基于車輛運行數據的手動駕駛技術評價應用

李壽鋒

（廈門軌道建設發展集團有限公司，福建廈門 361000）

0 引言

地鐵運營是一個復雜聯動系統的統一運作，具有發車頻率高、運營密度大和運營持續時間長的特性[1]。地鐵的發展不僅對硬件設施設備提出了更高的標準，對電客車司機的操作規范也提出了更嚴格的要求[2]。現階段，對電客車司機的培養和評價主要通過計算機模擬仿真技術和傳統手動駕駛評價。實際上，計算機模擬仿真并不能真實反映實際駕駛工作；傳統手動駕駛評價存在人力成本高、主觀判斷強的缺點。考慮到數據是智能交通的基礎，通過地鐵車輛ERM 運行數據分析，開發手動駕駛技術評價程序，對電客車司機的手動駕駛技術進行充分、快速的評價，讓操作行為更加規范。

1 手動駕駛技術評價標準分析

1.1 評價維度分析

按照行業規范要求，電客車司機手動駕駛技術評價主要體現在標準化作業執行、精準停車、運行舒適度和運行準點率四個維度。

1.1.1 標準化作業執行，司機在駕駛列車時，應嚴格執行標準化作業流程，確認行車憑證及“眼看、手指、口呼”的呼喚應答制度。

1.1.2 精準停車，要求司機對標停車時能夠精準停車作業，列車在站停穩后，應保證停車誤差小于50cm。

1.1.3 運行舒適度，在列車運行過程中，為保證乘客無不適感，要求列車加速、制動和巡航過程中應保證平穩運行。

1.1.4 運行準點率，為乘客提供安全、準點、便捷的服務，對列車運行過程的準點率要求嚴格，不允許出現列車晚點、早點。

1.2 評價方式分析

綜合上述手動駕駛技術評價的四個維度，傳統手動駕駛主要通過評價人員攜帶測量尺、列車沖動儀、評價表等器具，以現場添乘作業的方式進行手動駕駛技術評價，存在人力成本高、主觀判斷強、覆蓋面小的缺點。

2 地鐵車輛ERM 運行數據分析

2.1 地鐵車輛ERM 運行數據數值研究

隨著地鐵車輛ERM 運行數據的積累，對運行數據進行分析，地鐵設備的運營管理和維護更加精益化[3]。

通過對同一區段不同電客車司機的駕駛水平、駕駛模式（AMC/MCS）進行測試，下載地鐵車輛ERM運行數據進行對比，結合手動駕駛技術評價維度提取有效信息，包括時間、ATO 模式狀態、牽引指令反饋、制動指令反饋、牽引制動參考值、列車速度、當前站站臺ID（見表1）。

表1 地鐵車輛ERM 運行數據

2.1.1 時間數值分析，原地鐵車輛ERM 運行數據中時間單位為毫秒級，需將時間粒度轉換為秒級，并以1s 為單位篩選相應數據。

2.1.2 ATO 模式數值分析，ATO 模式狀態信息體現列車是否處在ATO 駕駛模式，“0”為手動駕駛模式，“1”為AMC駕駛模式。

2.1.3 牽引/制動指令反饋數值分析，根據牽引/制動指令反饋狀態和牽引/制動參考值體現列車當前牽引/制動輸出值，即在手動駕駛模式下為主控手柄牽引/制動級位。

2.1.4 列車速度值分析，列車速度為當前列車的實際運行速度，數值單位為100km/h。

2.1.5 當前站站臺ID 值分析，當前站站臺ID 為體現列車所處站臺位置，繪制全線各站站臺ID 對應表。

2.2 地鐵車輛運行數據曲線研究

根據手動駕駛技術最優的電客車司機的車輛運行數據進行分析轉換，繪制MCS 手動駕駛標準曲線，并與不同電客車司機手動駕駛測試的車輛數據曲線進行比對，以1 號線鎮海路—中山公園上行為例（見圖1）。

圖1 手動駕駛標準曲線差異比對

通過與標準駕駛曲線差異比對，結合手動駕駛技術評價維度進行分析評價，存在如下數據差異：

其一，運行準點率方面。測試司機駕駛曲線與標準駕駛曲線單站延誤2s；測試司機比照標準駕駛曲線在進站對標前速度慢15km/h（標記①）。

其二，運行舒適度方面。測試司機在區間運行、進站對標時，在短時間內反復變動主控手柄級位（標記①、②、③、⑤）；測試司機在對標停車前2s 內，施加制動力超過95%（標記⑥）。

其三，精準停車方面。測試司機在對標過程中未產生速度值為“0”后，再進行二次啟動情況。

3 手動駕駛技術評價程序開發

3.1 程序框架

基于地鐵車輛ERM 運行數據的手動駕駛技術評價標準表，為實現手動駕駛技術評價批處理功能，以1號線為例，搭建手動駕駛技術評價PC 端應用程序，實現一鍵導入地鐵車輛ERM 運行數據。軟件能快速通過司機手動駕駛的運行準點率、運行舒適度以及精準停車等評價維度，計算司機手動駕駛技術的評價分值。

程序功能可實現：一鍵導入地鐵車輛ERM 運行數據功能，評價站點區間功能，快速顯示評價分值，顯示評價扣分及失格項。

為實現一鍵導入地鐵車輛ERM 運行數據功能，程序界面設計5 個數據輸入接口，分別為：日期、車次、司機姓名、車組號、導入數據。程序操作簡便、層次清晰、界面簡潔。

3.2 程序評價策略

比照《運營時刻表》站點間標準用時數據，以A 站啟動至B 站站臺作業結束后動車為基準，用時多則扣分，時間單位精確至秒，累計延誤超過120s 為失格項，最終繪制各站點之間標準用時對應表。

3.2.1 精準度評價策略，當發生欠標時，列車停車后不開門，方向為向前繼續運行，車輛數據判定表達為：當前站臺ID 不為“0”，列車速度降為“0”，至列車再次啟動期間，列車綜合方向向前持續為“1”，并且，門關好狀態持續為“1”。

當發生沖標時，列車停車后不開門，方向為向后退行，車輛數據判定表達為：當前站臺ID 不為“0”，列車速度降為“0”，至列車再次啟動期間，列車綜合方向向后為“1”，且所有門關好狀態持續為“1”。

當未發生相關行車事件時，區間異常停車判定為手動駕駛超速緊制，車輛數據判定表達為：列車速度降為“0”，列車速度與站臺ID 同時為“0”，且所有門關好狀態持續為“1”。

3.2.2 運行舒適度評價策略，手動駕駛技術運行舒適度評價通常為列車縱向振動加速度，即列車啟動、減速或緊急制動時產生的振動。在《鐵路旅客列車縱向動力學試驗方法與評定指標》（TB/T 2370—1993）中，列車縱向加速度和減速度的評定指標為“列車啟動、調速及常用制動時，縱向平均加或減速度的絕對值應不超過0.08g，列車緊急制動時的平均減速度應不超過0.12g，但在初速為40km/h 以下時允許不超過0.14g，列車緊急制動時的最大縱向減速度不應超過1.0g”。根據地鐵車輛ERM 運行數據中牽引指令反饋、制動指令反饋、牽引制動參考值、列車速度等有效數據研究，提出以主控手柄級位、加速度以及加速度變化率三種運行舒適度評價策略。

為進一步驗證評價策略的可靠性，利用末班車后回場空載列車開展手動駕駛測試，以不同的級位（100%、80%、60%、50%、30%）牽引/制動操縱列車，測試人員模擬站立乘客體驗客室內對運行舒適度的直觀評價，并記錄相應的時間點。運行舒適度直觀評價劃分三級：運行舒適度一般（I 級）表現為明顯有頓挫感；運行舒適度較差（Ⅱ級）表現為站立困難，站立人員向前/向后挪動；運行舒適度極差（Ⅲ級）表現為站立人員有明顯摔倒趨勢。

通過地鐵車輛ERM 運行數據分析，對主控手柄級位與運行舒適度測試值進行對比，得出結論：主控手柄級位僅代表牽引/制動力輸出參考值，與運行舒適度測試值正相關性不明顯。因此，主控手柄級位參考值不適用于運行舒適度評價策略。

通過地鐵車輛ERM 運行數據分析，按照每秒加速度變化值進行計算，對列車加速度與運行舒適度測試值進行對比，得出結論：列車加速度僅為速度變化率，具有一定參考意義，但與運行舒適度測試值同樣未呈正相關。因此，列車加速度參考值不適用于運行舒適度評價策略。

3.2.3 加速度變化率評價策略，通過地鐵車輛ERM 運行數據分析，按照每秒加速度變化值進行計算，對加速度變化率與運行舒適度測試值進行對比，結果如圖2 所示。

圖2 加速度變化率與運行舒適度曲線對比

根據數據對比分析發現，加速度變化率與運行舒適度測試值基本呈正相關，通過試驗數據，運行舒適度評價與加速度變化率絕對值結果如下：沖動I 級，在0.91～1.76m/s3；沖動Ⅱ級，在1.56～2.01m/s3；沖動Ⅲ級，在1.54～3.14m/s3。具體運行舒適度評價取值仍需進一步分析，再次采樣1 號線手動駕駛測試值，當加速度變化率絕對值大于0.90m/s3時，加速度變化率與運行舒適度評價關系見表1。

表1 加速度變化率與運行舒適度評價關系

通過進一步的數據分析，加速度變化率在0.9～1.5m/s3時，共發生98 次，運行舒適度有感評價共5 次，其中沖動I 級評價4 次，沖動Ⅱ級評價1 次，基本可排除人體主觀運行舒適度評價產生的誤差。因此，當加速度變化率小于1.5m/s3時，判定為正常允許范圍。當加速度變化率在1.5～1.8m/s3時，共發生了16 次，運行舒適度的有感評價共12 次，其中沖動I 級評價9 次，沖動Ⅱ級評價2 次，沖動Ⅲ級評價1 次。因此，當加速度變化率在1.5～1.8m/s3時，判定為沖動I 級，運行舒適度表現為明顯有頓挫感。

當加速度變化率在1.8～2.0m/s3時，共發生5 次，運行舒適度有感評價共5 次，其中沖動I 級評價0 次，沖動Ⅱ級評價3 次，沖動Ⅲ級評價2 次。因此，當加速度變化率在1.8～2.0m/s3時，判定為沖動Ⅱ級，運行舒適度表現為站立困難，站立人員向前/向后挪動。

當加速度變化率大于2.0m/s3時，共發生4 次，運行舒適度有感評價共4 次，其中沖動I 級、沖動Ⅱ級均為0 次，沖動Ⅲ級評價4 次。因此，當加速度變化率大于2.0m/s3時判定為沖動Ⅲ級，運行舒適度極差，表現為站立人員有明顯摔倒趨勢。

3.3 程序評價標準

按照上述列車位置識別、運行準點率評價、精準停車評價及運行舒適度評價策略，比照傳統評價標準，以100 分為基礎分值，隨機選取1 名手動駕駛技術較優的電客車司機的地鐵車輛運行數據進行試評價。

經試評價結果，手動駕駛技術較優的電客車司機評分僅為56 分，評價結果較低。結果表明，傳統評價標準不適用于基于地鐵車輛ERM 運行數據的手動駕駛技術評價標準，需對評價標準進行調整。以較優電客車司機評價不低于80 分為基準，對運行舒適度、運行準點率、精準停車三個評價維度考評分值調整后多次測試，確定基于地鐵車輛ERM 運行數據的手動駕駛技術評價標準表如下：

3.3.1 運行舒適度，平穩性等級為I 級，每次-0.1分；平穩性等級為Ⅱ級，每次-0.2 分；平穩性等級為Ⅲ級，每次-0.3 分。

3.3.2 運行準點率，比照標準時間累計，每增加1s 對應扣0.1 分；比照標準時間累計≥120s，否決項。

3.3.3 精準停車，進站對標過程中產生欠標、二次啟動的，每次-3 分；進站對標過程中沖標、退行的，每次-3 分；區間運行中產生緊急制動停車的，否決項。按照基于地鐵車輛ERM 運行數據的列車位置識別、運行準點率評價、精準停車評價、運行舒適度評價策略以及評價標準，對比原有的人工評價方式，效率由原來的每人20min 壓縮到1min 以內，極大提高了工作效率。

4 結語

電客車司機為乘客出行提供服務，手動駕駛技術是保障列車正點率、運行圖兌現率以及乘客乘坐體驗的基礎。通過地鐵車輛ERM 運行數據，研究運行準點率評價、精準停車評價、運行舒適度評價策略，開發手動駕駛技術評價程序。建立客觀、高效、全面的手動駕駛技術評價機制，克服了傳統手動駕駛評價人力成本高、主觀判斷強、覆蓋面小的缺點，達到了智能化，提升工作效率的目的。