全自動無人駕駛工程建設(shè)問題及相關(guān)挑戰(zhàn)

宋相宇 董高杰

摘 要： 基于CBTC駕駛技術(shù)，研究全自動無人駕駛技術(shù)面對的工程建設(shè)問題及全自動無人駕駛技術(shù)面對的挑戰(zhàn)。深入研究全國城市軌道交通現(xiàn)有駕駛配套設(shè)施和工程建設(shè)，對系統(tǒng)功能進行分類并對不同項目中如何選擇全自動無人駕駛的功能進行探討。

關(guān)鍵詞： 全自動駕駛;技術(shù)建設(shè);障礙物檢測;應(yīng)急處置

【中圖分類號】U284.48 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.064

0 引言

本人深入研究全自動無人駕駛技術(shù)，基礎(chǔ)建設(shè)需要進行的優(yōu)化升級措施，及應(yīng)用會面對的挑戰(zhàn)。

1 全自動無人駕駛技術(shù)工程建設(shè)的相關(guān)問題

1.1 車輛段及車輛設(shè)計

要真正實現(xiàn)全自動無人化運營，在項目前期設(shè)計階段就應(yīng)做好全自動運營目標(biāo)的設(shè)定，比如DTO、UTO的設(shè)計目標(biāo)，根據(jù)不同的自動化程度逐步提高或增加對各系統(tǒng)的指標(biāo)及功能要求。從運營維護場景入手，列出所有的自動化運營、維護等場景，考慮不同場景下各個系統(tǒng)接口和功能分配 ; 提取出所有與土建設(shè)計有關(guān)的因素（如停車庫長度、停車庫型式、自動化區(qū)域及非自動化區(qū)域、牽引電控制、弱電設(shè)備安裝等）作為邊界條件。

1）車輛段、停車場：庫線長度往往影響車輛段、停車場的規(guī)模，需要在前期盡早確定，由于不同廠商的無人駕駛系統(tǒng)對于安全防護方式和距離的要求不同，因此，建議在前期采取包容性設(shè)計的方式;車輛段有人區(qū)和無人區(qū)的劃分，轉(zhuǎn)換軌設(shè)計需采用全自動無人駕駛技術(shù)，考慮車輛運轉(zhuǎn)作業(yè)的便捷性，同時，土建設(shè)計需要考慮工作人員進出無人區(qū)的地下/地上通道。

2）無人駕駛對車輛系統(tǒng)提出更高的要求，比如蠕動模式、防過沖等功能需要車輛提供獨立的制動系統(tǒng)硬線接口，也需要車輛對于低速的控制更加精準(zhǔn);列控系統(tǒng)多數(shù)功能的實現(xiàn)需要通過與車輛TCMS系統(tǒng)的信息交互實現(xiàn)，因此需要盡早明確車輛系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)和技術(shù)要求。系統(tǒng)具有以下特點：

1.2 盡早確立運營管理模式和團隊

由于全自動無人駕駛對于運營最主要的區(qū)別在于崗位位置和職責(zé)的變化，對于已經(jīng)運營多年的城軌系統(tǒng)而言，是不小的沖擊和改變;無人駕駛系統(tǒng)具有運行控制及運營管理高度集中化的特點，主要體現(xiàn)在以下方面。

1）控制中心調(diào)度員從面向列車司機和司機再面向乘客的關(guān)系，轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯用嫦虺丝?，并通過控制中心與列車間的視頻及語音通信設(shè)備，識別及處理列車上乘客的突發(fā)情況。

2）由原來通過司機處理的設(shè)備故障和列車控制職能轉(zhuǎn)變?yōu)橛煽刂浦行恼{(diào)度員直接處理和控制無人駕駛列車的運行;OCC調(diào)度人員需要增加職能或增加崗位，對于更多信息的識別和判斷以及遠程控制命令的使用都需要對調(diào)度人員加強職業(yè)培訓(xùn)和能力培養(yǎng)。

3）增加了線路多職能保障隊伍，直接聽從控制中心調(diào)度員的指令，完成和處理非正常運營狀態(tài)下的緊急作業(yè)，可以輔助引導(dǎo)乘客，處理屏蔽門故障，以及在必要時作為司乘人員上車處理列車故障，對保障人員的綜合素質(zhì)有更高的要求。

建議按扁平化和集中高效的原則設(shè)計，設(shè)立獨立的運營部門，將控制中心、車站、各維修專業(yè)相互協(xié)調(diào)配合進行管理，減少內(nèi)部溝通環(huán)節(jié)，提高運作效率;在系統(tǒng)巡檢維護方面，建議將相近專業(yè)適當(dāng)合并，提高故障應(yīng)急處理效率。

2 無人駕駛系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

全自動無人駕駛列車運行完全依靠信號控制，因此信號系統(tǒng)須采用高可靠、高安全及高冗余設(shè)計，需要更高的列車定位精度以及實時的列車運行控制命令和設(shè)備狀況報告，同時要求ATC車載與軌旁設(shè)備之間能雙向高容量通信。設(shè)備故障或突發(fā)事件，后續(xù)處理依然存在一些缺陷，仍需要更完備的運營規(guī)則和處理準(zhǔn)則。例如：在運行過程中出現(xiàn)制動設(shè)備故障或車門故障，若依然需要牽引的話，將存在一定的安全隱患，如何正確處理。

2.1 障礙物檢測問題

列車障礙物監(jiān)測包括異物侵限系統(tǒng)對無人駕駛安全比較重要，但在目前地鐵中還未真正實現(xiàn)。這也是無人駕駛技術(shù)未全面實施的重要原因，也是實現(xiàn)無人駕駛安全運營亟需解決的問題?？梢詤⒄諢o人駕駛汽車的避障傳感器的微波雷達、激光雷達等技術(shù)，或高速鐵路的防異物侵限技術(shù)進行解決。

2.2 故障應(yīng)急處置問題

成熟有效的運營組織方案和設(shè)備故障下列車運行組織能力是目前實現(xiàn)無人駕駛的又一障礙?？上绕诜e累經(jīng)驗，逐步解決。在地鐵無人駕駛系統(tǒng)建設(shè)的初期，應(yīng)研究制定出適用于國內(nèi)軌道交通基本運營條件的運營目標(biāo)、運營計劃、運營功能、運營組織、運營維護和事故與災(zāi)害處理緊急預(yù)案等; 同時借鑒國外的運營經(jīng)驗，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)隊伍和多職能維護人員，加強OCC 調(diào)度員的控制和指揮能力，提升中央集中實時控制的管理水平，為正確實現(xiàn)無人駕駛運營提供管理上的保證，并在應(yīng)用中逐漸完善和成熟。

2.3 相關(guān)試驗問題

傳統(tǒng)的列車在完成型式試驗后，將分別做車輛的限界試驗，以及車輛與信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的技術(shù)接口等試驗。全自動無人駕駛系統(tǒng)必須要確保整個系統(tǒng)安全、可靠、萬無一失地運行。由于監(jiān)控系統(tǒng)也高度集成，因此要進行車輛、信號、通信、供電、 綜合監(jiān)控系統(tǒng)，以及救援、應(yīng)急疏散等的聯(lián)合調(diào)試;而后要進行長時間的不載客試運行，以考核車輛及各子系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2.4 安全問題

安全問題是保障全自動無人駕駛地鐵系統(tǒng)長期成功運行的核心。如何進行有效的安全監(jiān)測和評估是一個至關(guān)重要的問題。需要對軌道、信號、電力和牽引供電、廣播和通信、控制中心、車站、車站站臺門、車輛和土建工程等子系統(tǒng)的系統(tǒng)進行安全評估。并對每項檢查、測試和安全驗收的結(jié)果，都要求分別提供相關(guān)的報告，以作為評估的結(jié)果，來確保評估的完整性、真實性和可追溯性。

3 結(jié)束語

全自動無人駕駛技術(shù)是一套全新的技術(shù)，在國外也是處于試運營狀態(tài)，技術(shù)的運用會遇到很多問題。因此國內(nèi)大批量的上馬全自動無人駕駛技術(shù)一定要慎重。設(shè)計施工部門需要充分調(diào)研研究，做好充分預(yù)想，縝密的組織項目的專業(yè)評審。運營單位做足故障應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度人員做足車輛技術(shù)培訓(xùn)，能在第一時間處置車輛故障。

參考文獻

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