全自動無人駕駛技術在城市軌道建設中的應用

◎劉林發

全自動無人駕駛技術在城市軌道建設中的應用

◎劉林發

全自動無人駕駛系統具有提升城市軌道交通可靠性、可用性、可維護性、安全性等優點。目前國內許多城市已考慮或正在規劃全自動無人駕駛線路。本文從全自動無人駕駛系統較國內廣泛應用的CBTC系統主要變化及差異著手，對全自動無人駕駛系統在建設過程中如何更好的實施進行探討，并提供了相關建議。

城市軌道交通全自動駕駛系統是利用現代信息、計算機、自動控制、通信技術全面提升軌道交通的可靠性、可維護性、可用性、安全性，提高運行效率及整體自動化水平，實現最佳化運行的軌道交通控制系統，代表了未來軌道交通技術發展方向。全自動駕駛系統在國內應用較少，屬于新技術，但目前國內許多城市已考慮或是正在規劃全自動無人駕駛線路。

較目前廣泛應用的CBTC系統STO（Semi-automatic Train Operation）-有司機監督下的ATO駕駛，全自動無人駕駛（FAO）分為兩個等級：DTO（Driverless Train Operation）和UTO（Unattended Train Operation）。在正常運營情況下，由自動化設備取代司機自動駕駛列車在全線運行。其中，DTO為無人駕駛有人跟車的自動運行方式（自動化等級為GOA3）；UTO為無乘務員跟車的列車運行方式（自動化等級為GOA4）。動功能、對作業人員的防護功能、實現信號與站臺名系統的故障對位隔離等功能。

車輛系統主要變化包括：設置自動車鉤、增加障礙物脫軌監測控制、客室門對位切除、遠程斷路器復位、遠程隔離等功能，同時需要對司機室整體優化設計以及牽引、制動、車門安全等級要求等。

洗車機：與信號系統增加更多的接口，以實現雙方信息交互，實現自動化洗車功能。

綜合監控系統：列車上新增對講電話、視頻調用、廣播等綜合集成人機界面制作；高效、集成、綜合信息系統；乘客調度工作站。

通信系統主要增加的功能：車載視頻調用功能；提供車載廣播、對講語音、不涉及行車安全信息數據等的傳輸通道；地下區間廣播、視頻等功能。

城市軌道交通采用全自動無人駕駛系統的相關建議

全自動無人駕駛系統主要變化及差異

全自動無人駕駛系統與有人駕駛在本質上的區別在于不需要列車司機，各核心機電系統通過高度集成、信息共享，協調配合有機結合在一起，由控制中心調度人員遠程指揮列車完成行車相關的控制、服務以及車輛設備狀態的監控等功能。

全自動無人駕駛系統較以往系統相比，地面主要新增設備部分及車輛專家和乘客調度；車載新增全自動駕駛車載設備、障礙物探測器、車頭CCTV、喚醒系統等；同時對于系統原有的行車調度及綜合監控系統、車站站臺門控制系統、通信系統、CCTV等設備的功能進行增強。

其中，信號系統主要變化包括：增加清客確認開關、選擇性開關門PSL、SPKS作業封鎖開關、車輛專家工作站、列車喚醒模塊、智能化車輛段ATC等硬件設備；另外，電源UPS、車載ATO設備均按冗余方式配置。用以實現列車自動洗車、休眠喚醒、蠕

考慮到全自動無人駕駛系統較常規CBTC系統在功能定位、主要技術指標、客運服務等均有較大變化，在城市軌道交通建設過程中，為順利推進全自動無人駕駛項目的實施，建議在初步設計、招標文件階段對方案的選擇，需求的擬定進行詳細的研究及落實。在項目實施階段要充分深化設計，建立合理可行的項目管理計劃，制定合理的項目實施目標，并按計劃實施。運營及維保部門要提前介入，盡早建立完善的規章制度，健全的維保體系和與之匹配的運營崗位。

初步設計對土建及系統綜合考慮整體設計。建議細化研究運營場景，從運營場景入手，研究所有自動化運營、維護等場景，分析不同場景下相關系統接口和功能分配；提取出與土建等設計有關的因素（如運用庫長度、運營庫型式、區間風井設置、牽引供電分區劃分、自動化與非自動化區域設置、弱電設備安裝等）作為邊界條件；同時，基于確定的功能要求，結合運營需求、線路條件、主流技術指標、車輛條件等因素提出相關的性能指標及可靠性指標，完成項目的前期規劃與設計。

建議成立專門的核心工作組并盡早確立運營管理團隊。建議專門成立一個核心工作組負責全生命周期的管理、設計與建設直至運營初期。主要包括的專業有車輛、信號、站臺門、通信、綜合監控、車輛段/停車場、運營維修和系統集成。該團隊的工作包括梳理運營概念與原則，密切管理招評標、授標后的設計、建設、生產、協調工作，包括主持異地調試、系統集成、總聯調等，嚴格管理測試過程，有效落實設計、建設、運營的一致性與連貫性，確保最終交付的系統能滿足相應要求，這將對項目的順利如期完成起到至關重要的作用。同時，盡早設立獨立的集中高效的運營部門，將控制中心、車站、各維修專業相互協調配合進行管理，減少內部溝通環節，提高運作效率；同時，需根據全自動無人駕駛的特點，并根據我國城市軌道交通客流大、乘客習慣等特點研究應急場景，提出合理的應急疏散及救援方式，并建立全新的組織架構與之適應。

制定異地調試方案。將車輛、信號、綜合監控、通信、屏蔽門等專業提前在異地進行接口及全自動無人駕駛相關功能驗證與測試，提前發現問題并進行整改，以彌補目前國內普遍存在的正線調試時間嚴重不足的窘況。

制定專用的規章制度。因組織架構調整及新功能使用，規章制度要根據全自動駕駛進行相應的更新和調整。涉及到行車、維保、客運組織等幾乎目前所有線路相關的制度。制度的建立需要與運營場景密切相關，在無人駕駛參考線路較少的情況下，需要深入研究，深挖細節，確保制定專用的規章制度能夠適應無人駕駛技術。

城市軌道交通應用全自動無人駕駛技術在我國尚屬于探索實施階段，全自動無人駕駛作為地鐵的最先進技術，是地鐵運營的發展目標之一，但由于無人駕駛是一系統工程，其涉及信號、車輛、站臺門、行車組織、車輛基地配置等多種因素，較目前普遍采用的CBTC系統對設備的安全性、可靠性、可用性要求更高，而且在不同的城市工程實施過程中會遇到各種不同的未知問題，建議地鐵建設中應結合各城市自身特點成立專門的團隊有針對性的進行研究，指導新線全自動無人駕駛項目的建設工作，本文僅對全自動無人駕駛系統在地鐵建設應用提出了粗淺的建議。

（作者單位：成都地鐵運營有限公司）