無(wú)人駕駛地鐵列車乘客信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

王洋　李福進(jìn)

摘 要：文中結(jié)合軌道交通闡述了無(wú)人駕駛地鐵列車控制系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn)，介紹了無(wú)人駕駛地鐵列車各子系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)的難點(diǎn)，為地鐵列車實(shí)施全自動(dòng)無(wú)人駕駛方案提供參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)人駕駛；地鐵列車；乘客信息系統(tǒng)

無(wú)人駕駛地鐵列車系統(tǒng)是最先進(jìn)的地鐵運(yùn)行控制技術(shù)，其中，乘客信息系統(tǒng)是無(wú)人駕駛地鐵列車系統(tǒng)的重要組成部分之一，借助信息服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)引導(dǎo)乘客快捷、安全地上下、承換地鐵。乘客信息系統(tǒng)乘客信息內(nèi)容隨乘客流量不斷更新，信息采集和服務(wù)均通過(guò)與乘客計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)。乘客信息系統(tǒng)主要包括閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體播放系統(tǒng)及廣播系統(tǒng)等三個(gè)子系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及“多媒體播放”LCD屏技術(shù)的快速發(fā)展，有效促進(jìn)了乘客信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與完善。

1 全自動(dòng)無(wú)人駕駛方案

在列車的折返過(guò)程中，通過(guò)UTO系統(tǒng)，列車可通過(guò)系統(tǒng)的移動(dòng)授權(quán)信號(hào)完成運(yùn)行方向的自主確認(rèn)，并能完成兩對(duì)應(yīng)駕駛室的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)關(guān)閉和激活相應(yīng)駕駛系統(tǒng)。在駕駛系統(tǒng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要確保數(shù)據(jù)（如牽引制動(dòng)狀態(tài)、控制數(shù)據(jù)、其他列車狀態(tài)信息、車門狀態(tài)信息等）的穩(wěn)定性，防止在駕駛系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中數(shù)據(jù)丟失。在有列車插入時(shí)或列車運(yùn)營(yíng)前，信號(hào)系統(tǒng)會(huì)參考列車時(shí)刻表自動(dòng)向列車發(fā)送識(shí)別號(hào)信息。列車發(fā)車前，列車兩端駕駛系統(tǒng)均處于自動(dòng)模式時(shí)，當(dāng)列車收到來(lái)自O(shè)CC發(fā)出的喚醒指令后，列車自動(dòng)啟動(dòng)自檢、靜態(tài)測(cè)試、執(zhí)行啟動(dòng)等車載子系統(tǒng)。

2 各子系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 列車以太網(wǎng)技術(shù)

無(wú)人駕駛地鐵列車各系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)與通信的實(shí)現(xiàn)，特別是大量乘客信息系統(tǒng)的建立，信息傳輸量劇增。這對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)提出了更高的要求。以太網(wǎng)硬件設(shè)備具有很高的可靠性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸?shù)陌踩?，是確保大量數(shù)量在各設(shè)備間實(shí)時(shí)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一。交換機(jī)主要用于控制內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)間的相互通訊，具有冗余功能即主從設(shè)計(jì)，能夠?qū)υ吹刂芳澳繕?biāo)地址進(jìn)行翻譯，能夠支持動(dòng)態(tài)主機(jī)管理協(xié)議，同時(shí)能夠支持通用的網(wǎng)絡(luò)配置協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)每一端口數(shù)據(jù)傳輸速率的自動(dòng)控制。

2.2 虛擬局域網(wǎng)絡(luò)

隨著傳輸數(shù)據(jù)量的不斷增大，以太網(wǎng)技術(shù)是乘客信息系統(tǒng)信息傳輸?shù)氖走x，但是如何保證數(shù)據(jù)安全、可靠、實(shí)時(shí)地在網(wǎng)絡(luò)上不同設(shè)備之間進(jìn)行傳輸。該虛擬網(wǎng)絡(luò)包含所有的列車控制的子系統(tǒng)設(shè)備，如車輛控制單元、門控單元、空調(diào)控制單元。該虛擬網(wǎng)絡(luò)包含所有車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、如交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制計(jì)算機(jī)，該虛擬網(wǎng)絡(luò)包含所有的乘客信息系統(tǒng)設(shè)備、如媒體控制單元、功放攝像頭。由于局域網(wǎng)上需要傳播大量視頻語(yǔ)音信息，這些信息數(shù)據(jù)量大且更新發(fā)送頻繁，很容易引起廣播風(fēng)暴，單獨(dú)劃分乘客信息系統(tǒng)。

2.3 廣播系統(tǒng)

相關(guān)的控制數(shù)據(jù)則通過(guò)以太網(wǎng)傳輸連接實(shí)現(xiàn)，在列車運(yùn)行過(guò)程中，列車無(wú)線電控制單元需要始終和車載音頻控制單元保持主控對(duì)主控的匹配位置。而其主從的信號(hào)則通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)源于列車的中央控制單元，從而達(dá)到有效同步的效果，車載音頻控制單元?jiǎng)t通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)每節(jié)車內(nèi)的功放進(jìn)行語(yǔ)音信息的傳輸，每節(jié)車內(nèi)分別配有兩個(gè)功放單元，已達(dá)到單節(jié)車語(yǔ)音播放冗余的目的。通過(guò)用戶數(shù)據(jù)報(bào)文的協(xié)議，以單播的方式向車載無(wú)線電臺(tái)發(fā)起語(yǔ)音通訊請(qǐng)求，車載無(wú)線電臺(tái)向地面控制中心發(fā)起通信請(qǐng)求，地面控制中心發(fā)出確認(rèn)信號(hào)后，地面控制中心與乘客之間的通訊通道便建立起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)雙方對(duì)講交流。

3 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的選擇與設(shè)置

列車雖然是無(wú)人駕駛，但列車的運(yùn)行狀態(tài)必須得到全方位的時(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控以影像形式傳輸至地面控制中心，這就要求影像必須清晰、無(wú)盲區(qū)。攝像機(jī)的選擇與設(shè)置就顯得非常重要。為了實(shí)現(xiàn)列車前后軌道狀態(tài)的監(jiān)控，在列車前后端各裝有一部高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。這兩臺(tái)攝像機(jī)的選擇需考慮列車逆光行駛及進(jìn)出隧道等情況，因此，端部攝像機(jī)需具備較寬的動(dòng)態(tài)WDR調(diào)節(jié)功能。為了監(jiān)控每節(jié)車廂兩側(cè)車門狀態(tài)和乘客流動(dòng)情況，需在每組車門兩側(cè)各設(shè)置一臺(tái)攝像機(jī)，安裝位置為車體外側(cè)，這就要求該攝像機(jī)要足夠薄，安裝后整體尺寸在允許范圍內(nèi)，同時(shí)還要考慮列車清洗時(shí)攝像機(jī)的防水性及溫度、濕度變化時(shí)鏡頭的防冷凝水功能。

3.2 數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各臺(tái)列車內(nèi)突發(fā)事件的實(shí)時(shí)掌握，地面控制中心能夠通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)向處于任何狀態(tài)的任一列車發(fā)出視頻通訊請(qǐng)求，該列車相對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)應(yīng)及時(shí)響應(yīng)并與地面控制中心建立視頻通訊連接，將攝像機(jī)拍攝到的視頻數(shù)據(jù)傳輸至控制中心，并投放到監(jiān)控屏幕上。很多情況下，地面控制中心需調(diào)用列車發(fā)生突發(fā)情況后的歷史視頻記錄，因此，在每列車中均設(shè)有兩個(gè)視頻記錄儀，交替記錄冗余數(shù)據(jù)，能夠在本地硬盤中記錄攝像機(jī)拍攝的數(shù)字信息，本地硬盤設(shè)計(jì)采用HDD4T技術(shù)，可連續(xù)存儲(chǔ)視頻信息10天以上。無(wú)人駕駛地鐵列車乘客信息系統(tǒng)的建立與完善須做到與時(shí)俱進(jìn)，系統(tǒng)初步建立后，勢(shì)必會(huì)存在一些缺陷，特別是隨著各行業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，因此需不斷完善和升級(jí)該系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)在無(wú)人駕駛地鐵列車乘客信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)接口，降低列車設(shè)計(jì)成本，值得在國(guó)內(nèi)大力推廣。

參考文獻(xiàn)：

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