城市軌道交通全自動無人駕駛系統(tǒng)分析與探討

張?zhí)彀? 呂高騰 趙云

摘 要：如今，城市的經(jīng)濟、科技等快速發(fā)展，城市交通中軌道交通成為重要的內(nèi)容，全自動無人駕駛列車將是發(fā)展的重點內(nèi)容，本文主要就城市軌道交通全自動無人駕駛的情況進行分析，明確國內(nèi)外的無人駕駛技術(shù)應用情況，指出城市軌道交通全自動無人駕駛的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 全自動 無人駕駛 系統(tǒng)

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0009-02

近些年來，城市軌道交通系統(tǒng)建設逐漸興起，城市軌道交通系統(tǒng)技術(shù)也呈現(xiàn)出新的發(fā)展形勢，為使城市軌道交通實現(xiàn)網(wǎng)絡化的發(fā)展，提高城市軌道交通系統(tǒng)的運行以及自動化水平，與國際先進的城市軌道交通系統(tǒng)有效銜接，全面推進全自動無人駕駛技術(shù)，更好地為城市交通行業(yè)發(fā)展提供服務。

1 城市軌道交通全自動無人駕駛技術(shù)效益分析

1.1 全壽命周期成本經(jīng)濟分析

首先能夠使建設成本降低，提高運行效率。使用無人駕駛技術(shù)能夠使運能增加，相比于擴大列車編組等方法，這種急速措施可以運用較低的投資獲得更加理想的效果。對車輛進行科學的編組，縮短行車間隔，使系統(tǒng)的輸送能力水平得到提升，以滿足線路的客流需要。同時還能夠留出運能儲備的空間，是一種比較理想的方式。使用全自動無人駕駛技術(shù)能夠使列車停站和折返的時間縮短，使行車速度得到提升，讓乘客快速的被送到位置，也使汽車輛周轉(zhuǎn)加速，減少備用車，使配車數(shù)量減少。通過分析，無人駕駛技術(shù)能夠節(jié)省5%～6%左右車輛[1]。雖然城市軌道交通使用全自動無人駕駛技術(shù)在機電系統(tǒng)方面的投資會增加，但是對于整個交通系統(tǒng)而言，建設成本是減少的。

其次可以減少定員，使運營成本減少。利用全自動無人駕駛技術(shù)由于正線不需要配備列車司機等，因此運營的定員會減少，因此管理培訓工作也能夠簡化。運用這種駕駛模式可以精簡操作層面，提高管理效率，使運營管理水平得到提升。使用無人駕駛技術(shù)，利用監(jiān)控方法結(jié)合客流的實際變化情況對車輛的運行計劃進行調(diào)整，使在線運營車輛數(shù)量增多或者是減少，科學的分布各時段運能，適應客流分布曲線，減少空車運行的情況。使運營成本減少，也降低車輛檢修工作量。

1.2 全自動無人駕駛技術(shù)綜合效益分析

無人駕駛系統(tǒng)能夠?qū)⑿熊囘^程中的安全、乘客安全以及運營人員安全等得到保障，使車輛運行過程中出現(xiàn)的各種正?；蛘弋惓Ｇ闆r得到自動化的安全防護。全自動無人駕駛系統(tǒng)的車輛控制、通信網(wǎng)絡設備等都是使用冗余技術(shù)配置，做到主、備系統(tǒng)的“無縫”切換[2]，提高車輛自檢的能力水平，使車輛能夠連續(xù)正常運行，使監(jiān)控以及站臺門系統(tǒng)等更加適用、可靠。

無人駕駛設備使用ATC系統(tǒng)，能夠自動化的調(diào)整車輛連續(xù)速度曲線控制，使自動行車能夠準時、平穩(wěn)的運行，利用車輛上的視頻監(jiān)控以及緊急對講等功能使應急處理能力得到強化。此外無人駕駛系統(tǒng)還能夠?qū)⑺緳C從重復作業(yè)中解放出來，配備乘務人員，使系統(tǒng)自動化水平得到提升，強化設備自身診斷和運營維護功能，減少運營人員的勞動強度。

2 城市軌道交通全自動無人駕駛關(guān)鍵技術(shù)分析

城市軌道交通全自動無人駕駛系統(tǒng)由于是沒有司機的，需要交通運營系統(tǒng)履行司機的職能，相關(guān)系統(tǒng)相互配合保證功能的順利實現(xiàn)。這就需要信號系統(tǒng)與關(guān)系系統(tǒng)之間的接口增多，使信息得到有效的傳遞，并應對不同場景的需要。并且使用無人駕駛系統(tǒng)，對于停車場、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等也提出了較為嚴格的要求[3]。

2.1 接口設計

信號系統(tǒng)與洗車機接口是利用連鎖子系統(tǒng)進行連接的，使信號系統(tǒng)能夠有效的控制洗機車，使自動化的洗車功能順利實現(xiàn)。信號系統(tǒng)與有線廣播系統(tǒng)連接，使控制中心與車輛之間能夠?qū)崿F(xiàn)無障礙的信息傳送，如果車輛出現(xiàn)異常，可以通過有線廣播系統(tǒng)通知乘客。單扇車門出現(xiàn)故障問題，信號系統(tǒng)能夠與車輛、站臺屏蔽門等控制設備接口，保證單扇門隔離功能順利實現(xiàn)。信號系統(tǒng)與車輛上車門、牽引以及制動系統(tǒng)相連接。信號系統(tǒng)還需要與逃生門有效的連接，遇到緊急時刻能夠自動觸發(fā)逃生門。障礙物檢測接口通過連鎖與信號系實現(xiàn)信息的交互，車載設備與遠程喚醒模塊相連接。

2.2 停車場設計

要進行無人駕駛，就需要有自動化的停車場，實現(xiàn)全自動化的需要。自動化的停車場需要結(jié)合需要形成不同的防護區(qū)，防護區(qū)之間需要有門禁系統(tǒng)，組好隔離工作，自動化停車場中的自動化運行區(qū)與人工運行區(qū)之間也需要做好隔離工作，通過門禁系統(tǒng)互通。同時需要增加連鎖子系統(tǒng)與車庫門接口，增加連鎖與門禁系統(tǒng)接口。

2.3 視頻監(jiān)控與分析系統(tǒng)

傳統(tǒng)電視以及車內(nèi)監(jiān)控是有限制的，只能對站廳、出入口以及站臺等乘客進行監(jiān)控，雖然車內(nèi)有監(jiān)控，但是信息傳輸會受到多種因素的影響，需要通過非實時的方法進行溝通。而使用全自動無人駕駛系統(tǒng)可以建立全方位、全線無盲區(qū)實時監(jiān)控系統(tǒng)，對站臺、停車場以及車輛內(nèi)部等進行全面的監(jiān)控，完善綜合監(jiān)控系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等聯(lián)動機制，如果出現(xiàn)異常關(guān)鍵問題，信號系統(tǒng)能夠?qū)o急停車進行控制，報警信息可以利用聯(lián)動機制將信息傳遞給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，快速找到預警的位置，如站臺屏蔽門沒有關(guān)閉等，可以結(jié)合現(xiàn)場圖像讓中心調(diào)度采取有效的措施與工作人員配合解決問題。

完善視頻分析系統(tǒng)，傳統(tǒng)的視頻系統(tǒng)主要是客流量進行分析統(tǒng)計，檢測障礙物，對警戒線報警進行分析，判斷視頻分析行為。同時視頻分析能夠了解車站的客流量信息，尤其是多條線路交換的換乘站。但是目前還沒有合適的方法獲得單個站臺的客流量問題，使用視頻分析系統(tǒng)對客流進行統(tǒng)計，能夠避免無人駕駛線路遇到較大客流擁堵導致車門不能關(guān)閉的情況。其他分析功能也是如此，通過視頻分析能夠了解不同線路中的情況，并將獲得的信息傳遞給控制中心，與信號系統(tǒng)有效聯(lián)動，暫停車輛運行，解決問題后再行車。

2.4 通信系統(tǒng)

利用長期演進系統(tǒng)對列控數(shù)據(jù)進行傳輸，通過1.8 GHz的專網(wǎng)頻段避免通信被干擾，提高其可靠性，此外使用20 MHz載波頻率配置使車輛有足夠的無線通道[4]，滿足乘客信息系統(tǒng)、車內(nèi)監(jiān)控帶寬需要等。建立雙LTE通信網(wǎng)備份機制，如果一張通信網(wǎng)絡出現(xiàn)問題，另一張網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換，兩張網(wǎng)絡相互備份，加之每張網(wǎng)都有A、B網(wǎng)，B網(wǎng)可以冗余備份A網(wǎng)的CBTC信息[5]，車內(nèi)監(jiān)控后上行帶寬要比下行高，D（時分）-LTE支持上下行不對稱的時隙配置，結(jié)合業(yè)務需要對上下行通道靈活配置。

3 結(jié)語

城市軌道交通全自動化駕駛技術(shù)是先進的技術(shù)手段，在國內(nèi)外有著很好的應用，并逐步走向成熟。隨著技術(shù)革命的推進與發(fā)展，城市軌道交通全自動化駕駛技術(shù)也加入了很多車輛、信號以及運營方面的技術(shù)，我國的城市軌道交通需要把握住機遇，利用城市軌道交通全自動化駕駛系統(tǒng)對技術(shù)進行分析，積累經(jīng)驗并將相關(guān)經(jīng)驗進行分享交流，為今后城市軌道交通全自動化駕駛系統(tǒng)的建設提供技術(shù)性的支持。在今后的城市軌道交通全自動化駕駛系統(tǒng)中應積極研究與開發(fā)，實現(xiàn)智能化的交通系統(tǒng)研究，使城市軌道交通全自動化駕駛系統(tǒng)得到全面的升級與推廣應用。

參考文獻

[1] 王寅.我國城市軌道交通應用全自動無人駕駛系統(tǒng)的探討[J].中國工程咨詢，2017（2）：21-22.

[2] 武長海.城市軌道全自動無人駕駛技術(shù)應用探討[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2016，13（5）：54-58.

[3] 婁琦.旅客自動運輸系統(tǒng)（APM）全自動駕駛應用解析[J]. 城市軌道交通研究，2016，19（S2）：16-20.

[4] 張磊.城市軌道交通無人駕駛信號系統(tǒng)之閉塞模式[J]. 科技信息，2012（36）：412-413.

[5] 任安萍.淺談我國全自動無人駕駛地鐵的發(fā)展[J].科技視界，2012（25）：207-208.