关于城市轨道交通无人驾驶系统的几点思考

刘 洁

（广州地铁集团有限公司运营事业总部OCC控制中心，广东 广州 510000）

1.城市轨道交通无人驾驶系统基本概念

在相关标准中定义了城市轨道交通无人驾驶系统的安全需求，也明确了5种自动化等级的模式。模式行车、人工行车、半自动型车、无人驾驶行车与无人值守车。其中无人驾驶行车与无人值守行车是普通意义上的城市轨道交通无人驾驶系统之一。当自动化等级越高时，人工参与的负责运行的安全工作就相对较少，所以行车安全责任也就越大。针对不同自动化等级下的系统着重分析其意义。指导系统的自动化程度并非越高越好，必须要针对具体的需求，结合具体的经营因素与经验权衡各方利弊后才能进行综合的考虑，选择适合的自动化等级。同时也应该对功能进行定制化的思考与设计，选出最合适的系统，进而推动无人驾驶系统的标准制定，规范行业的发展。在选择无人驾驶的模式时，需要具体问题具体分析，做到适用就好。这些年，无人驾驶系统在中国城市轨道交通发展方面起着非常重要的作用。比如上海轨道交通10号线。社会对城市轨道交通无人驾驶系统的接纳度越来越高，无人驾驶技术也是城市轨道交通发展方向之一。在未来的一段时间，中国将会更多地投入到该项目当中。

2.城市轨道交通无人驾驶系统的适用特点

第一，可以自动控制列车的运行，包括折返远程行车、对准自动休眠、唤醒联合自检、救援配合等功能。能够涵盖行车工作的各个方面，促进整体车辆的智能化水平。第二，可以兼顾效率、舒适、节约能源。根据计划的时刻调整线路列车的行走时间与运行的间隔。利用计算机控制冲击率，减少不必要的能耗。同时要根据既定的计划与客流量分布，实时连接客流变化信息，生成自主的研发方案，及时的疏散乘客减少资源浪费。第三，促进车辆信号通信的紧密结合。完善相关监控系统，让各个系统之间密切配合。通过监控系统协调各个子系统完成配合设备故障处理。列车救援的工作将列车运营网络化，配合完成复杂的人工难以调整的自动化运营网络。第四，提供一个监控界面与接口在自动化运行时，能及时向运营维护人员与乘客提供各式各样的信息，以便于相关人员可以同时查看。当异样发生时，系统可以立即反应提供报警与影响的级别，自动进行员工定位，提供员工的操作接口。第五，无人驾驶系统可以结合自动化的办公系统，应用于设备材料管理、门禁、供电等方面，比如可以自动生成工单、合理组织运营每个参与者，让管理组织更加合理协调。

3.城市轨道交通无人驾驶系统存在的问题与挑战

3.1 列车控制系统是安全苛求系统

监控系统会承担更多的功能，尤其是在无人驾驶系统当中。其负责的安全责任范围更大，但是有些风险是必须有人驾驶系统承担的，所以需要不断的通过合理的安全分析，解决相关的安全风险，比如线路设计时的封闭安全的行车环境。也要排查故障，落实安全理念，充分利用传感器减少安全隐患。在无人驾驶系统设备故障或者突发安全情况时，因为人工参与较少，所以一方面需要对设备提出更高的要求，提高安全性要求，同时也要具备远程监控的能力。能够快速处理障碍，并且将设备故障控制在合理范围之内。必要时可以有预见性的把握危险来临，积极考虑乘客的特点以及不确定的因素，将人身安全放在重要地位。

3.2 无人驾驶系统需要采用列车控制通信

利用网络做到多系统的配合，无人驾驶系统一方面有人工管理方式，同时也是对项目建设组织工作高要求的体现。必须要合理地吸收国内外的成熟案例，结合本城市的特殊特点，科学合理的规划设计，才能有效提高无人驾驶系统的运营水平。无人驾驶系统对城市交通轨道自动化水平提高是全方位的，如果仅仅是在操作层面，那么发展是受局限的。所以如何自动化智能化地解决各个应急问题，如何通过人工智能等技术协助无人驾驶运营策略解决问题、如何让乘客与各个交通运营的参与者感受到方便舒适的服务，这是无人驾驶技术需要改进的重点问题。

3.3 无人驾驶技术的挑战

在线检测。无人驾驶系统需要对列车运行的周期以及运行的状态进行监测，同时也要排除自身的故障，学会处理以及解决出现的问题。此外，无人驾驶系统也需要考虑障碍物的检测，以及处理方式。在目前，障碍物的检测主要是依据接触史，非接触检测手段并未完全利用。倘若遇到障碍物就会导致紧急制动，就会降低无人驾驶的效率。同时，也要考虑烟火检测及其应对考虑到反恐监测、以及异物入侵监测与其应对措施，从而保证无人驾驶系统整体有序运行。

车辆自动连挂。当紧急事故发生时，列车出现抛锚此，需要立即实施应急救援。而应急救援时抛锚的列车需要与救援车实现联动。手动进行连挂的效率相对较低，而且实施起来有危险性，而自动连挂变成了很好的方式。当救援列车到达现场后，实现一次性的自动连挂。在目前仍存在技术上的挑战，即使现如今已有自动连挂的应用方法，但是有规定条件的比如在特定区段要求通信列车并且同时运行车门都是关好锁闭的状态。所以如何尽可能地减少限制条件，在列车遇到故障抛锚时，如何尽快地实施救援是需要值得深入探讨的话题。

紧急事故处理。在无人驾驶运营过程当中，一旦出现突发事故，尤其是车内事故，比如紧急制动按钮。在运行期间被乘客恶意触动。在无人驾驶模式下并未有相关维护人员维护，这就需要管理团队要考虑如何解决该类问题。另外，在遇到不遵守地铁规则的乘务时，比如在列车关门瞬间乘客物件卡入到了列车门或者站台中间，由此影响到了列车自动化运行。此时需要工作人员及时作出处理，做到防患于未然。

夜间节能运行与远程控制。无人驾驶需要在夜间保持车载控制器正常工作，同时与控制中心保持正常的通信联系，即使唤醒休眠。而目前这样的模块很难达到这样要求，很难监测列车的移动。倘若列车移动就有可能发生事故，这也是需要考虑的问题。

故障模拟处理。无人驾驶系统需要根据不同的场景故障进行模拟、演练，从而保证列车在运行时出现异样。可以完善应对无人驾驶技术，本身是技术而故障模拟是涉及到各个系统与各个层面的，同时都需要做大量的实验运营后才能逐步地完善，很难保证所有的场景都能够充分的模拟。

列车运行性能的提升。无人驾驶系统不仅是信号系统，更重要的是信号通信与综合监控通信等多个系统的共同配合。强有力的人工运营团队能够实现无人驾驶系统提高整体的系统性能，即使某个信号系统的性能非常稳定。但是由于配合的车辆不能达到标准，所以最终整套系统综合评价仍然不能无故障运行。因此如何提升所有系统的性能是无人驾驶面临的问题。

4.城市轨道交通全自动无人驾驶系统设计

4.1 系统集成

全自动无人驾驶系统是由中央自动化系统、车站综合自动化系统与车载综合自动化系统组成。全自动无人驾驶系统增强了 ATS信号系统与车载自动系统，所以在系统设计时需要改良 AYS的集成设计，选取适当的方法增加列车的运作，排查乘客报警车站机电设备联动等。

4.2 无人驾驶场景与一体化信息

全自动运行是主要的人工运营的需要，其包括了对系统功能的分配、工作步骤与系统设计的作用。在设计运营场景时，需要将城市交通进行全方位的故障、应急场景与空间范围的排查，明确不同场景的处理办法与功能安排。将轨道交通通往车辆调度指挥与运营管控加以集中控制，对车站的集中控制全方位的监控内容进而综合组织与融合。

4.3 具体的应用场景分析

接口设计。洗车接口与锁子系统连接信号系统，让信号控制洗机车实现自动化洗车功能。利用信号系统与有线广播的方式能够控制客车，实现通信与传递信息的功能，倘若列车出现意外，能够通过有线广播告知乘客或者将产生问题的信号，以及车辆信息确保单扇门隔离功能的实现。当信号系统与逃生的连接时，在紧急时刻会自动启动逃生门。 视频监控与分析。在以往车内尽管有监控，但是范围有限，只能将出入口与站厅位置进行监督。车中即使有监控但是信息传递会受到干扰因素影响，所以全自动无人驾驶系统检测需要用非实时的方法进行沟通。倘若出现问题，信号系统会紧急停车，并加以控制。报警信息会及时的将讯息第一时间传送到监控系统当中，迅速找到问题出现原因，即使让相关工作人员妥协处理该问题。在以往城市轨道列车主要是通过原始的图像对整个列车运行进行监控，很少会对视频监控的内容进行分析。比如会利用监控视频分析报警警戒线，利用监控视频分析客流量无人驾驶技术。在城市轨道列车中的应用以及视频分析系统技术的使用可以针对某一时刻某一车站的客流量进行分析，并将信息传输到控制中心。由此控制中心可以根据城市轨道列车的客流量做出合理的限制，但是由于多条线路相互交错，城市列车存在换乘的问题。也可以有效地避免因为客流量的问题而造成拥堵。此外也可以通过食品分析了解到城市轨道列车是否存在乘客丢垃圾与杂物到轨道上的行为。倘若出现这一行为，视频分析会将信息传输到控制中心，而控制中心可以让相关的列车暂停运行，让相关人员出面解决问题后才可正常运行。 停车场设计。无人驾驶需要有自动化的停车场，从而才能达到全自动的需要。自动化的停车场应该结合不同的防护区，同时要重视隔离工作。自动化的停车场要做好人工区域与自动化区域之间的隔离，采取门禁制度，同时也要增加连接锁系统和车库门连接。

表1 停车场设计

5.结语

随着人类社会在不断进步，自动化会逐渐取代人工机器、手工无人驾驶技术。但是在信号系统以及其他技术方面仍存在一些挑战。随着行业技术的进步，城市轨道系统性能的提升，无人驾驶技术面临的问题将会逐渐被解决。运营团队体系的越来越完善，无人驾驶技术将会作为城市轨道交通的必然发展趋势，极大促进我国城市轨道交通发展。