全自动无人驾驶系统在地铁既有线改造中的机遇和挑战

裴英杰

摘要：伴随劳动力成本提升和人们对地铁运行要求的不断提升，地铁既有线改造中全自动无人驾驶系统替代有人操作的驾驶系统，成为城市轨道交通行业的主流系统。文章在阐述地铁既有线改造中全自动无人驾驶系统内涵的基础上，着重就该系统运作的机遇和挑战问题进行探究，旨在能够更好的促进我国轨道交通建设发展。

关键词：城市地铁;地铁既有线改造中全自动无人驾驶系统;机遇;挑战

1城市轨道交通全自动无人驾驶技术效益分析

1.1全寿命周期成本经济分析

首先能够使建设成本降低，提高运行效率。使用无人驾驶技术能够使运能增加，相比于扩大列车编组等方法，这种急速措施可以运用较低的投资获得更加理想的效果。对车辆进行科学的编组，缩短行车间隔，使系统的输送能力水平得到提升，以满足线路的客流需要。同时还能够留出运能储备的空间，是一种比较理想的方式。使用全自动无人驾驶技术能够使列车停站和折返的时间缩短，使行车速度得到提升，让乘客快速的被送到位置，也使汽车辆周转加速，减少备用车，使配车数量减少。通过分析，无人驾驶技术能够节省5%～6%左右车辆[1]。虽然城市轨道交通使用全自动无人驾驶技术在机电系统方面的投资会增加，但是对于整个交通系统而言，建设成本是减少的。

其次可以减少定员，使运营成本减少。利用全自动无人驾驶技术由于正线不需要配备列车司机等，因此运营的定员会减少，因此管理培训工作也能够简化。运用这种驾驶模式可以精简操作层面，提高管理效率，使运营管理水平得到提升。使用无人驾驶技术，利用监控方法结合客流的实际变化情况对车辆的运行计划进行调整，使在线运营车辆数量增多或者是减少，科学的分布各时段运能，适应客流分布曲线，减少空车运行的情况。使运营成本减少，也降低车辆检修工作量。

1.2全自动无人驾驶技术综合效益分析

无人驾驶系统能够将行车过程中的安全、乘客安全以及运营人员安全等得到保障，使车辆运行过程中出现的各种正常或者异常情况得到自动化的安全防护。全自动无人驾驶系统的车辆控制、通信网络设备等都是使用冗余技术配置，做到主、备系统的“无缝”切换，提高车辆自检的能力水平，使车辆能够连续正常运行，使监控以及站台门系统等更加适用、可靠。

无人驾驶设备使用ATC系统，能够自动化的调整车辆连续速度曲线控制，使自动行车能够准时、平稳的运行，利用车辆上的视频监控以及紧急对讲等功能使应急处理能力得到强化。此外无人驾驶系统还能够将司机从重复作业中解放出来，配备乘务人员，使系统自动化水平得到提升，强化设备自身诊断和运营维护功能，减少运营人员的劳动强度。

2城市轨道交通全自动无人驾驶关键技术分析

2.1远程唤醒和休眠

在车辆段、停车场或正线存车线，每天运营前需要唤醒已休眠的列车。唤醒需要启动车载控制，接通车上设备的低压供电电源，激活整个列车的其他控制设备，使之进入正常工作状态。正常情况下，列车的唤醒由ATS系統根据每日计划自动进行，但是根据国内外运营经验，下达自动唤醒指令，存在一定的失败概率，环境因素对硬件设备工作状态也存在一定的影响。当列车无法自动唤醒时，可在远程控制中心，通过ATS系统人工远程下达唤醒指令，多次对列车进行唤醒操作，使异常列车重新唤醒启动，避免人工登车唤醒操作，提高自动化运作效率。每天运营结束后，在车辆段、停车场或正线存车线，列车进行自检和清扫作业，当一切就绪后，列车自动进入休眠状态。然而当车载信号设备向车辆系统发送休眠指令时，需由车辆反馈车辆状态一切就绪信息，例如车辆速度为零、无牵引指令、无方向指令、车辆处于全自动驾驶模式（FAM）等，列车才可进入休眠状态，否则车辆反馈拒绝休眠信息，中央控制中心可查看该拒绝休眠提示。因此，在预定的休眠时机，车辆状态无法满足休眠条件时，会导致自动休眠失败。此时，可通过人工远程下达休眠指令，多次对列车进行远程休眠操作，使列车在满足休眠条件时，进入休眠状态，避免司机登车进行操作。

2.2远程车门及逃生门控制

全自动驾驶的列车，在列车端头配备了逃生门，根据不同的逃生需求，控制列车车门或逃生门的打开。列车车门或逃生门的应急打开主要分为2种情况：一种是列车正在运行中，车厢内触发了应急打开手柄，此时仍将控制列车继续前行，直至运行至下一站，停车等待运营人员处理;另一种是列车迫停在区间，乘客触发了应急打开手柄，此时车门或逃生门不能自动打开，应通过调度中心行车调度远程确认是否有必要区间逃生，如有必要则远程给出确认打开信号，如没必要则远程给出取消信号。如果调度中心在一定时间内未给出任何确认信息，在触发了应急打开手柄前提下，车门或逃生门自动打开，避免无线故障或者人为疏忽，未察觉列车内重大灾情隐患，而造成乘客伤亡。远程车门及逃生门控制功能是保证乘客乘车安全功能，代替了司机应急操作，是全自动驾驶安全保障重要功能之一。

2.3视频监控与分析系统

传统电视以及车内监控是有限制的，只能对站厅、出入口以及站台等乘客进行监控，虽然车内有监控，但是信息传输会受到多种因素的影响，需要通过非实时的方法进行沟通。而使用全自动无人驾驶系统可以建立全方位、全线无盲区实时监控系统，对站台、停车场以及车辆内部等进行全面的监控，完善综合监控系统、信号系统、视频监控系统等联动机制，如果出现异常关键问题，信号系统能够对紧急停车进行控制，报警信息可以利用联动机制将信息传递给视频监控系统，快速找到预警的位置，如站台屏蔽门没有关闭等，可以结合现场图像让中心调度采取有效的措施与工作人员配合解决问题。

完善视频分析系统，传统的视频系统主要是客流量进行分析统计，检测障碍物，对警戒线报警进行分析，判断视频分析行为。同时视频分析能够了解车站的客流量信息，尤其是多条线路交换的换乘站。但是目前还没有合适的方法获得单个站台的客流量问题，使用视频分析系统对客流进行统计，能够避免无人驾驶线路遇到较大客流拥堵导致车门不能关闭的情况。其他分析功能也是如此，通过视频分析能够了解不同线路中的情况，并将获得的信息传递给控制中心，与信号系统有效联动，暂停车辆运行，解决问题后再行车。

2.4通信系统

利用长期演进系统对列控数据进行传输，通过1.8GHz的专网频段避免通信被干扰，提高其可靠性，此外使用20MHz载波频率配置使车辆有足够的无线通道，满足乘客信息系统、车内监控带宽需要等。建立双LTE通信网备份机制，如果一张通信网络出现问题，另一张网络能够实现无缝切换，两张网络相互备份，加之每张网都有A、B网，B网可以冗余备份A网的CBTC信息[5]，车内监控后上行带宽要比下行高，D（时分）-LTE支持上下行不对称的时隙配置，结合业务需要对上下行通道灵活配置。

结束语

全自动无人驾驶系统集成人工智能、通信技术、网络技术等最新技术，将进一步提升城市轨道交通机电系统的自动化程度。由于无人驾驶给运营场景带来了较大的变化，同时也赋予了信号系统调度中心新的使命，如何加强中心远程控制功能与现场的配合将是后续进一步研究的内容，以为全自动无人驾驶的高效运营和解决突发事件提供有力的保障。

参考文献

[1]王寅.我国城市轨道交通应用全自动无人驾驶系统的探讨[J].中国工程咨询，2017（2）：21-22.

[2]吴嘉，史海欧.全自动无人驾驶系统在地铁既有线改造中的机遇和挑战[J].城市轨道交通研究，2019（8）：8-12.

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