南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司 張 敏

全自動駕駛方案應(yīng)用分析

南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司 張 敏

1 全自動駕駛的優(yōu)勢與必要性

全自動駕駛系統(tǒng)（Full Automatic Operation，簡稱FAO）是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，是系統(tǒng)自動化程度的最高等級。

全自動駕駛作為先進(jìn)的軌道交通列車運行控制技術(shù)，在未來軌道交通領(lǐng)域有廣泛發(fā)展的應(yīng)用空間，在新一輪地鐵建設(shè)中確定采用全自動駕駛技術(shù)，能夠進(jìn)一步增強系統(tǒng)裝備的功能和性能，是進(jìn)一步提升軌道交通安全與效率的有效措施。全自動駕駛系統(tǒng)是以現(xiàn)代信息及自動化技術(shù)提升運營服務(wù)水平，增強系統(tǒng)裝備的功能和性能為目的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，全自動駕駛技術(shù)在世界城市軌道交通建設(shè)中已被廣泛應(yīng)用。根據(jù)國際公共交通協(xié)會估計，到2020年國際上75%新線將采用FAO技術(shù)，40%的既有線改造時將采用FAO技術(shù)，其中開通全自動駕駛的線路亞洲占比40%。根據(jù)巴黎、香港等地的線網(wǎng)升級計劃數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)線路升級到全自動駕駛線路，升級成本將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新線按全自動駕駛建設(shè)增加的費用。

全自動駕駛系統(tǒng)較傳統(tǒng)駕駛系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)勢：

（1）優(yōu)化人力資源配置，降低運營人員勞動強度

（2）提升運營組織靈活性

（3）減少人為誤操作，提升系統(tǒng)安全性（4）提高軌道交通的先進(jìn)性

（5）進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，提升運營能力

全自動駕駛系統(tǒng)是形象地衡量城市軌道交通系統(tǒng)可靠性、安全性、可用性、可維護(hù)性先進(jìn)水平的標(biāo)尺，系統(tǒng)具備不需要配置司機列車完全自動運行的條件，是城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展方向。其目的不是為了減少駕駛員/乘務(wù)員，而是為了進(jìn)一步增強城市軌道交通系統(tǒng)裝備的功能和性能。

2 信號系統(tǒng)實現(xiàn)全自動駕駛的新增功能分析

2.1 ATS子系統(tǒng)

2．1．1 線路監(jiān)控

具有線路中的自動控制區(qū)域、非自動控制區(qū)域顯示功能。具有人員防護(hù)開關(guān)的狀態(tài)、洗車機狀態(tài)、停車列檢庫和洗車庫庫門狀態(tài)的顯示功能。具備針對線路區(qū)域設(shè)置允許/禁止全自動駕駛授權(quán)的功能。

2．1．2 列車監(jiān)控

具備對列車休眠、喚醒、場內(nèi)運行、正線服務(wù)、停止正線服務(wù)、待命、清掃、清客等狀態(tài)的管理和控制功能。

新增車門狀態(tài)、駕駛模式和工況、報警狀態(tài)的顯示功能。

具備針對單列車和全線列車的允許全自動駕駛授權(quán)功能。當(dāng)FAM列車因故障停在區(qū)間時，中心調(diào)度員可以設(shè)置允許列車為蠕動模式。

全自動駕駛運行時，ATS應(yīng)根據(jù)時刻表，向列車下發(fā)換端指令。同時，具備調(diào)度員人工下發(fā)換端指令的功能。

具備對車輛的遠(yuǎn)程控制功能，包括遠(yuǎn)程緊急制動/緩解、遠(yuǎn)程車門控制、列車空調(diào)/電熱參數(shù)設(shè)置、火災(zāi)確認(rèn)、車輛故障復(fù)位和遠(yuǎn)程旁路、列車照明控制、遠(yuǎn)程清客確認(rèn)等。

2．1．3 車輛段/停車場監(jiān)控

中心可實現(xiàn)對車輛段/停車場整個站場情況的監(jiān)視，車輛段/停車場可由中心或車輛段/停車場自動或人工控制，并可實現(xiàn)控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。在中控及站控模式下，ATS根據(jù)計劃，具備段/場內(nèi)自動觸發(fā)進(jìn)路功能。

2．1．4 聯(lián)動控制功能

全自動駕駛下，ATS實現(xiàn)聯(lián)動控制功能，具體包括：上電、喚醒、列車火災(zāi)、緊急呼叫、緊急手柄拉下、車門狀態(tài)丟失、休眠、清客、車輛運行工況等。

2．1．5 維護(hù)監(jiān)測功能

采集列車牽引、制動、輔助電源、空壓機、蓄電池、車門、廣播、視頻攝像、空調(diào)等各系統(tǒng)的狀態(tài)、故障及報警信息，提供列車狀態(tài)顯示和故障。

2.2 ATP/ATO子系統(tǒng)

2．2．1 列車休眠

ATP/ATO設(shè)備具備控制列車在預(yù)定義的休眠窗口進(jìn)行休眠的功能。列車運行到預(yù)定義的休眠窗停車后，車載信號設(shè)備收到中心的休眠命令，完成自身休眠準(zhǔn)備工作和車輛休眠交互后，車載信號設(shè)備向車輛發(fā)送該休眠指令，車輛兩端車載設(shè)備同時斷電，完成休眠。

2．2．2 列車喚醒

ATP/ATO設(shè)備具備控制休眠列車進(jìn)行喚醒的功能。ATS根據(jù)計劃，提前一定時間向停車列檢庫庫線/正線停車線上的休眠列車發(fā)出喚醒指令，車輛可實現(xiàn)對全列車的上電。全列車上電后，車載信號設(shè)備及車輛設(shè)備執(zhí)行必要的自檢、測試。測試成功后，車載設(shè)備處于激活可用狀態(tài)，具備進(jìn)入全自動駕駛運行模式的條件。

2．2．3 自動洗車

洗車作業(yè)由ATO系統(tǒng)控制全自動完成。列車在全自動駕駛模式下，接收到CI發(fā)來的洗車請求確認(rèn)信息后，ATO向車輛發(fā)送洗車模式及牽引命令。車輛收到該模式命令后，控制列車恒速一般為3km/h運行。ATP提供超速防護(hù)，到達(dá)指定位置后停車，發(fā)出制動指令。

2．2．4 自動駕駛和精確停車

車輛在正線、段/場自動控制區(qū)域內(nèi)運行有ATP防護(hù)，可以在ATO控制下以全自動駕駛模式自動運行。在考慮與安全有關(guān)的各種限制和規(guī)定條件下，自動控制列車的加速、巡航、制動等工況，實施列車運行的自動調(diào)整功能，自動控制列車正線運行。列車在車站自動停車、出發(fā)及自動折返。

正線和車輛段/停車場特定地點應(yīng)具備定點停車功能，停車精度一般設(shè)定為±0.5m范圍內(nèi)。

2．2．5 開關(guān)門控制

在信號系統(tǒng)自動控制列車關(guān)門時，車門因故未關(guān)閉情況下，ATO可執(zhí)行中心人工遠(yuǎn)程關(guān)門命令或現(xiàn)地關(guān)門按鈕的關(guān)門命令，再次發(fā)出關(guān)門命令。

全自動駕駛時，需要清客確認(rèn)的車站未清客完成期間，車載信號設(shè)備保持車門打開。在站臺值班員人工進(jìn)行清客確認(rèn)后，按壓站臺關(guān)門按鈕，或收到遠(yuǎn)程清客確認(rèn)指令后ATO才能關(guān)閉車門和站臺門。此外，清客亦可采用延長站停時間或聯(lián)動本站自動扣車實現(xiàn)，人工確認(rèn)清客完畢后，解除扣車，自動發(fā)車。