使相應車門切除信息與地址信息對車載信號設備進行傳輸，車輛信號系統利用TCMS系統對相應門控器發送切除指令，門控器在開關門的時候要保持切除狀態，這個時候車門內側切除顯示燈亮起，提醒乘客打不開此門。

2.5 進站停車與站臺發車車門控制

在全自動駕駛模式列車進站停車的時候，列車能夠基于信號系統控制實現30cm誤差范圍中精準停車，信號系統為車輛授權開門。假如超標或者欠標在5cm內，列車通過跳躍模式自動調整對標。成功跳躍后，信號系統授權車輛開門。假如欠標超過5m的時候，車載VOBC能夠繼續運行對位停車。假如過標1m要自動施加緊急制動，停車后超過5m要求車載VOBC緊急制動無法緩解，并且不能夠退行，要求司機上車救援。

2.6 車門狀態指示電路設計

列車司機通過車門狀態指示電路掌握地鐵車輛車門開合的狀態，對車門系統安全控制進行保證。車門關閉到位之后將車門所打開的指示開關斷開，使車門閉合指示燈點亮，并且通過指示燈并聯。只要其中某車門為閉合到位，車門打開指示燈常亮，使列車司機能夠及時地掌握車門的狀態。

一般列車關門到位時會將機械鎖定裝置觸發，要使車門鎖緊避免出現意外。另外，還包括車門位置檢測裝置，或者關閉不到位無法將機械鎖定裝置觸發，要以車門位置對裝置發送信號進行檢測，從而實現關門操作，使地車車輛在運行過程中處于閉合的狀態。

2.7 綜合監控設計

綜合監控也可以稱為ISCS系統，通過車內信息與無線電通道進行交流，車內所觸發事件顯示在ISCS終端，比如，乘客緊急通訊時候所觸發報警，從而能夠根據報警信號對車門進行控制。在調試綜合監控系統中，要對其他系統接口問題進行重視，自身程序調試沒有錯誤之后對通訊方、信號方信息交流進行仔細的檢查。

全自動開始地鐵車輛基地的主要功能為列車運行、檢查、整備、定期檢修、停車、清潔，使正線對于列車運營控制權從車站在全自動運行區域中延伸。所以，要求功能包括自動出入場、休眠列車、自動喚醒等，具備自動洗車、洗車庫庫門聯動、停車列檢庫庫門等功能。

3 結語

在軌道交通技術不斷發展的過程中，全自動駕駛車輛為未來軌道交通發展主要趨勢。全自動駕駛車輛車門系統和列車運行過程中的安全性具有密切關系，其主要功能是以列車控制指令實現開關門動作。車門主要功能為障礙檢測，避免乘客夾傷，利用操作緊急解鎖裝置解鎖車門并且手動打開，通過操作隔離裝置隔離故障車門。以此，本文設計了全自動駕駛地鐵車輛車門控制方案，使乘客方便乘車需求得到滿足，并且提高了列車運行的安全性。