城市軌道交通全自動無人駕駛系統分析與探討

張天白 呂高騰 趙云

摘 要：如今，城市的經濟、科技等快速發展，城市交通中軌道交通成為重要的內容，全自動無人駕駛列車將是發展的重點內容，本文主要就城市軌道交通全自動無人駕駛的情況進行分析，明確國內外的無人駕駛技術應用情況，指出城市軌道交通全自動無人駕駛的關鍵技術。

關鍵詞：城市軌道交通 全自動 無人駕駛 系統

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0009-02

近些年來，城市軌道交通系統建設逐漸興起，城市軌道交通系統技術也呈現出新的發展形勢，為使城市軌道交通實現網絡化的發展，提高城市軌道交通系統的運行以及自動化水平，與國際先進的城市軌道交通系統有效銜接，全面推進全自動無人駕駛技術，更好地為城市交通行業發展提供服務。

1 城市軌道交通全自動無人駕駛技術效益分析

1.1 全壽命周期成本經濟分析

首先能夠使建設成本降低，提高運行效率。使用無人駕駛技術能夠使運能增加，相比于擴大列車編組等方法，這種急速措施可以運用較低的投資獲得更加理想的效果。對車輛進行科學的編組，縮短行車間隔，使系統的輸送能力水平得到提升，以滿足線路的客流需要。同時還能夠留出運能儲備的空間，是一種比較理想的方式。使用全自動無人駕駛技術能夠使列車停站和折返的時間縮短，使行車速度得到提升，讓乘客快速的被送到位置，也使汽車輛周轉加速，減少備用車，使配車數量減少。通過分析，無人駕駛技術能夠節省5%～6%左右車輛[1]。雖然城市軌道交通使用全自動無人駕駛技術在機電系統方面的投資會增加，但是對于整個交通系統而言，建設成本是減少的。

其次可以減少定員，使運營成本減少。利用全自動無人駕駛技術由于正線不需要配備列車司機等，因此運營的定員會減少，因此管理培訓工作也能夠簡化。運用這種駕駛模式可以精簡操作層面，提高管理效率，使運營管理水平得到提升。使用無人駕駛技術，利用監控方法結合客流的實際變化情況對車輛的運行計劃進行調整，使在線運營車輛數量增多或者是減少，科學的分布各時段運能，適應客流分布曲線，減少空車運行的情況。使運營成本減少，也降低車輛檢修工作量。

1.2 全自動無人駕駛技術綜合效益分析

無人駕駛系統能夠將行車過程中的安全、乘客安全以及運營人員安全等得到保障，使車輛運行過程中出現的各種正常或者異常情況得到自動化的安全防護。全自動無人駕駛系統的車輛控制、通信網絡設備等都是使用冗余技術配置，做到主、備系統的“無縫”切換[2]，提高車輛自檢的能力水平，使車輛能夠連續正常運行，使監控以及站臺門系統等更加適用、可靠。

無人駕駛設備使用ATC系統，能夠自動化的調整車輛連續速度曲線控制，使自動行車能夠準時、平穩的運行，利用車輛上的視頻監控以及緊急對講等功能使應急處理能力得到強化。此外無人駕駛系統還能夠將司機從重復作業中解放出來，配備乘務人員，使系統自動化水平得到提升，強化設備自身診斷和運營維護功能，減少運營人員的勞動強度。

2 城市軌道交通全自動無人駕駛關鍵技術分析

城市軌道交通全自動無人駕駛系統由于是沒有司機的，需要交通運營系統履行司機的職能，相關系統相互配合保證功能的順利實現。這就需要信號系統與關系系統之間的接口增多，使信息得到有效的傳遞，并應對不同場景的需要。并且使用無人駕駛系統，對于停車場、數據通信系統、監控系統等也提出了較為嚴格的要求[3]。

2.1 接口設計

信號系統與洗車機接口是利用連鎖子系統進行連接的，使信號系統能夠有效的控制洗機車，使自動化的洗車功能順利實現。信號系統與有線廣播系統連接，使控制中心與車輛之間能夠實現無障礙的信息傳送，如果車輛出現異常，可以通過有線廣播系統通知乘客。單扇車門出現故障問題，信號系統能夠與車輛、站臺屏蔽門等控制設備接口，保證單扇門隔離功能順利實現。信號系統與車輛上車門、牽引以及制動系統相連接。信號系統還需要與逃生門有效的連接，遇到緊急時刻能夠自動觸發逃生門。障礙物檢測接口通過連鎖與信號系實現信息的交互，車載設備與遠程喚醒模塊相連接。

2.2 停車場設計

要進行無人駕駛，就需要有自動化的停車場，實現全自動化的需要。自動化的停車場需要結合需要形成不同的防護區，防護區之間需要有門禁系統，組好隔離工作，自動化停車場中的自動化運行區與人工運行區之間也需要做好隔離工作，通過門禁系統互通。同時需要增加連鎖子系統與車庫門接口，增加連鎖與門禁系統接口。

2.3 視頻監控與分析系統

傳統電視以及車內監控是有限制的，只能對站廳、出入口以及站臺等乘客進行監控，雖然車內有監控，但是信息傳輸會受到多種因素的影響，需要通過非實時的方法進行溝通。而使用全自動無人駕駛系統可以建立全方位、全線無盲區實時監控系統，對站臺、停車場以及車輛內部等進行全面的監控，完善綜合監控系統、信號系統、視頻監控系統等聯動機制，如果出現異常關鍵問題，信號系統能夠對緊急停車進行控制，報警信息可以利用聯動機制將信息傳遞給視頻監控系統，快速找到預警的位置，如站臺屏蔽門沒有關閉等，可以結合現場圖像讓中心調度采取有效的措施與工作人員配合解決問題。

完善視頻分析系統，傳統的視頻系統主要是客流量進行分析統計，檢測障礙物，對警戒線報警進行分析，判斷視頻分析行為。同時視頻分析能夠了解車站的客流量信息，尤其是多條線路交換的換乘站。但是目前還沒有合適的方法獲得單個站臺的客流量問題，使用視頻分析系統對客流進行統計，能夠避免無人駕駛線路遇到較大客流擁堵導致車門不能關閉的情況。其他分析功能也是如此，通過視頻分析能夠了解不同線路中的情況，并將獲得的信息傳遞給控制中心，與信號系統有效聯動，暫停車輛運行，解決問題后再行車。

2.4 通信系統

利用長期演進系統對列控數據進行傳輸，通過1.8 GHz的專網頻段避免通信被干擾，提高其可靠性，此外使用20 MHz載波頻率配置使車輛有足夠的無線通道[4]，滿足乘客信息系統、車內監控帶寬需要等。建立雙LTE通信網備份機制，如果一張通信網絡出現問題，另一張網絡能夠實現無縫切換，兩張網絡相互備份，加之每張網都有A、B網，B網可以冗余備份A網的CBTC信息[5]，車內監控后上行帶寬要比下行高，D（時分）-LTE支持上下行不對稱的時隙配置，結合業務需要對上下行通道靈活配置。

3 結語

城市軌道交通全自動化駕駛技術是先進的技術手段，在國內外有著很好的應用，并逐步走向成熟。隨著技術革命的推進與發展，城市軌道交通全自動化駕駛技術也加入了很多車輛、信號以及運營方面的技術，我國的城市軌道交通需要把握住機遇，利用城市軌道交通全自動化駕駛系統對技術進行分析，積累經驗并將相關經驗進行分享交流，為今后城市軌道交通全自動化駕駛系統的建設提供技術性的支持。在今后的城市軌道交通全自動化駕駛系統中應積極研究與開發，實現智能化的交通系統研究，使城市軌道交通全自動化駕駛系統得到全面的升級與推廣應用。

參考文獻

[1] 王寅.我國城市軌道交通應用全自動無人駕駛系統的探討[J].中國工程咨詢，2017（2）：21-22.

[2] 武長海.城市軌道全自動無人駕駛技術應用探討[J].鐵路通信信號工程技術，2016，13（5）：54-58.

[3] 婁琦.旅客自動運輸系統（APM）全自動駕駛應用解析[J]. 城市軌道交通研究，2016，19（S2）：16-20.

[4] 張磊.城市軌道交通無人駕駛信號系統之閉塞模式[J]. 科技信息，2012（36）：412-413.

[5] 任安萍.淺談我國全自動無人駕駛地鐵的發展[J].科技視界，2012（25）：207-208.