關于城市軌道交通無人駕駛系統的幾點思考

劉 潔

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部OCC控制中心，廣東 廣州 510000）

1.城市軌道交通無人駕駛系統基本概念

在相關標準中定義了城市軌道交通無人駕駛系統的安全需求，也明確了5種自動化等級的模式。模式行車、人工行車、半自動型車、無人駕駛行車與無人值守車。其中無人駕駛行車與無人值守行車是普通意義上的城市軌道交通無人駕駛系統之一。當自動化等級越高時，人工參與的負責運行的安全工作就相對較少，所以行車安全責任也就越大。針對不同自動化等級下的系統著重分析其意義。指導系統的自動化程度并非越高越好，必須要針對具體的需求，結合具體的經營因素與經驗權衡各方利弊后才能進行綜合的考慮，選擇適合的自動化等級。同時也應該對功能進行定制化的思考與設計，選出最合適的系統，進而推動無人駕駛系統的標準制定，規范行業的發展。在選擇無人駕駛的模式時，需要具體問題具體分析，做到適用就好。這些年，無人駕駛系統在中國城市軌道交通發展方面起著非常重要的作用。比如上海軌道交通10號線。社會對城市軌道交通無人駕駛系統的接納度越來越高，無人駕駛技術也是城市軌道交通發展方向之一。在未來的一段時間，中國將會更多地投入到該項目當中。

2.城市軌道交通無人駕駛系統的適用特點

第一，可以自動控制列車的運行，包括折返遠程行車、對準自動休眠、喚醒聯合自檢、救援配合等功能。能夠涵蓋行車工作的各個方面，促進整體車輛的智能化水平。第二，可以兼顧效率、舒適、節約能源。根據計劃的時刻調整線路列車的行走時間與運行的間隔。利用計算機控制沖擊率，減少不必要的能耗。同時要根據既定的計劃與客流量分布，實時連接客流變化信息，生成自主的研發方案，及時的疏散乘客減少資源浪費。第三，促進車輛信號通信的緊密結合。完善相關監控系統，讓各個系統之間密切配合。通過監控系統協調各個子系統完成配合設備故障處理。列車救援的工作將列車運營網絡化，配合完成復雜的人工難以調整的自動化運營網絡。第四，提供一個監控界面與接口在自動化運行時，能及時向運營維護人員與乘客提供各式各樣的信息，以便于相關人員可以同時查看。當異樣發生時，系統可以立即反應提供報警與影響的級別，自動進行員工定位，提供員工的操作接口。第五，無人駕駛系統可以結合自動化的辦公系統，應用于設備材料管理、門禁、供電等方面，比如可以自動生成工單、合理組織運營每個參與者，讓管理組織更加合理協調。

3.城市軌道交通無人駕駛系統存在的問題與挑戰

3.1 列車控制系統是安全苛求系統

監控系統會承擔更多的功能，尤其是在無人駕駛系統當中。其負責的安全責任范圍更大，但是有些風險是必須有人駕駛系統承擔的，所以需要不斷的通過合理的安全分析，解決相關的安全風險，比如線路設計時的封閉安全的行車環境。也要排查故障，落實安全理念，充分利用傳感器減少安全隱患。在無人駕駛系統設備故障或者突發安全情況時，因為人工參與較少，所以一方面需要對設備提出更高的要求，提高安全性要求，同時也要具備遠程監控的能力。能夠快速處理障礙，并且將設備故障控制在合理范圍之內。必要時可以有預見性的把握危險來臨，積極考慮乘客的特點以及不確定的因素，將人身安全放在重要地位。

3.2 無人駕駛系統需要采用列車控制通信

利用網絡做到多系統的配合，無人駕駛系統一方面有人工管理方式，同時也是對項目建設組織工作高要求的體現。必須要合理地吸收國內外的成熟案例，結合本城市的特殊特點，科學合理的規劃設計，才能有效提高無人駕駛系統的運營水平。無人駕駛系統對城市交通軌道自動化水平提高是全方位的，如果僅僅是在操作層面，那么發展是受局限的。所以如何自動化智能化地解決各個應急問題，如何通過人工智能等技術協助無人駕駛運營策略解決問題、如何讓乘客與各個交通運營的參與者感受到方便舒適的服務，這是無人駕駛技術需要改進的重點問題。

3.3 無人駕駛技術的挑戰

在線檢測。無人駕駛系統需要對列車運行的周期以及運行的狀態進行監測，同時也要排除自身的故障，學會處理以及解決出現的問題。此外，無人駕駛系統也需要考慮障礙物的檢測，以及處理方式。在目前，障礙物的檢測主要是依據接觸史，非接觸檢測手段并未完全利用。倘若遇到障礙物就會導致緊急制動，就會降低無人駕駛的效率。同時，也要考慮煙火檢測及其應對考慮到反恐監測、以及異物入侵監測與其應對措施，從而保證無人駕駛系統整體有序運行。

車輛自動連掛。當緊急事故發生時，列車出現拋錨此，需要立即實施應急救援。而應急救援時拋錨的列車需要與救援車實現聯動。手動進行連掛的效率相對較低，而且實施起來有危險性，而自動連掛變成了很好的方式。當救援列車到達現場后，實現一次性的自動連掛。在目前仍存在技術上的挑戰，即使現如今已有自動連掛的應用方法，但是有規定條件的比如在特定區段要求通信列車并且同時運行車門都是關好鎖閉的狀態。所以如何盡可能地減少限制條件，在列車遇到故障拋錨時，如何盡快地實施救援是需要值得深入探討的話題。

緊急事故處理。在無人駕駛運營過程當中，一旦出現突發事故，尤其是車內事故，比如緊急制動按鈕。在運行期間被乘客惡意觸動。在無人駕駛模式下并未有相關維護人員維護，這就需要管理團隊要考慮如何解決該類問題。另外，在遇到不遵守地鐵規則的乘務時，比如在列車關門瞬間乘客物件卡入到了列車門或者站臺中間，由此影響到了列車自動化運行。此時需要工作人員及時作出處理，做到防患于未然。

夜間節能運行與遠程控制。無人駕駛需要在夜間保持車載控制器正常工作，同時與控制中心保持正常的通信聯系，即使喚醒休眠。而目前這樣的模塊很難達到這樣要求，很難監測列車的移動。倘若列車移動就有可能發生事故，這也是需要考慮的問題。

故障模擬處理。無人駕駛系統需要根據不同的場景故障進行模擬、演練，從而保證列車在運行時出現異樣?？梢酝晟茟獙o人駕駛技術，本身是技術而故障模擬是涉及到各個系統與各個層面的，同時都需要做大量的實驗運營后才能逐步地完善，很難保證所有的場景都能夠充分的模擬。

列車運行性能的提升。無人駕駛系統不僅是信號系統，更重要的是信號通信與綜合監控通信等多個系統的共同配合。強有力的人工運營團隊能夠實現無人駕駛系統提高整體的系統性能，即使某個信號系統的性能非常穩定。但是由于配合的車輛不能達到標準，所以最終整套系統綜合評價仍然不能無故障運行。因此如何提升所有系統的性能是無人駕駛面臨的問題。

4.城市軌道交通全自動無人駕駛系統設計

4.1 系統集成

全自動無人駕駛系統是由中央自動化系統、車站綜合自動化系統與車載綜合自動化系統組成。全自動無人駕駛系統增強了 ATS信號系統與車載自動系統，所以在系統設計時需要改良 AYS的集成設計，選取適當的方法增加列車的運作，排查乘客報警車站機電設備聯動等。

4.2 無人駕駛場景與一體化信息

全自動運行是主要的人工運營的需要，其包括了對系統功能的分配、工作步驟與系統設計的作用。在設計運營場景時，需要將城市交通進行全方位的故障、應急場景與空間范圍的排查，明確不同場景的處理辦法與功能安排。將軌道交通通往車輛調度指揮與運營管控加以集中控制，對車站的集中控制全方位的監控內容進而綜合組織與融合。

4.3 具體的應用場景分析

接口設計。洗車接口與鎖子系統連接信號系統，讓信號控制洗機車實現自動化洗車功能。利用信號系統與有線廣播的方式能夠控制客車，實現通信與傳遞信息的功能，倘若列車出現意外，能夠通過有線廣播告知乘客或者將產生問題的信號，以及車輛信息確保單扇門隔離功能的實現。當信號系統與逃生的連接時，在緊急時刻會自動啟動逃生門。 視頻監控與分析。在以往車內盡管有監控，但是范圍有限，只能將出入口與站廳位置進行監督。車中即使有監控但是信息傳遞會受到干擾因素影響，所以全自動無人駕駛系統檢測需要用非實時的方法進行溝通。倘若出現問題，信號系統會緊急停車，并加以控制。報警信息會及時的將訊息第一時間傳送到監控系統當中，迅速找到問題出現原因，即使讓相關工作人員妥協處理該問題。在以往城市軌道列車主要是通過原始的圖像對整個列車運行進行監控，很少會對視頻監控的內容進行分析。比如會利用監控視頻分析報警警戒線，利用監控視頻分析客流量無人駕駛技術。在城市軌道列車中的應用以及視頻分析系統技術的使用可以針對某一時刻某一車站的客流量進行分析，并將信息傳輸到控制中心。由此控制中心可以根據城市軌道列車的客流量做出合理的限制，但是由于多條線路相互交錯，城市列車存在換乘的問題。也可以有效地避免因為客流量的問題而造成擁堵。此外也可以通過食品分析了解到城市軌道列車是否存在乘客丟垃圾與雜物到軌道上的行為。倘若出現這一行為，視頻分析會將信息傳輸到控制中心，而控制中心可以讓相關的列車暫停運行，讓相關人員出面解決問題后才可正常運行。 停車場設計。無人駕駛需要有自動化的停車場，從而才能達到全自動的需要。自動化的停車場應該結合不同的防護區，同時要重視隔離工作。自動化的停車場要做好人工區域與自動化區域之間的隔離，采取門禁制度，同時也要增加連接鎖系統和車庫門連接。

表1 停車場設計

5.結語

隨著人類社會在不斷進步，自動化會逐漸取代人工機器、手工無人駕駛技術。但是在信號系統以及其他技術方面仍存在一些挑戰。隨著行業技術的進步，城市軌道系統性能的提升，無人駕駛技術面臨的問題將會逐漸被解決。運營團隊體系的越來越完善，無人駕駛技術將會作為城市軌道交通的必然發展趨勢，極大促進我國城市軌道交通發展。