全自動駕駛列車喚醒邏輯流程闡述與分析

張 坤，張 豪

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

1 引言

隨著全自動駕駛列車在城市軌道交通領域的推廣，高度集中的控制系統代替了人工駕駛的操作，在全自動無人駕駛（FAO）模式下實現無人參與的列車庫內自動喚醒、正線運營、回庫、休眠、自清潔等全過程的智能控制，而列車的喚醒是系統智能“行使”控制功能的前提。本文設計了一種基于應用場景的快速喚醒控制技術，從喚醒方式、喚醒條件到信號系統發出喚醒指令、車輛接收指令，聯動車輛各相關子系統實現自檢、靜動態測試、非預期事件發生的應對，直至列車的遠程自動喚醒。

2 列車喚醒概述

列車喚醒是指從列車上電到列車具備投入運營條件的整個過程。列車喚醒包含3 種方式，分別為遠程自動喚醒、遠程人工喚醒以及本地喚醒。3 種方式的區別在于列車在喚醒過程中列車低壓上電方式的不同。遠程自動喚醒方式是列車自動監控系統（ATS）根據時刻表自動下發喚醒指令到列車，列車根據喚醒指令給列車上電。遠程人工喚醒方式為調度員在ATS 工作站上操作，使ATS 系統下發喚醒指令到休眠喚醒模塊，列車根據喚醒指令給列車上電。本地喚醒方式為司機在列車上通過激活旋鈕激活列車，給列車上電。

3 列車喚醒測試

3.1 喚醒前提

列車能夠被成功喚醒的前提與停車位置、預設模式或者全自動駕駛模式（FAM）開關位置、運行計劃、車輛狀態有著密切的關系，不同的前提條件組合分別對應不同喚醒方式，具體如表1所示。

表1 列車喚醒前提條件

表2 喚醒測試結果影響分析表

3.2 喚醒檢測

正常場景下，列車在低壓上電完成后，進入喚醒檢測，喚醒檢測含上電自檢、靜態測試（含運轉測試、聯合測試）、動態測試。整個喚醒檢測如圖1 所示。

圖1 喚醒檢測示意

列車上電自檢完成后，執行靜態測試。上電自檢和靜態測試過程中，某一項或幾項故障，允許繼續執行直到靜態測試完成，但不允許執行動態測試。動態測試過程中，若某一項故障，不允許繼續執行動態測試。

3.2.1 上電自檢

上電自檢含低壓上電自檢和高壓上電自檢，在低壓上電自檢完成且無故障輸出后，進行高壓上電自檢。

低壓上電自檢主要執行車輛低壓系統和車載信號系統的上電自檢。車輛低壓系統自檢主要為車輛網絡、牽引、制動、車門、廣播、輔助系統、空調、煙火、乘客信息顯示系統（PIS）（含地面PIS 車載設備）、視頻監視系統（CCTV）、數字集群通信系統（TETRA）等設備同時進行上電自檢，自檢結果由網絡發送給車載信號系統。車載信號系統自檢是對列車自動防護系統（ATP）、列車自動運行系統（ATO）、休眠喚醒單元、車載數據通信系統（DCS）等設備進行設備自檢。

高壓上電自檢主要執行升弓控制、輔助逆變器、牽引逆變器等自檢。當輔助逆變器供電系統充電機未能正常工作時，車載信號主機會上報中心報警，并輸出停放制動指令及休眠指令，防止蓄電池過度消耗。

3.2.2 靜態測試

靜態測試包括運轉測試和聯合測試。

運轉測試也指運轉自檢，運轉測試包含空調啟動自檢和空壓機運轉自檢。空調啟動測試是指當列車控制及監控系統（TCMS）檢測輔助逆變器運行正常且處于FAM 預備模式時，則發送啟動測試指令給空調，空調接收指令后執行上一次停機之前的運行模式，并反饋啟動測試結果。

空壓機運轉測試是指當TCMS 檢測到輔助逆變器運行正常時，同時啟動2 臺空壓機，直到總風壓力達到測試要求后反饋測試結果。

列車聯合測試是指在上電自檢和運轉測試通過后，進行聯合測試。聯合測試由車載信號主機主導，通過硬線或控制網絡總線向車輛發送一系列測試指令，車輛接收指令后執行測試，并反饋測試結果給車載信號主機，形成閉環。聯合測試包含制動系統測試、牽引/制動指令測試、緊急制動測試、車門功能測試。

制動系統測試過程為當制動系統檢測到測試條件滿足，由TCMS 向信號系統提出制動測試申請，信號系統同意后向車輛發送制動測試允許信號，車輛系統接收信號后開始執行制動測試。完成后通過TCMS 向信號系統反饋測試結果。

牽引/制動指令測試是指信號系統通過硬線給車輛發送牽引/制動指令，牽引/制動系統通過網絡將牽引/制動指令反饋給TCMS，信號系統收到TCMS 反饋的牽引/制動指令后，判定牽引指令測試成功。

緊急制動測試過程為信號系統給車輛發送緊急制動施加/緩解指令，車輛接收到指令后將緊急制動狀態反饋給信號系統。

車門功能測試是指信號系統向車輛系統發送開關門指令序列，序列順序為先開右側，再關右側，再開左側，再關左側。車輛執行指令后通過TCMS 將車門狀態反饋給信號系統。

3.2.3 動態測試

完成靜態測試且無故障輸出，進入動態測試。此時車載信號主機輸出跳躍指令、方向與級位（牽引、制動）信息，車輛系統根據指令、方向、級位信息開始進行動態測試，跳躍動作完成后，車載控制器（VOBC）向車輛TCMS 發送跳躍距離值，車輛將跳躍執行反饋給信號。

4 喚醒異常處理

4.1 司機鑰匙異常激活

在自動喚醒的不同階段司機鑰匙激活處理策略如下所述。

上電自檢階段，該流程不受司機鑰匙激活影響，上電自檢完成后有鑰匙激活端的VOBC 自檢成功后成為主控端。

靜態測試階段檢測到司機鑰匙激活后，退出當前的測試流程，若靜態測試失敗，具體處理如下：

（1）車載信號主機輸出緊急制動（EB）；

（2）門控測試過程，輸出開/關門指令執行完畢后，車載信號主機輸出切除門使能，不再執行后續的測試；

（3）其他測試過程，停止當前測試，不再執行后續的測試。

4.2 FAM 模式開關位置異常

在自動喚醒不同階段，當FAM 模式開關檢測未在FAM 位時其處理策略如下：立即終止當前測試動作，VOBC 控制列車不移動，等待司機鑰匙激活后進行手動喚醒流程或者再次將 FAM 模式開關恢復至FAM 位，再次進入自動喚醒流程。

4.3 測試異常

自動喚醒流程不同階段測試項異常后的處理策略如下。

低壓自檢階段主要包括2 個方面的自檢，分別為車載信號設備自檢和車輛設備自檢。

（1）車載信號設備的自檢。當速傳、應容器傳輸模塊（BTM）、網絡、雷達等自檢失敗后，系統間隔一定時間后再自檢1 次，若2 次都失敗后，則判斷上電自檢失敗，若第二次自檢成功，則判斷上電自檢成功。

（2）車輛設備自檢。系統自檢失敗或旁路開關在旁路位，則判斷自檢失敗，當前系統自檢失敗后，后續系統不進行該項測試，測試結果顯示未檢查。

在高壓自檢階段，高壓自檢測試是后續測試前提條件，若高壓和風源測試異常，則判定本端測試失敗并跳過本端后續所有測試項，切換到另外一端繼續測試。

在靜態測試階段，當第一次測試失敗后，立即發起再一次測試，若2 次測試均失敗后，則判斷靜態測試失敗，若第二次測試成功，則判斷測試成功。

在動態測試階段，跳躍接口的測試最多進行2 次。

5 測試結果影響分析

全列車上電后，列車各設備對自身狀態進行自檢，對影響行車安全、行車、乘客體驗的系統進行分類分析，并給出建議，以提高列車的上線運營的能力，具體如表 2 所示。

6 結語

全自動駕駛系統有效減少工作人員及設備數量，降低運營和維護的成本，并通過喚醒設計及實現策略實現喚醒過程中各子系統協同聯動，完全無須人工介入。同時根據各子系統對安全、行車、乘客體驗的影響，約定喚醒成功的條件，提高喚醒成功率，減少喚醒所需的時間。在喚醒方式的設計上，不僅設置運行計劃中列車的遠程喚醒方式，同時配置人工喚醒方式，為車輛提供非預期事件發生時的應對策略。

全自動駕駛系統在提高系統的自動化程度、提升運營組織的快捷性、提高運營人員的效率等方面表現出極大的優勢，喚醒技術的設計與實現策略更是最大程度的減少人工作業量，同時增強信號系統的可操作性，提升系統的智能化水平。