全自动驾驶方案应用分析

南宁轨道交通集团有限责任公司 张 敏

全自动驾驶方案应用分析

南宁轨道交通集团有限责任公司 张 敏

1 全自动驾驶的优势与必要性

全自动驾驶系统（Full Automatic Operation，简称FAO）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统，是系统自动化程度的最高等级。

全自动驾驶作为先进的轨道交通列车运行控制技术，在未来轨道交通领域有广泛发展的应用空间，在新一轮地铁建设中确定采用全自动驾驶技术，能够进一步增强系统装备的功能和性能，是进一步提升轨道交通安全与效率的有效措施。全自动驾驶系统是以现代信息及自动化技术提升运营服务水平，增强系统装备的功能和性能为目的新一代城市轨道交通系统，全自动驾驶技术在世界城市轨道交通建设中已被广泛应用。根据国际公共交通协会估计，到2020年国际上75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术，其中开通全自动驾驶的线路亚洲占比40%。根据巴黎、香港等地的线网升级计划数据，传统线路升级到全自动驾驶线路，升级成本将会远远大于新线按全自动驾驶建设增加的费用。

全自动驾驶系统较传统驾驶系统相比，具有以下优势：

（1）优化人力资源配置，降低运营人员劳动强度

（2）提升运营组织灵活性

（3）减少人为误操作，提升系统安全性（4）提高轨道交通的先进性

（5）进一步提高系统可靠性，提升运营能力

全自动驾驶系统是形象地衡量城市轨道交通系统可靠性、安全性、可用性、可维护性先进水平的标尺，系统具备不需要配置司机列车完全自动运行的条件，是城市轨道交通技术的发展方向。其目的不是为了减少驾驶员/乘务员，而是为了进一步增强城市轨道交通系统装备的功能和性能。

2 信号系统实现全自动驾驶的新增功能分析

2.1 ATS子系统

2．1．1 线路监控

具有线路中的自动控制区域、非自动控制区域显示功能。具有人员防护开关的状态、洗车机状态、停车列检库和洗车库库门状态的显示功能。具备针对线路区域设置允许/禁止全自动驾驶授权的功能。

2．1．2 列车监控

具备对列车休眠、唤醒、场内运行、正线服务、停止正线服务、待命、清扫、清客等状态的管理和控制功能。

新增车门状态、驾驶模式和工况、报警状态的显示功能。

具备针对单列车和全线列车的允许全自动驾驶授权功能。当FAM列车因故障停在区间时，中心调度员可以设置允许列车为蠕动模式。

全自动驾驶运行时，ATS应根据时刻表，向列车下发换端指令。同时，具备调度员人工下发换端指令的功能。

具备对车辆的远程控制功能，包括远程紧急制动/缓解、远程车门控制、列车空调/电热参数设置、火灾确认、车辆故障复位和远程旁路、列车照明控制、远程清客确认等。

2．1．3 车辆段/停车场监控

中心可实现对车辆段/停车场整个站场情况的监视，车辆段/停车场可由中心或车辆段/停车场自动或人工控制，并可实现控制权的转换。在中控及站控模式下，ATS根据计划，具备段/场内自动触发进路功能。

2．1．4 联动控制功能

全自动驾驶下，ATS实现联动控制功能，具体包括：上电、唤醒、列车火灾、紧急呼叫、紧急手柄拉下、车门状态丢失、休眠、清客、车辆运行工况等。

2．1．5 维护监测功能

采集列车牵引、制动、辅助电源、空压机、蓄电池、车门、广播、视频摄像、空调等各系统的状态、故障及报警信息，提供列车状态显示和故障。

2.2 ATP/ATO子系统

2．2．1 列车休眠

ATP/ATO设备具备控制列车在预定义的休眠窗口进行休眠的功能。列车运行到预定义的休眠窗停车后，车载信号设备收到中心的休眠命令，完成自身休眠准备工作和车辆休眠交互后，车载信号设备向车辆发送该休眠指令，车辆两端车载设备同时断电，完成休眠。

2．2．2 列车唤醒

ATP/ATO设备具备控制休眠列车进行唤醒的功能。ATS根据计划，提前一定时间向停车列检库库线/正线停车线上的休眠列车发出唤醒指令，车辆可实现对全列车的上电。全列车上电后，车载信号设备及车辆设备执行必要的自检、测试。测试成功后，车载设备处于激活可用状态，具备进入全自动驾驶运行模式的条件。

2．2．3 自动洗车

洗车作业由ATO系统控制全自动完成。列车在全自动驾驶模式下，接收到CI发来的洗车请求确认信息后，ATO向车辆发送洗车模式及牵引命令。车辆收到该模式命令后，控制列车恒速一般为3km/h运行。ATP提供超速防护，到达指定位置后停车，发出制动指令。

2．2．4 自动驾驶和精确停车

车辆在正线、段/场自动控制区域内运行有ATP防护，可以在ATO控制下以全自动驾驶模式自动运行。在考虑与安全有关的各种限制和规定条件下，自动控制列车的加速、巡航、制动等工况，实施列车运行的自动调整功能，自动控制列车正线运行。列车在车站自动停车、出发及自动折返。

正线和车辆段/停车场特定地点应具备定点停车功能，停车精度一般设定为±0.5m范围内。

2．2．5 开关门控制

在信号系统自动控制列车关门时，车门因故未关闭情况下，ATO可执行中心人工远程关门命令或现地关门按钮的关门命令，再次发出关门命令。

全自动驾驶时，需要清客确认的车站未清客完成期间，车载信号设备保持车门打开。在站台值班员人工进行清客确认后，按压站台关门按钮，或收到远程清客确认指令后ATO才能关闭车门和站台门。此外，清客亦可采用延长站停时间或联动本站自动扣车实现，人工确认清客完毕后，解除扣车，自动发车。