全自动驾驶地铁车辆安全性需求分析

2021-01-16田玉刚西安市轨道交通集团有限公司

环球市场 2021年12期

田玉刚西安市轨道交通集团有限公司

现阶段，我国城市轨道交通线路中，多数属于半自动运行模式，其中列车牵引、制动等均可自行完成，司机处于列车司机室内，实时观察其列车运行状况，一经出现特殊状况可及时转化为人工驾驶模式，确保列车运行安全性。全自动驾驶车辆内部无司机操作，为确保其满足全自动驾驶运行安全成效，需对其安全性需求予以分析，制定完善的设计方案。

一、全自动列车驾驶特征

全自动驾驶系统，主要是依附于计算机、通信以及控制等技术，对列车运行实现全周期控制，作为新型城市轨道交通系统，核心目标是保证城市轨道交通安全性及效率，作为评定城市交通系统性能发展水平的重要指标，无司机便可自行完成各项操作。全自动驾驶要求各专业高效协调，体现特征包含以下几方面：（1）兼容性。城市轨道交通自动化等级，趋于向下兼容，依照GoA4等级建设线路，可沿着GoA2、GoA3 模式开展运营，一般初期均处于GoA2 模式行驶，循序渐进转换至下一模式，并保证其安全性能指标达标。（2）高度自动化、深度集成，以行车为中心点，其他系统深度有效融合集成，增强列车运行自动化水平，主要体现在多个方面实现自动化，如列车启停、自检、休眠断电等。（3）完善的安全防护。安全防护是列车运行基础保障，需对其全过程进行防护，特别是增强对列车乘客上下车保护。若遇特殊状况，各系统可形成良好的联动，保证乘客安全。（4）丰富的中心功能。列车实现全面监控，通过远程为乘客提供服务，控制中心新增车辆调度及乘客调度，进而实现车辆远程控制、状态监控等服务[1]。

二、全自动驾驶车辆安全性需求分析

全自动驾驶列车实际运行过程中，不配备司机观察列车运行状况，并对其异常情况进行处理，列车遇前方障碍物处理、关门时夹人夹物处理等，均由系统自行完成，针对全自动驾驶车辆安全性需求分析如下：

（一）障碍物检测

为避免列车实际运行过程中，与异常障碍物发生撞击，全自动驾驶系统应布设相应的障碍物检测系统，且存在三种模式：

（1）线路安装探测传感器。行车线路或车站内区域增设探测传感器，主要准确探索列车运行线路障碍物，若存在障碍物对列车运行造成干扰，需通过传感器传输提供报警提示，将其反馈给信号系统，信号系统根据传感器警报位置，列车行驶至该部位自定停车。此模式建设成本较高，大面积使用难度较大。

（2）列车安装障碍物探测装置。根据列车行驶实际状况，在其内部合适位置安设相应的探测装置，探测前方障碍物，按照其探测机理不同，如红外、高清相机、毫米、激光雷达等，存在多种探测方式。障碍物探测装置的瓶颈是探测要求较高，要求探测距离远、经济性较佳、精度高等方面。且列车通过曲线时，探测前方距离受限，探测装置功能也受限，现阶段，主动式探测系统仍处于进一步研究阶段。

（3）列车安装障碍物检测装置。列车上装设相应排障器同时，在头车转向架一位端增设障碍物检测装置，核心原理是列车实际运行过程中，若与障碍物发生碰撞，其检测系统会立即触动且制动，并将信号反馈至控制中心，以免造成事故大范围受损。此种检测方式应用成熟度较高，具备可靠性较高的性能，但核心不足是需与障碍物发生碰撞之后，列车才能采取举措。

（二）脱轨检测

列车脱轨具有一定复杂性，影响其脱轨因素不尽相同，包含车辆状况、线路状态等，若列车发生脱轨之后仍处于运行状况，增加颠覆事故风险。在列车转向架安装脱轨检测传感器，可准确检测列车运行状况，若检测出现脱轨立即制动停车，并将信号传输至控制中心，以免发生颠覆安全事故，保障车辆乘客安全性。

（三）走行部故障检测

走行部故障检测主要是针对车辆转向架故障检测，列车实际运行过程中，实时对转向架核心焊接位置、车轮、齿轮箱、轴箱状态及温度等监测，若其出现异常状况，如裂缝、持续性高温等，系统会自行报警，并传输给地面分析系统，促使车辆停运后转向架及时检修，避免长期处于超负荷运行中，不利于行车安全性。

（四）列车车门夹人夹物检测及再关门控制

列车按照运行图明确停站时间节点，完成自动开关车门操作，预先告知关门信息，车辆开闭车门三次后仍处于未关闭状态，依托车载信号及时传输至控制中心，控制中心获取相应的信息数据，通过监视远程完成车门控制。基于全自动驾驶列车下，若车门未进行及时关闭，系统检测列车缺乏完善的启动条件，并不会自行启动，确保乘客安全性。需特别注意的是，车门夹到较小的物体，如头发、纸张等，车门可完全闭合，系统难以检测被夹物品，仍存在安全风险。为进一步解决上述安全风险，需在站台头尾布设相应的红外线探测装置，该装置在车门关闭之后检测是否存在障碍物，若存在及时报警，并在列车牵引控制下形成闭环锁，列车无法启动[2]。

（五）列车火灾报警系统

处于有人驾驶列车条件下，火警系统是可选项系统，司机可对各类异常状况予以处理，而全自动驾驶列车中，必须配备相应的火灾报警系统，且对其警报准确性要求较高。列车发生火灾因素较多，如设备、人为等，轨道交通通风排烟难度较大，人员疏散耗时较长等，需对防火予以高度重视。为将人为因素引发火灾降至最低，目前全面实施安检，乘客包裹需通过系统检查；而设备老化造成列车火灾，需依托火灾报警装置及时反馈信息，一般布设两种方式，即感温报警、感烟报警。该系统检测列车火警信息，并自行进行报警，立即将火灾发生具体部位传输至控制中心，与视频监控联动，为及时处理火灾做支撑。初期应用火灾报警装置时，受多方面因素影响，出现误报现象，不利于列车正常运行。为进一步降低误报概率，火灾报警系统应具备误报自学功能，系统获取信息属于误报，并将其数据进行存储，便于防止后续出现相同误报状况。