景順利
摘 要:隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,城市軌道交通中的全自動駕駛線路將迎來爆發(fā)式增長,目前國內(nèi)已有多條全自動駕駛線路處于建設階段。在全自動駕駛系統(tǒng) FAO 中,系統(tǒng)自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時下線站等需要進行上下客作業(yè)站臺的清客確認,是必須解決的問題。文章從全自動駕駛系統(tǒng)實際運營需求考慮,主要從系統(tǒng)架構(gòu)、功能原理、控制方案等方面對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客控制功能進行研究,提出一套滿足全自動駕駛中清客控制管理的設計方案。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;全自動駕駛 FAO;ATS;信號系統(tǒng);清客控制;功能設計
中圖分類號:U284;U482.1
1 概述
隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,其在城市交通中的地位越來越高。目前,各城市相繼開展無人駕駛系統(tǒng)的研究及設計,全自動駕駛已成為城市軌道交通發(fā)展的一種趨勢。
在傳統(tǒng)的有人駕駛系統(tǒng)中,列車停在站臺進行上下客作業(yè)時,列車門的開/關(guān)門操作、站臺門的開/關(guān)門操作,以及列車發(fā)車命令均由司機人工控制,特別是在終端站、折返站、回庫站及其他需要清客的站臺,必須保證乘客在站臺能夠完成下車作業(yè),而上述確認均由列車司機或者站臺乘務人員人工確認完成。
在全自動駕駛線路中,列車在站臺的開/關(guān)門操作和發(fā)車命令均由車載信號系統(tǒng)根據(jù)當前站的停站時間自動控制完成。列車到站后,自動打開車門及站臺門(PSD);當達到站臺停站時間后,列車將自動關(guān)閉車門及站臺門,自動離站。那么,在全自動駕駛系統(tǒng)FAO中,能否在系統(tǒng)給定的停站時間內(nèi)完成列車在站臺的上下客作業(yè),確保完成清客,需要系統(tǒng)自動處理,即在站臺進行上下客作業(yè)時,即使停站時間已達到系統(tǒng)給定的停站時間,列車仍要保證車門及站臺門處于打開狀態(tài),且列車不能發(fā)車,直至系統(tǒng)確認列車已完成清客,才允許列車離站。
因此,在無司機的情況下,系統(tǒng)要自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時下線站等需要進行上下客作業(yè)站臺的清客確認,這是全自動駕駛系統(tǒng)中必須解決的問題。
2 清客場景
在全自動駕駛系統(tǒng)中,主要有以下場景存在列車清客作業(yè),但在不同的線路設計或不同的線路運營管理要求下,可能全部采用或部分采用以下清客作業(yè)。本文以南京市軌道交通寧和線為例進行描述,其線路示意圖如圖1所示。
(1)列車大交路運行時,清客站臺為列車運行路徑的終點站臺。例如,列車按照南京南—高家沖大交路運行,當列車站后折返時,清客站臺為站后折返前的實體上下客站臺,如圖中的高家沖上行站臺;當列車站前折返時,清客站臺為本行程的終點站臺,如圖中的高家沖下行站臺。
(2)列車小交路運行時,清客站臺為列車運行路徑的終點站臺。例如,列車按照石磧河—劉村小交路運行時,當列車站后折返時,清客站臺為站后折返前的實體上下客站臺,如圖中的劉村上行站臺;當列車站前折返時,清客站臺為本行程的終點站臺,如圖中的石磧河上行站臺。
(3)列車為回庫列車時,如列車按照南京南—青龍車輛段的運行路徑回庫,此行程的最后一個上下客車站——高家沖的上行站臺即為本行程的清客站臺。
(4)列車在運營過程中出現(xiàn)故障的情況下,如列車運行到南京南—石磧河區(qū)間時,列車即將進站的下一實體站——石磧河上行站臺即為清客站臺。
(5)列車前方的站臺發(fā)生故障時,若此時列車在南京南—石磧河區(qū)間運行或者??吭谑兒由闲姓九_,則列車在石磧河上行站臺實施臨時清客。
3 清客設計方案
本文提出一套滿足全自動駕駛系統(tǒng)中清客控制系統(tǒng)的設計方案,以實現(xiàn)列車在完成清客后列車門和站臺門自動關(guān)閉,以及列車發(fā)車的自動控制。
3.1 站臺清客設置
針對站臺的清客控制功能,本設計方案提供系統(tǒng)自動清客設置和人工臨時清客設置2種方式。
3.1.1 系統(tǒng)自動清客設置
系統(tǒng)根據(jù)當天加載的時刻表中定義的列車運行計劃,自動判斷列車在固定清客站臺(終端站、折返站、回庫站等)處的清客任務,實現(xiàn)列車在固定清客站臺清客任務的自動設置。自動設置成功后,調(diào)度員處的人機界面實時顯示站臺的清客狀態(tài)。
3.1.2 人工臨時清客設置
當列車在線路運營過程中出現(xiàn)臨時情況、列車故障、前方站臺故障時,調(diào)度中心的調(diào)度人員通過人機界面對特定站臺進行人工臨時清客任務設置。設置完成后,調(diào)度員處的人機界面實時顯示站臺的清客狀態(tài)。
3.2 站臺清客確認
針對線路設計的清客站臺,本設計方案提供站臺清客確認按鈕和調(diào)度員遠程人工清客2種確認方式,以實現(xiàn)對站臺的清客確認。
3.2.1 站臺清客確認按鈕
在進行線路設計時,根據(jù)線路形式及運營需求,設置一些常規(guī)清客站臺,如大小交路的起始站、終點站、折返站、回庫站等。在設定的常規(guī)清客站臺,可在站臺中部或端部設置站臺清客確認按鈕,也可在車控室綜合后備盤(IBP)上設置清客確認按鈕,聯(lián)鎖系統(tǒng)采集站臺或車控室清客確認按鈕繼電器的觸點狀態(tài)變化,并將此信息上報列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(ATS),以便ATS系統(tǒng)設置或取消站臺清客狀態(tài)。
3.2.2 調(diào)度員遠程人工清客
在進行線路設計時,對于未設置為常規(guī)清客站臺的車站,不會在站臺中部或端部設置清客確認按鈕,系統(tǒng)會通過人機界面提供給調(diào)度員遠程人工清客確認按鈕,以滿足臨時及故障情況下站臺臨時清客時的清客確認需求。
調(diào)度員在進行遠程人工清客確認時,聯(lián)動列車和站臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)查看車內(nèi)乘客情況,確認當前列車車廂內(nèi)乘客是否均已下車;若乘客下車完成,調(diào)度員遠程人工清客確認后,更新站臺清客狀態(tài)。
3.3 站臺清客狀態(tài)顯示
為便于調(diào)度員觀察,系統(tǒng)在調(diào)度員處的人機界面提供站臺清客狀態(tài)的實時顯示,針對人工臨時清客、系統(tǒng)自動清客采用不同的顏色對清客狀態(tài)進行區(qū)別顯示,分別如圖2和圖3所示。
當系統(tǒng)自動或者人工臨時對站臺設置清客任務后,人機界面會實時顯示當前站的狀態(tài),以南京地鐵寧和線34號站高家沖站為例,如圖4所示:當高家沖站上行站臺設置為系統(tǒng)自動清客時,界面顯示自動清客狀態(tài);當高家沖下行站臺設置為遠程人工清客時,界面顯示人工臨時清客狀態(tài)。
3.4 清客聯(lián)動控制
(1)調(diào)度員處的人機界面。用于人機界面信息顯示,便于調(diào)度人員實時查看站臺的清客狀態(tài)。
(2)列車控制與監(jiān)控系統(tǒng)(TCMS)。TCMS系統(tǒng)收到清客指令后,自動聯(lián)動車輛廣播,提醒乘客下車。
(3)車載信號系統(tǒng)。車載信號系統(tǒng)接收到清客狀態(tài)信息后,在列車停站且未完成清客期間,通過硬線給車輛持續(xù)發(fā)送門使能指令;當接收到清客確認后,通過硬線信號發(fā)送關(guān)門指令給TCMS系統(tǒng),同時控制站臺門關(guān)閉,并自動控制列車站臺發(fā)車。
(4)車站廣播。ATS系統(tǒng)聯(lián)動車站廣播系統(tǒng),站臺廣播播放站臺清客信息,提示乘客不要上車。
(5)乘客預報系統(tǒng)。ATS系統(tǒng)聯(lián)動車站乘客預報系統(tǒng),站臺乘客預報系統(tǒng)顯示站臺清客信息,提示乘客不要上車。
4 清客控制
4.1 自動清客控制
在系統(tǒng)進行自動清客控制中涉及ATS系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)、TCMS系統(tǒng)及車站綜合站務員。隨著列車移動及站臺的上下客作業(yè)完成,各系統(tǒng)之間的信息交互如圖5所示。具體交互過程如下所述。
(1)列車在上一站(石磧河站)離站后,ATS系統(tǒng)根據(jù)時刻表自動判斷列車在下一站(南京南站)需要清客,此時,該系統(tǒng)自動將站臺設置為清客狀態(tài)并在人機界面顯示自動清客狀態(tài)。同時,ATS系統(tǒng)一方面將“清客”工況發(fā)送給車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng),自動觸發(fā)車輛廣播提醒乘客下車,并聯(lián)動車輛乘客信息系統(tǒng)(PIS)提示乘客下車;另一方面,系統(tǒng)聯(lián)動南京南站車站廣播,提醒站臺乘客不能上車,并聯(lián)動站臺PIS系統(tǒng),提示本站處于清客狀態(tài),乘客請勿上車。
(2)列車自動運行至南京南站后,ATS系統(tǒng)接到列車到站事件,對南京南站進行到站處理,在獲取當前站處于清客狀態(tài)后,向車載信號系統(tǒng)發(fā)送運營控制指令(包括停站時間、站間運行時間及下一站等),此時停站時間設置為無限大,控制列車在站臺停車,并將列車門保持打開狀態(tài)。
(3)列車到站并打開車門后,乘客下車,一方面,調(diào)度中心調(diào)度人員通過聯(lián)動CCTV查看列車內(nèi)乘客下車情況;另一方面,站臺綜合站務人員上車進行乘客清客確認,確認乘客全部下車后,按壓站臺的清客確認按鈕,此時聯(lián)鎖系統(tǒng)采集到此狀態(tài)后,將清客確認按鈕狀態(tài)上報ATS系統(tǒng),其接收到清客確認后,清除站臺清客狀態(tài)。
(4)ATS系統(tǒng)在接收到聯(lián)鎖上報的清客確認信息后,向列車發(fā)送控制指令 ( 停站時間為“0”及下一站運行信息),通知列車可以離站。
(5)列車在收到控制指令后,自動關(guān)閉車門以及聯(lián)動關(guān)閉站臺門,自動控制其向下一站運行。
4.2 人工臨時清客控制
在系統(tǒng)進行人工臨時清客控制中涉及ATS系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)、TCMS系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)以及調(diào)度中心調(diào)度員。隨著列車移動及站臺的上下客作業(yè)完成,各系統(tǒng)之間的信息交互如圖6所示。具體交互過程如下所述。
(1)在列車出現(xiàn)故障或前方站臺出現(xiàn)故障等情況下需要對到站列車進行人工臨時清客時,調(diào)度人員通過人工臨時清客設置功能,對站臺進行清客設置,設置成功后,人機界面上將顯示站臺清客狀態(tài)。
(2)ATS系統(tǒng)一方面將“清客”工況發(fā)送給車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng),自動觸發(fā)車輛廣播提醒乘客下車,并聯(lián)動車輛PIS系統(tǒng)提示乘客下車;另一方面,將聯(lián)動車站廣播,提醒站臺乘客不要上車,同時聯(lián)動站臺PIS系統(tǒng),提示本站處于清客狀態(tài),乘客請勿上車。
(3)在臨時清客時,考慮到對后續(xù)列車的影響,系統(tǒng)將對列車運行后方站臺進行自動扣車設置,以防止本站列車在未完成清客的情況下,下一站列車駛?cè)胝鹃g,導致乘客滯留站間。
(4)列車到站后,車載信號系統(tǒng)向ATS系統(tǒng)發(fā)送列車到站事件,ATS系統(tǒng)接收到列車到站事件后,結(jié)合當前站臺的清客狀態(tài),向列車發(fā)送運營控制指令(停站時間無限大),控制列車在站臺停車同時保持車門處于打開狀態(tài)。
(5)在乘客下客過程中,調(diào)度員聯(lián)動列車和站臺CCTV系統(tǒng),查看車內(nèi)乘客下車情況,確認當前列車車廂內(nèi)的乘客均已下車后,遠程完成站臺的清客確認。
(6)ATS系統(tǒng)接收到清客確認后,更新人機界面上站臺的清客狀態(tài)顯示,同時向車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng)發(fā)送清客確認。
(7)ATS系統(tǒng)接收到清客確認后,向車載信號系統(tǒng)發(fā)送運營控制指令(停站時間為“0”及下一站運行信息),車載信號系統(tǒng)在收到列車發(fā)車指令后,關(guān)閉車門并自動控制列車向下一站運行。
4.3 人工臨時取消清客控制
調(diào)度中心調(diào)度人員通過清客取消操作,臨時取消固定清客站臺(終端站、折返站)的清客功能及臨時設置的清客站清客功能。當取消站臺清客后,ATS系統(tǒng)更新站臺的清客狀態(tài)顯示,列車按照運行計劃運行到固定清客、折返站以及臨時清客站后,ATS系統(tǒng)按照運行計劃控制列車在本站的停站時間及開/關(guān)門,列車到站后正常進行開/關(guān)門作業(yè)。
5 結(jié)束語
本文從全自動駕駛系統(tǒng)實際運營需求考慮,針對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客控制功能進行研究,首先對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客場景進行分析,提出了一套滿足全自動駕駛系統(tǒng)中清客控制系統(tǒng)的設計方案,并對方案中的清客設置、清客確認、清客控制、狀態(tài)顯示及系統(tǒng)聯(lián)動等功能進行了詳細描述。同時,隨著圖像識別技術(shù)的發(fā)展,可以將CCTV系統(tǒng)圖像與圖像識別功能進一步結(jié)合,即依據(jù)CCTV系統(tǒng)提供的圖像通過圖像識別技術(shù)自動完成列車車廂內(nèi)乘客的清客確認。
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收稿日期 2020-04-30
責任編輯 黨選麗