全自動無人駕駛系統在地鐵既有線改造中的機遇和挑戰

裴英杰

摘要：伴隨勞動力成本提升和人們對地鐵運行要求的不斷提升，地鐵既有線改造中全自動無人駕駛系統替代有人操作的駕駛系統，成為城市軌道交通行業的主流系統。文章在闡述地鐵既有線改造中全自動無人駕駛系統內涵的基礎上，著重就該系統運作的機遇和挑戰問題進行探究，旨在能夠更好的促進我國軌道交通建設發展。

關鍵詞：城市地鐵;地鐵既有線改造中全自動無人駕駛系統;機遇;挑戰

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?；蛘弋惓Ｇ闆r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，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

2.1遠程喚醒和休眠

在車輛段、停車場或正線存車線，每天運營前需要喚醒已休眠的列車。喚醒需要啟動車載控制，接通車上設備的低壓供電電源，激活整個列車的其他控制設備，使之進入正常工作狀態。正常情況下，列車的喚醒由ATS系統根據每日計劃自動進行，但是根據國內外運營經驗，下達自動喚醒指令，存在一定的失敗概率，環境因素對硬件設備工作狀態也存在一定的影響。當列車無法自動喚醒時，可在遠程控制中心，通過ATS系統人工遠程下達喚醒指令，多次對列車進行喚醒操作，使異常列車重新喚醒啟動，避免人工登車喚醒操作，提高自動化運作效率。每天運營結束后，在車輛段、停車場或正線存車線，列車進行自檢和清掃作業，當一切就緒后，列車自動進入休眠狀態。然而當車載信號設備向車輛系統發送休眠指令時，需由車輛反饋車輛狀態一切就緒信息，例如車輛速度為零、無牽引指令、無方向指令、車輛處于全自動駕駛模式（FAM）等，列車才可進入休眠狀態，否則車輛反饋拒絕休眠信息，中央控制中心可查看該拒絕休眠提示。因此，在預定的休眠時機，車輛狀態無法滿足休眠條件時，會導致自動休眠失敗。此時，可通過人工遠程下達休眠指令，多次對列車進行遠程休眠操作，使列車在滿足休眠條件時，進入休眠狀態，避免司機登車進行操作。

2.2遠程車門及逃生門控制

全自動駕駛的列車，在列車端頭配備了逃生門，根據不同的逃生需求，控制列車車門或逃生門的打開。列車車門或逃生門的應急打開主要分為2種情況：一種是列車正在運行中，車廂內觸發了應急打開手柄，此時仍將控制列車繼續前行，直至運行至下一站，停車等待運營人員處理;另一種是列車迫停在區間，乘客觸發了應急打開手柄，此時車門或逃生門不能自動打開，應通過調度中心行車調度遠程確認是否有必要區間逃生，如有必要則遠程給出確認打開信號，如沒必要則遠程給出取消信號。如果調度中心在一定時間內未給出任何確認信息，在觸發了應急打開手柄前提下，車門或逃生門自動打開，避免無線故障或者人為疏忽，未察覺列車內重大災情隱患，而造成乘客傷亡。遠程車門及逃生門控制功能是保證乘客乘車安全功能，代替了司機應急操作，是全自動駕駛安全保障重要功能之一。

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1.8GHz的專網頻段避免通信被干擾，提高其可靠性，此外使用20MHz載波頻率配置使車輛有足夠的無線通道，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。

結束語

全自動無人駕駛系統集成人工智能、通信技術、網絡技術等最新技術，將進一步提升城市軌道交通機電系統的自動化程度。由于無人駕駛給運營場景帶來了較大的變化，同時也賦予了信號系統調度中心新的使命，如何加強中心遠程控制功能與現場的配合將是后續進一步研究的內容，以為全自動無人駕駛的高效運營和解決突發事件提供有力的保障。

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]吳嘉，史海歐.全自動無人駕駛系統在地鐵既有線改造中的機遇和挑戰[J].城市軌道交通研究，2019（8）：8-12.

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