全自动驾驶列车唤醒逻辑流程阐述与分析

张 坤，张 豪

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）

1 引言

随着全自动驾驶列车在城市轨道交通领域的推广，高度集中的控制系统代替了人工驾驶的操作，在全自动无人驾驶（FAO）模式下实现无人参与的列车库内自动唤醒、正线运营、回库、休眠、自清洁等全过程的智能控制，而列车的唤醒是系统智能“行使”控制功能的前提。本文设计了一种基于应用场景的快速唤醒控制技术，从唤醒方式、唤醒条件到信号系统发出唤醒指令、车辆接收指令，联动车辆各相关子系统实现自检、静动态测试、非预期事件发生的应对，直至列车的远程自动唤醒。

2 列车唤醒概述

列车唤醒是指从列车上电到列车具备投入运营条件的整个过程。列车唤醒包含3 种方式，分别为远程自动唤醒、远程人工唤醒以及本地唤醒。3 种方式的区别在于列车在唤醒过程中列车低压上电方式的不同。远程自动唤醒方式是列车自动监控系统（ATS）根据时刻表自动下发唤醒指令到列车，列车根据唤醒指令给列车上电。远程人工唤醒方式为调度员在ATS 工作站上操作，使ATS 系统下发唤醒指令到休眠唤醒模块，列车根据唤醒指令给列车上电。本地唤醒方式为司机在列车上通过激活旋钮激活列车，给列车上电。

3 列车唤醒测试

3.1 唤醒前提

列车能够被成功唤醒的前提与停车位置、预设模式或者全自动驾驶模式（FAM）开关位置、运行计划、车辆状态有着密切的关系，不同的前提条件组合分别对应不同唤醒方式，具体如表1所示。

表1 列车唤醒前提条件

表2 唤醒测试结果影响分析表

3.2 唤醒检测

正常场景下，列车在低压上电完成后，进入唤醒检测，唤醒检测含上电自检、静态测试（含运转测试、联合测试）、动态测试。整个唤醒检测如图1 所示。

图1 唤醒检测示意

列车上电自检完成后，执行静态测试。上电自检和静态测试过程中，某一项或几项故障，允许继续执行直到静态测试完成，但不允许执行动态测试。动态测试过程中，若某一项故障，不允许继续执行动态测试。

3.2.1 上电自检

上电自检含低压上电自检和高压上电自检，在低压上电自检完成且无故障输出后，进行高压上电自检。

低压上电自检主要执行车辆低压系统和车载信号系统的上电自检。车辆低压系统自检主要为车辆网络、牵引、制动、车门、广播、辅助系统、空调、烟火、乘客信息显示系统（PIS）（含地面PIS 车载设备）、视频监视系统（CCTV）、数字集群通信系统（TETRA）等设备同时进行上电自检，自检结果由网络发送给车载信号系统。车载信号系统自检是对列车自动防护系统（ATP）、列车自动运行系统（ATO）、休眠唤醒单元、车载数据通信系统（DCS）等设备进行设备自检。

高压上电自检主要执行升弓控制、辅助逆变器、牵引逆变器等自检。当辅助逆变器供电系统充电机未能正常工作时，车载信号主机会上报中心报警，并输出停放制动指令及休眠指令，防止蓄电池过度消耗。

3.2.2 静态测试

静态测试包括运转测试和联合测试。

运转测试也指运转自检，运转测试包含空调启动自检和空压机运转自检。空调启动测试是指当列车控制及监控系统（TCMS）检测辅助逆变器运行正常且处于FAM 预备模式时，则发送启动测试指令给空调，空调接收指令后执行上一次停机之前的运行模式，并反馈启动测试结果。

空压机运转测试是指当TCMS 检测到辅助逆变器运行正常时，同时启动2 台空压机，直到总风压力达到测试要求后反馈测试结果。

列车联合测试是指在上电自检和运转测试通过后，进行联合测试。联合测试由车载信号主机主导，通过硬线或控制网络总线向车辆发送一系列测试指令，车辆接收指令后执行测试，并反馈测试结果给车载信号主机，形成闭环。联合测试包含制动系统测试、牵引/制动指令测试、紧急制动测试、车门功能测试。

制动系统测试过程为当制动系统检测到测试条件满足，由TCMS 向信号系统提出制动测试申请，信号系统同意后向车辆发送制动测试允许信号，车辆系统接收信号后开始执行制动测试。完成后通过TCMS 向信号系统反馈测试结果。

牵引/制动指令测试是指信号系统通过硬线给车辆发送牵引/制动指令，牵引/制动系统通过网络将牵引/制动指令反馈给TCMS，信号系统收到TCMS 反馈的牵引/制动指令后，判定牵引指令测试成功。

紧急制动测试过程为信号系统给车辆发送紧急制动施加/缓解指令，车辆接收到指令后将紧急制动状态反馈给信号系统。

车门功能测试是指信号系统向车辆系统发送开关门指令序列，序列顺序为先开右侧，再关右侧，再开左侧，再关左侧。车辆执行指令后通过TCMS 将车门状态反馈给信号系统。

3.2.3 动态测试

完成静态测试且无故障输出，进入动态测试。此时车载信号主机输出跳跃指令、方向与级位（牵引、制动）信息，车辆系统根据指令、方向、级位信息开始进行动态测试，跳跃动作完成后，车载控制器（VOBC）向车辆TCMS 发送跳跃距离值，车辆将跳跃执行反馈给信号。

4 唤醒异常处理

4.1 司机钥匙异常激活

在自动唤醒的不同阶段司机钥匙激活处理策略如下所述。

上电自检阶段，该流程不受司机钥匙激活影响，上电自检完成后有钥匙激活端的VOBC 自检成功后成为主控端。

静态测试阶段检测到司机钥匙激活后，退出当前的测试流程，若静态测试失败，具体处理如下：

（1）车载信号主机输出紧急制动（EB）；

（2）门控测试过程，输出开/关门指令执行完毕后，车载信号主机输出切除门使能，不再执行后续的测试；

（3）其他测试过程，停止当前测试，不再执行后续的测试。

4.2 FAM 模式开关位置异常

在自动唤醒不同阶段，当FAM 模式开关检测未在FAM 位时其处理策略如下：立即终止当前测试动作，VOBC 控制列车不移动，等待司机钥匙激活后进行手动唤醒流程或者再次将 FAM 模式开关恢复至FAM 位，再次进入自动唤醒流程。

4.3 测试异常

自动唤醒流程不同阶段测试项异常后的处理策略如下。

低压自检阶段主要包括2 个方面的自检，分别为车载信号设备自检和车辆设备自检。

（1）车载信号设备的自检。当速传、应容器传输模块（BTM）、网络、雷达等自检失败后，系统间隔一定时间后再自检1 次，若2 次都失败后，则判断上电自检失败，若第二次自检成功，则判断上电自检成功。

（2）车辆设备自检。系统自检失败或旁路开关在旁路位，则判断自检失败，当前系统自检失败后，后续系统不进行该项测试，测试结果显示未检查。

在高压自检阶段，高压自检测试是后续测试前提条件，若高压和风源测试异常，则判定本端测试失败并跳过本端后续所有测试项，切换到另外一端继续测试。

在静态测试阶段，当第一次测试失败后，立即发起再一次测试，若2 次测试均失败后，则判断静态测试失败，若第二次测试成功，则判断测试成功。

在动态测试阶段，跳跃接口的测试最多进行2 次。

5 测试结果影响分析

全列车上电后，列车各设备对自身状态进行自检，对影响行车安全、行车、乘客体验的系统进行分类分析，并给出建议，以提高列车的上线运营的能力，具体如表 2 所示。

6 结语

全自动驾驶系统有效减少工作人员及设备数量，降低运营和维护的成本，并通过唤醒设计及实现策略实现唤醒过程中各子系统协同联动，完全无须人工介入。同时根据各子系统对安全、行车、乘客体验的影响，约定唤醒成功的条件，提高唤醒成功率，减少唤醒所需的时间。在唤醒方式的设计上，不仅设置运行计划中列车的远程唤醒方式，同时配置人工唤醒方式，为车辆提供非预期事件发生时的应对策略。

全自动驾驶系统在提高系统的自动化程度、提升运营组织的快捷性、提高运营人员的效率等方面表现出极大的优势，唤醒技术的设计与实现策略更是最大程度的减少人工作业量，同时增强信号系统的可操作性，提升系统的智能化水平。