全自动驾驶系统车辆核心技术简析

赵洪涛

近几年，科学技术的进步使城市轨道交通行业发生了革命性的变化。借助于计算机控制技术的、集成电路、电子元器件可靠性的提高、生产制造工艺技术的革新等，已使城市轨道交通系统的可靠性、安全性达到99 .99 %，达到列车完全由“自动化”系统来替代人工驾驶的要求。近年来全自动运行地铁在轨道交通领域日渐升温，我国近年建设的新线，有多条为全自动驾驶线路。

一，全自动驾驶系统的优势

全自动驾驶列车的唤醒、出库、停站、开关车门、故障诊断、休眠以及洗车等控制操作均不需要驾驶员，完全自动完成。与传统的人工驾驶列车相比，其主要特点和优势如下：

1、提升运营安全性、可靠性

无人自动驾驶系统不仅需要考虑运行中的列车安全，而且要考虑到乘客及运营人员的安全;实现列车运行全过程的自动安全防护。人工操作易受主观和外界因素的干扰，在安全性方面存在不确定性和不稳定性，这也是导致轨道交通故障或事故的原因之一。全自动运行系统运利用高可靠性和安全性设备，以及具有高精度、快速准确的故障诊断分析与诊断功能，实现故障的快速定位，依据故障处理方案，远程或人工上车进行故障的快速处理。

2、提升服务质量

全自动运行系统的信号系统采用了基于无线通信技术的移动闭塞系统，通过与车辆的高精度控制系统的技术接口来实现列车精确定位、高速运行、实时跟踪和自动折返，有效地缩短了列车运行间隔，提高了行车密度和旅行速度，可适应大客流的需要。同时，通过增强列车上的视频监控和紧急对讲功能，提高应急处置能力。

3、优化人力资源、降低运营成本

将司机从重复作业中解放出来，列车上可以配置乘务人员;提高了系统的自动化程度，增强设备的自诊断功能，运营维护功能得到加强，降低了运营人员劳动强度。全自动驾驶，摆脱了有人驾驶系统司机配置的制约;根据需要灵活调整运行间隔，减少因人工参与而对运营效率的影响，提高系统对突发客流的响应能力，，通过改变列车行车密度来满足客流运输要求，大大提高运输能力。减少维护、管理、车辆驾驶人员数量，以及人员培训等，有效降低运营成本。

二，全自动驾驶车辆核心技术

与有人驾驶线路不同，对于无人驾驶的线路，原由司机完成的各项功能，需由设备系统完成。

列车，实现唤醒、自检、出段、区间运行、精确停车、开关车门/ 站台门、折返、回段和休眠等功能。

2.1 架构要求

2.1.1 司机室内装设备配置

1）全自动运行车辆采用封闭式司机台（有锁闭装置且具备防水防尘功能）;

2）开放式司机室结构（取消或可配置易拆卸后端墙系统），应设置司机隔离区;

3）取消司机座椅或可配置折叠隐藏座椅;

4）司机室侧配置半高结构电气柜，柜顶设有防滑条，可放置行李;

5）取消或封闭司机室外露电气件，功能失效。

2.2.2 列车控制及监控系统

1）具备车载设备的数据传输和车地数据无线通信功能;

2）数字量输入输出接口多，冗余度高;

3）支持远程复位、远程切除等故障复位功能;

4）支持蠕动、雨雪等特殊模式、远程控制空调和照明等系统功能;

5）支持各系统静、动态自检，以及各系统运行和故障信息上传功能。。

2.2.3 障碍物检测系统

全自动运行车辆应设有障碍物检测检测系统，车辆碰撞障碍物时使列车产生紧急制动，应由TCMS记录并上传到OCC。

2.2.4 走行部在线检测系统

全自动运行车辆宜设有走行部在线检测系统，实时检测车辆的转向架构架、轴箱、齿轮箱、电机等关键部位，对于故障进行早期预警和分级报警，准确指导车辆的运用和维修。TCMS记录并将处置建议上传到OCC。

2.2.5 客室紧急手柄装置

每辆车客室内适当位置宜配置客室紧急手柄装置，当客室内发生火灾等特殊情况时，乘客可利用紧急手柄触发报警，TCMS处置报警信息且上传到OCC，同时联动视频信息上传到OCC，由工作人员远程通过紧急对讲装置指导车内乘客进行应急事件处理。

2.2 功能要求

全自動无人驾驶系统的功能按照技术角度分类，可以分为：

1、列车信息的采集与监控：包括障碍物检测、走行部检测、、烟火报警联动、车载摄像头联动、乘客紧急对讲、乘客紧急拉手、车辆状态的实时传输等;

2、列车控制和故障诊断：包括休眠唤醒、车辆的上电自检、静态测试、动态测试、、重新开关门、自动出入库、自动洗车、车门与站台门的对位隔离等;

3、故障远程处理：车门远程隔离、空开远程复位、转向架远程切除、进入蠕动模式等;

2.3 性能要求

2.3.1 列车运营可靠性要求

服务故障：     每组车平均无故障时间不小于6000小时;

大晚点故障：   每组车平均无故障时间不小于4500小时;

碎修、列检故障：每列车平均无故障时间不小于200小时。

2.3.2 车辆系统涉及安全的功能应达到安全完整性等级下表要求：

三、小结

全自动无人驾驶技术在我国的应用尚在初级阶段，全自动无人驾驶的实现需要设计、建设、运营、供应商等多个参与方确立共同的目标、需求、功能，需要土建和系统的统筹规划设计，全自动驾驶轨道交通在我国已经有了良好的开端，目前上海 10 号线实现了有人值守的全自动驾驶，北京燕房线也在自主化系统集成、安全运行技术及信号、车辆装备的研发和制造等方面取得了阶段性的成果。全自动驾驶城市轨道交通系统是我国未来轨道交通建设发展的趋势和技术制高点，应认真研究国内外发展自动驾驶的经验，积极进行探索和应用，打破国外在该领域的技术垄断和技术封锁，实现轨道交通可持续的科学发展。