對(duì)軌道交通無人駕駛技術(shù)和未來發(fā)展的研究

何夢(mèng)琦

摘 要：在城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的時(shí)代背景下，軌道交通作為基礎(chǔ)設(shè)施也在快速發(fā)展，同時(shí)也對(duì)軌道交通技術(shù)提出了更高的要求。近年來城市客流量不斷增長，為了能夠有效滿足現(xiàn)實(shí)需求，加強(qiáng)軌道交通線路建設(shè)以及提高技術(shù)水平勢(shì)在必行。由于發(fā)車頻率增加，因此列車司機(jī)和乘務(wù)人員也需進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，這給軌道交通事業(yè)的發(fā)展造成了一定的影響，尤其是運(yùn)營成本會(huì)增加。該文主要對(duì)軌道交通無人駕駛技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行分析，以期能夠節(jié)約成本，提高交通運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：軌道交通；無人駕駛技術(shù)；自動(dòng)化技術(shù)

中圖分類號(hào)：U26 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

無人駕駛技術(shù)是城市軌道交通運(yùn)輸工程的一部分，其研究目的在于解決我國城市超大客流問題。目前無人駕駛技術(shù)已經(jīng)成功研發(fā)，而且實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行全過程的自動(dòng)化控制，運(yùn)維管理一體化。此次研究的無人駕駛安全運(yùn)控平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行控制和服務(wù)管理等功能，并且在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制，不僅提高了系統(tǒng)查錯(cuò)、糾錯(cuò)和容錯(cuò)能力，而且顯著增加無故障間隔時(shí)間。

1 無人駕駛車輛技術(shù)分析

相對(duì)于有人駕駛技術(shù)來說，無人駕駛技術(shù)的各項(xiàng)新增功能都是針對(duì)司機(jī)職能進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展的，其主要包括自動(dòng)化技術(shù)以及故障問題自動(dòng)診斷、冗余涉及和感知能力等技術(shù)。

1.1 自動(dòng)化技術(shù)

無人駕駛技術(shù)是利用系統(tǒng)來自動(dòng)完成各項(xiàng)功能，在無人駕駛的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢查、開關(guān)門、停站、睡眠以及回庫等。按照每天所接收到的運(yùn)營計(jì)劃表，在正式運(yùn)行之前，列車可以自行喚醒并且進(jìn)入自檢狀態(tài)，到點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)發(fā)車運(yùn)營。按照線路進(jìn)行自動(dòng)停站，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門和到站停靠，在到站之后清客自動(dòng)返回。在完成當(dāng)天運(yùn)行任務(wù)之后，按照預(yù)設(shè)計(jì)劃返回庫內(nèi)檢修或者洗車，上傳車載數(shù)據(jù)。圖1為無人駕駛列車自動(dòng)化作業(yè)流程。

1.2 高度冗余設(shè)計(jì)

無人駕駛模式利用高冗余率，可以有效降低無人駕駛應(yīng)急處理難度，并且使用多支路并聯(lián)和遠(yuǎn)程旁路等措施進(jìn)行冗余處理。通過多點(diǎn)檢測方式對(duì)回路的運(yùn)行情況進(jìn)行全面檢測，以免其功能喪失后出現(xiàn)故障問題。列車控制與管理系統(tǒng)輸入輸出模塊冗余配置，若單個(gè)輸入輸出信號(hào)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換，提升故障問題出現(xiàn)后的處理能力。

1.3 感知能力

在有人駕駛模式下，主要是駕駛員感知外界環(huán)境信息，從而對(duì)列車進(jìn)行控制。無人駕駛模式主要是依靠子系統(tǒng)或者傳感器感知信息，通過激光掃描、立體攝像機(jī)、雷達(dá)等方式進(jìn)行探測，根據(jù)探測結(jié)果干預(yù)列車運(yùn)行狀態(tài)。無人駕駛列車?yán)脭z像頭作為“駕駛員視野”，在經(jīng)過無線傳輸之后能夠?qū)崟r(shí)將車內(nèi)外信息傳輸至地面。無人駕駛列車不僅能夠?qū)﹄姎夤窈蛙囕v客室進(jìn)行煙霧探測，還能夠?qū)y點(diǎn)布設(shè)在車下設(shè)備中，對(duì)其交軌列車進(jìn)行全方位監(jiān)控。

2 無人駕駛技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

2.1 技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)分析

近年來，我國勞動(dòng)力數(shù)量呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，應(yīng)用無人駕駛技術(shù)能夠有效緩解勞動(dòng)力不足的問題。我國目前已經(jīng)有將近30個(gè)城市開拓軌道交通線路，每條線路的列車配置數(shù)量設(shè)置在28列，列車駕駛員數(shù)量為5名/列，列車的年成本以15萬元計(jì)，如果有1/2的列車應(yīng)用無人駕駛技術(shù)，則每年至少能夠節(jié)約13億元，從經(jīng)濟(jì)效益來說無人駕駛技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更為顯著。

2.2 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)問題

無人化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要?dú)v經(jīng)以下4個(gè)方面：

第一，全面無人化發(fā)展。從當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀來看，國內(nèi)城市軌道交通事業(yè)建設(shè)和發(fā)展的過程中，交軌車輛已達(dá)到GOA2級(jí)，在該標(biāo)準(zhǔn)下可實(shí)現(xiàn)區(qū)間范圍自動(dòng)運(yùn)行，這顯著提升了無人技術(shù)的自動(dòng)化程度。由于該項(xiàng)技術(shù)在我國的發(fā)展起步比較晚，加之我國客流量比較大，發(fā)車間隔時(shí)間比較短，因此應(yīng)用無人駕駛技術(shù)的列車均保留了工作人員。從實(shí)踐來看，雖然上述交軌列車運(yùn)營過程中實(shí)現(xiàn)了全程無人化自動(dòng)控制，但是依然會(huì)設(shè)置駕駛室隔間，而且配備值乘司機(jī)。隨著當(dāng)前城市交軌發(fā)展數(shù)量的不斷增加，基于對(duì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的綜合考慮，無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)在必行，相信在未來發(fā)展的過程中會(huì)真正實(shí)現(xiàn)無人化運(yùn)行管理。

第二，智能化發(fā)展。無人列車運(yùn)行管理系統(tǒng)中充分挖掘和應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，并且研發(fā)出較多智能化功能模塊，使得智能化列車不再被動(dòng)應(yīng)答，而是能夠積極主動(dòng)地為司乘人員提供相應(yīng)的服務(wù)和信息數(shù)據(jù)。交軌列車在途監(jiān)測預(yù)警是無人化技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)，無人列車通過采集和傳輸數(shù)據(jù)信息，在地面服務(wù)器上建立數(shù)據(jù)庫，通過篩選和分析數(shù)據(jù)并聯(lián)合歷史數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)診斷以及預(yù)判列車運(yùn)行過程中的故障問題。同時(shí)，對(duì)列車的健康和安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行妥善處理。

第三，一體化發(fā)展。列車軌旁設(shè)備、綜合監(jiān)控、維保以及車輛廠等均屬于同一個(gè)整體，而且采用物聯(lián)網(wǎng)將其連接在一起，優(yōu)化配置資源。列車和零部件狀態(tài)維修、主體信息推送以及庫存報(bào)警等功能，在未來發(fā)展的過程中均可以實(shí)現(xiàn)。

第四，智能化的疏散平臺(tái)。相比于有人駕駛模式來說，如果城市交軌列車在隧道內(nèi)遇到了險(xiǎn)情，無人駕駛模式具備較高的處理能力。由于列車上無司乘人員，當(dāng)在監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)問題并趕到列車位置時(shí)會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間。如果區(qū)間隧道內(nèi)具備疏散平臺(tái)，在列車出現(xiàn)故障并停運(yùn)期間，可利用疏散平臺(tái)快速處理故障問題。同時(shí)，當(dāng)列車行駛期間發(fā)生火災(zāi)或者爆炸等危險(xiǎn)事故時(shí)，也可以通過該疏散平臺(tái)進(jìn)行人員轉(zhuǎn)移。

2.3 無人駕駛技術(shù)在未來發(fā)展中的問題和策略分析

雖然無人駕駛技術(shù)有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，而且在部分城市得到推廣應(yīng)用，但是在運(yùn)營管理和檢修維護(hù)上還存在較多問題。在未來發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)城市軌道交通現(xiàn)狀建立切實(shí)可行的無人駕駛城市交軌運(yùn)行管理系統(tǒng)。在軌道交通無人駕駛技術(shù)理論體系中，必須建立高效安全的評(píng)估手段和檢測手段，同時(shí)還要加強(qiáng)檢測，保證整個(gè)評(píng)估過程的真實(shí)性和完整性。

3 結(jié)語

綜上所述，城市交通事業(yè)發(fā)展過程應(yīng)當(dāng)全面跟隨時(shí)代發(fā)展腳步，并且引入新型發(fā)展理念，為實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。在現(xiàn)代軌道交通事業(yè)發(fā)展中，無人駕駛技術(shù)已經(jīng)開始得到推廣應(yīng)用，并將成為未來的主流發(fā)展趨勢(shì)。

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