全自動駕駛方案應用分析

南寧軌道交通集團有限責任公司 張 敏

全自動駕駛方案應用分析

南寧軌道交通集團有限責任公司 張 敏

1 全自動駕駛的優勢與必要性

全自動駕駛系統（Full Automatic Operation，簡稱FAO）是基于現代計算機、通信、控制和系統集成等技術實現列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統，是系統自動化程度的最高等級。

全自動駕駛作為先進的軌道交通列車運行控制技術，在未來軌道交通領域有廣泛發展的應用空間，在新一輪地鐵建設中確定采用全自動駕駛技術，能夠進一步增強系統裝備的功能和性能，是進一步提升軌道交通安全與效率的有效措施。全自動駕駛系統是以現代信息及自動化技術提升運營服務水平，增強系統裝備的功能和性能為目的新一代城市軌道交通系統，全自動駕駛技術在世界城市軌道交通建設中已被廣泛應用。根據國際公共交通協會估計，到2020年國際上75%新線將采用FAO技術，40%的既有線改造時將采用FAO技術，其中開通全自動駕駛的線路亞洲占比40%。根據巴黎、香港等地的線網升級計劃數據，傳統線路升級到全自動駕駛線路，升級成本將會遠遠大于新線按全自動駕駛建設增加的費用。

全自動駕駛系統較傳統駕駛系統相比，具有以下優勢：

（1）優化人力資源配置，降低運營人員勞動強度

（2）提升運營組織靈活性

（3）減少人為誤操作，提升系統安全性（4）提高軌道交通的先進性

（5）進一步提高系統可靠性，提升運營能力

全自動駕駛系統是形象地衡量城市軌道交通系統可靠性、安全性、可用性、可維護性先進水平的標尺，系統具備不需要配置司機列車完全自動運行的條件，是城市軌道交通技術的發展方向。其目的不是為了減少駕駛員/乘務員，而是為了進一步增強城市軌道交通系統裝備的功能和性能。

2 信號系統實現全自動駕駛的新增功能分析

2.1 ATS子系統

2．1．1 線路監控

具有線路中的自動控制區域、非自動控制區域顯示功能。具有人員防護開關的狀態、洗車機狀態、停車列檢庫和洗車庫庫門狀態的顯示功能。具備針對線路區域設置允許/禁止全自動駕駛授權的功能。

2．1．2 列車監控

具備對列車休眠、喚醒、場內運行、正線服務、停止正線服務、待命、清掃、清客等狀態的管理和控制功能。

新增車門狀態、駕駛模式和工況、報警狀態的顯示功能。

具備針對單列車和全線列車的允許全自動駕駛授權功能。當FAM列車因故障停在區間時，中心調度員可以設置允許列車為蠕動模式。

全自動駕駛運行時，ATS應根據時刻表，向列車下發換端指令。同時，具備調度員人工下發換端指令的功能。

具備對車輛的遠程控制功能，包括遠程緊急制動/緩解、遠程車門控制、列車空調/電熱參數設置、火災確認、車輛故障復位和遠程旁路、列車照明控制、遠程清客確認等。

2．1．3 車輛段/停車場監控

中心可實現對車輛段/停車場整個站場情況的監視，車輛段/停車場可由中心或車輛段/停車場自動或人工控制，并可實現控制權的轉換。在中控及站控模式下，ATS根據計劃，具備段/場內自動觸發進路功能。

2．1．4 聯動控制功能

全自動駕駛下，ATS實現聯動控制功能，具體包括：上電、喚醒、列車火災、緊急呼叫、緊急手柄拉下、車門狀態丟失、休眠、清客、車輛運行工況等。

2．1．5 維護監測功能

采集列車牽引、制動、輔助電源、空壓機、蓄電池、車門、廣播、視頻攝像、空調等各系統的狀態、故障及報警信息，提供列車狀態顯示和故障。

2.2 ATP/ATO子系統

2．2．1 列車休眠

ATP/ATO設備具備控制列車在預定義的休眠窗口進行休眠的功能。列車運行到預定義的休眠窗停車后，車載信號設備收到中心的休眠命令，完成自身休眠準備工作和車輛休眠交互后，車載信號設備向車輛發送該休眠指令，車輛兩端車載設備同時斷電，完成休眠。

2．2．2 列車喚醒

ATP/ATO設備具備控制休眠列車進行喚醒的功能。ATS根據計劃，提前一定時間向停車列檢庫庫線/正線停車線上的休眠列車發出喚醒指令，車輛可實現對全列車的上電。全列車上電后，車載信號設備及車輛設備執行必要的自檢、測試。測試成功后，車載設備處于激活可用狀態，具備進入全自動駕駛運行模式的條件。

2．2．3 自動洗車

洗車作業由ATO系統控制全自動完成。列車在全自動駕駛模式下，接收到CI發來的洗車請求確認信息后，ATO向車輛發送洗車模式及牽引命令。車輛收到該模式命令后，控制列車恒速一般為3km/h運行。ATP提供超速防護，到達指定位置后停車，發出制動指令。

2．2．4 自動駕駛和精確停車

車輛在正線、段/場自動控制區域內運行有ATP防護，可以在ATO控制下以全自動駕駛模式自動運行。在考慮與安全有關的各種限制和規定條件下，自動控制列車的加速、巡航、制動等工況，實施列車運行的自動調整功能，自動控制列車正線運行。列車在車站自動停車、出發及自動折返。

正線和車輛段/停車場特定地點應具備定點停車功能，停車精度一般設定為±0.5m范圍內。

2．2．5 開關門控制

在信號系統自動控制列車關門時，車門因故未關閉情況下，ATO可執行中心人工遠程關門命令或現地關門按鈕的關門命令，再次發出關門命令。

全自動駕駛時，需要清客確認的車站未清客完成期間，車載信號設備保持車門打開。在站臺值班員人工進行清客確認后，按壓站臺關門按鈕，或收到遠程清客確認指令后ATO才能關閉車門和站臺門。此外，清客亦可采用延長站停時間或聯動本站自動扣車實現，人工確認清客完畢后，解除扣車，自動發車。