全自動(dòng)駕駛地鐵車輛車門(mén)的控制設(shè)計(jì)

周天龍

（寧波中車時(shí)代電氣設(shè)備有限公司，浙江 寧波 315100)

在技術(shù)不斷進(jìn)步過(guò)程中，軌道交通技術(shù)也在不斷發(fā)展，促進(jìn)了全自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，并且越來(lái)越成熟。目前，大部分發(fā)達(dá)國(guó)家城市軌道交通都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛，比如北京地鐵機(jī)場(chǎng)線、上海地鐵10號(hào)線。地鐵全自動(dòng)駕駛指的是無(wú)人參與時(shí)列車也能夠自主運(yùn)行，在列車自動(dòng)化駕駛過(guò)程中，要求系統(tǒng)滿足高密度、高效率的需求，所以列車自動(dòng)控制系統(tǒng)尤為重要。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)、列車超速防護(hù)子系統(tǒng)。為了使全自動(dòng)駕駛地鐵整體性能得到提高，自動(dòng)控制技術(shù)尤為重要。

1 地鐵車輛車門(mén)系統(tǒng)的構(gòu)成

地鐵車輛車門(mén)在車廂兩側(cè)設(shè)置單側(cè)開(kāi)合控制，車門(mén)處設(shè)置指示燈使乘客能夠了解車門(mén)閉合動(dòng)態(tài)。地鐵車輛車門(mén)系統(tǒng)包括電動(dòng)控制裝置、基礎(chǔ)部件、承載導(dǎo)向裝置、驅(qū)動(dòng)鎖閉裝置、內(nèi)外操作裝置等，車門(mén)承載導(dǎo)向裝置為車門(mén)閉合動(dòng)力與導(dǎo)向裝置。電動(dòng)控制裝置為車門(mén)系統(tǒng)心臟，主要

目的就是接收命令信號(hào)，從而控制車門(mén)開(kāi)合。內(nèi)外操作裝置是在車門(mén)自動(dòng)控制失效后才能夠發(fā)揮作用的車門(mén)內(nèi)外緊急解鎖裝置，手動(dòng)控制車門(mén)系統(tǒng)。車門(mén)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置為帶動(dòng)車門(mén)動(dòng)作，并且在關(guān)閉車門(mén)后機(jī)械鎖閉車門(mén)，對(duì)乘客進(jìn)行保護(hù)的裝置；車門(mén)基礎(chǔ)部件能夠提高車門(mén)服務(wù)質(zhì)量，包括密封膠條、指示燈等。

2 地鐵車輛車門(mén)的控制設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備選型設(shè)計(jì)

硬件設(shè)備為全自動(dòng)駕駛地鐵車輛車門(mén)控制的基礎(chǔ)，硬件設(shè)備選型在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中尤為重要。在對(duì)控制器選擇過(guò)程中，為了使控制器和地鐵、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠正常通信，可以使用PC104控制器型號(hào)，此型號(hào)控制器的可調(diào)試性良好，能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)試，為標(biāo)準(zhǔn)型串口，不管是VGA接口或者USB接口都能夠良好連接，使系統(tǒng)輸入輸出需求得到滿足。在對(duì)供電電源進(jìn)行選擇過(guò)程中，要對(duì)電能功能可靠性進(jìn)行保證，從而對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)正常運(yùn)行進(jìn)行保證。所以，可以使用直流電源。在對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行選擇過(guò)程中，使用CF卡，存儲(chǔ)容量為2GB。CF卡在對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程中利用閃存使存儲(chǔ)穩(wěn)定性得到提高，并且存儲(chǔ)具有較高的安全性，其體積、重量比較小，能夠平穩(wěn)運(yùn)行在多平臺(tái)中，使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求得到滿足。在對(duì)機(jī)柜進(jìn)行選擇過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品就能夠使系統(tǒng)運(yùn)行需求得到滿足。

2.2 車輛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，車輛為主要載體，全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)都是將車輛為基礎(chǔ)所構(gòu)成，乘客也是直接面向車輛。所以，要求全自動(dòng)運(yùn)行車輛系統(tǒng)具有較高的可靠性與可用性。無(wú)人駕駛列車?yán)脙?nèi)藏式設(shè)計(jì)，利用玻璃罩板對(duì)列車的正常運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，司機(jī)通過(guò)操控面板實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)，乘客通過(guò)玻璃罩板觀看車輛的運(yùn)行情況。對(duì)列車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，各個(gè)接口利用雙通道進(jìn)行傳輸，使故障發(fā)生率得到降低。每列列車門(mén)旁設(shè)置乘客應(yīng)急逃生手柄，利用蓋板進(jìn)行保護(hù)。在車內(nèi)實(shí)現(xiàn)緊急廣播按鈕的設(shè)置，從而能夠使車內(nèi)突發(fā)情況得到解決。為了降低電力系統(tǒng)故障發(fā)生概率，要求車內(nèi)蓄電池具有較高的續(xù)航能力，最低電量要求能夠保持10小時(shí)以上續(xù)航。

2.3 車門(mén)信號(hào)系統(tǒng)

在列車運(yùn)行過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)為主要內(nèi)容，能夠有效控制列車的運(yùn)行，保證列車在運(yùn)行過(guò)程中的安全性，從而提高運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)行車信息的傳遞。信號(hào)系統(tǒng)利用無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。信號(hào)系統(tǒng)包括ATC和ATS，車載ATC對(duì)ATO和ATP進(jìn)行控制，保護(hù)列車自動(dòng)駕駛。信號(hào)系統(tǒng)為列車自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的大腦，對(duì)系統(tǒng)提供相應(yīng)的行動(dòng)指令，所以，要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，創(chuàng)建多模式場(chǎng)景。通過(guò)調(diào)度人員發(fā)起列車場(chǎng)景模式，比如，自動(dòng)進(jìn)站停車、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、喚醒、自動(dòng)折返、休眠、自動(dòng)發(fā)車等。在列車模式等級(jí)不斷降低的過(guò)程中，車載ATC對(duì)列車自動(dòng)限速，在對(duì)列車進(jìn)行定位時(shí)，通過(guò)列車限速并且排路，這個(gè)時(shí)候?yàn)橛斜Ｗo(hù)人工駕駛模式，使列車高速運(yùn)行。在駕駛模式為PM模式時(shí)，雷車為人工開(kāi)始模式，此時(shí)，要求司機(jī)駕駛列車低速運(yùn)行。

2.4 車門(mén)-站臺(tái)門(mén)對(duì)位隔離功能

在全自動(dòng)駕駛地鐵車輛系統(tǒng)中，某屏蔽門(mén)或者車門(mén)故障的時(shí)候，要通過(guò)軌旁操作人員遠(yuǎn)程隔離，在列車進(jìn)站的時(shí)候，相應(yīng)屏蔽門(mén)或者列車車門(mén)要自動(dòng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)門(mén)對(duì)門(mén)故障對(duì)應(yīng)，避免乘客誤上下車導(dǎo)致夾在屏蔽門(mén)和列車門(mén)之間。全自動(dòng)駕駛地鐵車輛車門(mén)-屏蔽門(mén)對(duì)應(yīng)隔離主要情況為：

在車輛客室門(mén)出現(xiàn)故障時(shí)：在車輛全自動(dòng)駕駛模式中，門(mén)控器對(duì)TCMS發(fā)送故障信息，利用和信號(hào)系統(tǒng)接口使故障信息利用車地?zé)o線傳輸?shù)絆CC中發(fā)送，通過(guò)信號(hào)控制對(duì)下一站屏蔽門(mén)對(duì)位切除。假如門(mén)控器出現(xiàn)故障，TCMS能夠利用晟敏光信號(hào)對(duì)故障門(mén)控器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，之后，使故障信息到OCC中發(fā)送進(jìn)行對(duì)位切除。

在站臺(tái)屏蔽門(mén)出現(xiàn)故障時(shí)：在前方站臺(tái)單個(gè)或者多個(gè)屏蔽門(mén)出現(xiàn)故障的時(shí)候，利用車地?zé)o線通信系統(tǒng)在車輛停站之前使相應(yīng)車門(mén)切除信息與地址信息對(duì)車載信號(hào)設(shè)備進(jìn)行傳輸，車輛信號(hào)系統(tǒng)利用TCMS系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)門(mén)控器發(fā)送切除指令，門(mén)控器在開(kāi)關(guān)門(mén)的時(shí)候要保持切除狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候車門(mén)內(nèi)側(cè)切除顯示燈亮起，提醒乘客打不開(kāi)此門(mén)。

2.5 進(jìn)站停車與站臺(tái)發(fā)車車門(mén)控制

在全自動(dòng)駕駛模式列車進(jìn)站停車的時(shí)候，列車能夠基于信號(hào)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)30cm誤差范圍中精準(zhǔn)停車，信號(hào)系統(tǒng)為車輛授權(quán)開(kāi)門(mén)。假如超標(biāo)或者欠標(biāo)在5cm內(nèi)，列車通過(guò)跳躍模式自動(dòng)調(diào)整對(duì)標(biāo)。成功跳躍后，信號(hào)系統(tǒng)授權(quán)車輛開(kāi)門(mén)。假如欠標(biāo)超過(guò)5m的時(shí)候，車載VOBC能夠繼續(xù)運(yùn)行對(duì)位停車。假如過(guò)標(biāo)1m要自動(dòng)施加緊急制動(dòng)，停車后超過(guò)5m要求車載VOBC緊急制動(dòng)無(wú)法緩解，并且不能夠退行，要求司機(jī)上車救援。

2.6 車門(mén)狀態(tài)指示電路設(shè)計(jì)

列車司機(jī)通過(guò)車門(mén)狀態(tài)指示電路掌握地鐵車輛車門(mén)開(kāi)合的狀態(tài)，對(duì)車門(mén)系統(tǒng)安全控制進(jìn)行保證。車門(mén)關(guān)閉到位之后將車門(mén)所打開(kāi)的指示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使車門(mén)閉合指示燈點(diǎn)亮，并且通過(guò)指示燈并聯(lián)。只要其中某車門(mén)為閉合到位，車門(mén)打開(kāi)指示燈常亮，使列車司機(jī)能夠及時(shí)地掌握車門(mén)的狀態(tài)。

一般列車關(guān)門(mén)到位時(shí)會(huì)將機(jī)械鎖定裝置觸發(fā)，要使車門(mén)鎖緊避免出現(xiàn)意外。另外，還包括車門(mén)位置檢測(cè)裝置，或者關(guān)閉不到位無(wú)法將機(jī)械鎖定裝置觸發(fā)，要以車門(mén)位置對(duì)裝置發(fā)送信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)操作，使地車車輛在運(yùn)行過(guò)程中處于閉合的狀態(tài)。

2.7 綜合監(jiān)控設(shè)計(jì)

綜合監(jiān)控也可以稱為ISCS系統(tǒng)，通過(guò)車內(nèi)信息與無(wú)線電通道進(jìn)行交流，車內(nèi)所觸發(fā)事件顯示在ISCS終端，比如，乘客緊急通訊時(shí)候所觸發(fā)報(bào)警，從而能夠根據(jù)報(bào)警信號(hào)對(duì)車門(mén)進(jìn)行控制。在調(diào)試綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，要對(duì)其他系統(tǒng)接口問(wèn)題進(jìn)行重視，自身程序調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤之后對(duì)通訊方、信號(hào)方信息交流進(jìn)行仔細(xì)的檢查。

全自動(dòng)開(kāi)始地鐵車輛基地的主要功能為列車運(yùn)行、檢查、整備、定期檢修、停車、清潔，使正線對(duì)于列車運(yùn)營(yíng)控制權(quán)從車站在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域中延伸。所以，要求功能包括自動(dòng)出入場(chǎng)、休眠列車、自動(dòng)喚醒等，具備自動(dòng)洗車、洗車庫(kù)庫(kù)門(mén)聯(lián)動(dòng)、停車列檢庫(kù)庫(kù)門(mén)等功能。

3 結(jié)語(yǔ)

在軌道交通技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，全自動(dòng)駕駛車輛為未來(lái)軌道交通發(fā)展主要趨勢(shì)。全自動(dòng)駕駛車輛車門(mén)系統(tǒng)和列車運(yùn)行過(guò)程中的安全性具有密切關(guān)系，其主要功能是以列車控制指令實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作。車門(mén)主要功能為障礙檢測(cè)，避免乘客夾傷，利用操作緊急解鎖裝置解鎖車門(mén)并且手動(dòng)打開(kāi)，通過(guò)操作隔離裝置隔離故障車門(mén)。以此，本文設(shè)計(jì)了全自動(dòng)駕駛地鐵車輛車門(mén)控制方案，使乘客方便乘車需求得到滿足，并且提高了列車運(yùn)行的安全性。