地鐵無人駕駛系統(tǒng)關鍵技術探討教程文件

1、地鐵無人駕駛系統(tǒng)及關注的主要問題2008 年 7 月 16 日目錄1 簡介 32 基于 CBTC 的無人駕駛系統(tǒng)一般主要有以下運營模式： 33 相比傳統(tǒng)的 CBTC 有人駕駛系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)有其特定的功能 43.1 列車的自動喚醒和休眠 43.1.1喚醒 43.1.2休眠 43.2 駕駛室的自動切換功能 43.3 車門 /屏蔽門控制功能 43.3.1屏蔽門故障應對 53.3.2列車門故障應對 53.3.3人工開、關門 53.4 站臺停車位置調(diào)整 53.5 蠕動模式 63.6 強制有人駕駛模式（ ATPM ） 64 關注的主要問題 64.1 相比于傳統(tǒng)的停車場功能，無人駕駛系統(tǒng)需要對停車場實現(xiàn)

2、全自動停車場的管理功能 64.2 相比于傳統(tǒng)的有人駕駛系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)一般需要考慮以下幾個方面活動 74.2.1在列車上需配備以下系統(tǒng)應用于無人駕駛： 74.2.2 在車站將需配備以下系統(tǒng)應用于無人駕駛： 84.3 救援模式 104.3.1列車可移動 104.3.2 列車不可移動 104.4 工作人員的防護 104.5 運營方案以及其它輔助支持系統(tǒng)的研究 101 簡介無人駕駛系統(tǒng)是將列車駕駛員執(zhí)行的工作完全自動化的、高度集中控制的列車控制系統(tǒng)。 無人駕駛系統(tǒng)具備列車自動喚醒啟動和休眠、自動出入停車場、自動清洗、自動運行、自動停 車、自動控制車門上下客等功能；并具有正常運營、降級運營等運營模式

3、。無人駕駛系統(tǒng)在世界上多個城市的軌道交通中得到了應用，并成功應用于大運量軌道交通 中。哥本哈根、巴黎、溫哥華、新加坡等城市的無人駕駛系統(tǒng)已投入運營，目前國外也有越來 越多的城市在建設無人駕駛系統(tǒng)。無人駕駛系統(tǒng)是一項成熟的技術，在設計、施工、車輛與機 電設備及系統(tǒng)集成等方面均已取得豐富經(jīng)驗。無人駕駛系統(tǒng)代表了目前軌道交通現(xiàn)代化的最先進技術，它不僅提高了列車運行的安全性 能，而且與傳統(tǒng)地鐵相比，其系統(tǒng)的旅行速度大約提高了10，在交通服務的供給方面具有很強的適應性和靈活性，有效保證了運營的準點性和舒適性，極大地改善了交通系統(tǒng)的服務質(zhì) 量。作為先進的客運交通系統(tǒng)，將引導現(xiàn)代城市軌道交通發(fā)展趨勢。2 基

4、于 CBTC 的無人駕駛系統(tǒng)一般主要有以下運營模式：? AM 模式：無人駕駛模式；? AMC 模式：有人自動駕駛模式（傳統(tǒng)的 CBTC 系統(tǒng)自動駕駛模式，同一階段 AM和 AMC 只有一個有效）；? 人工駕駛模式： ATPM 、 RM 和 BY 旁路模式；? 蠕動模式；AM 模式在正常運營條件下，所有列車將運行在無人自動駕駛模式下。AMC 控制模式該模式是完全自動模式但是車上有司機。 ATP 和 ATO 完成與 AM 模式中相同的功 能。唯一的區(qū)別在于：當 ATO 收到發(fā)車命令準備觸發(fā)時， ATO 在 DDU 上顯示一個告警信 息，通知司機按壓駕駛臺上的啟動按鈕。人工駕駛模式由司機人工駕駛列車

5、運行，在人工模式下，當 DDU 上出現(xiàn)準備好的指示后，由駕駛員執(zhí)行相應的操作。蠕動模式的控制只有當正線區(qū)間運行的列車， 在 AM 模式下，列車的牽引 /制動信號控制均出現(xiàn)故障時 進行蠕動模式 CPM ，列車停車后才能啟動 CPM 。OCC 操作員應確認并人工啟動 CPM 模式。在該模式下，列車的運行速度小于 20 kph 且牽引/制動通過列車線路控制。由 ATP 對 CPM 模式下的列車運行速度進行監(jiān)控并在超速 時應用緊急制動。3 相比傳統(tǒng)的 CBTC 有人駕駛系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)有其特定的功能3.1 列車的自動喚醒和休眠3.1.1 喚醒 每天運營開始前或插入列車時，根據(jù)時刻表，信號系統(tǒng)給每列列

6、車自動分配識別號，當兩 端的駕駛室都選擇 AM 模式（在其它模式下，需人工觸發(fā)喚醒程序），在即將接近列車發(fā)車 時， ATS 將自動給列車發(fā)送喚醒指令，列車接收到喚醒指令后，將執(zhí)行車載各子系統(tǒng)的啟動、 自檢和靜態(tài)測試。所有喚醒程序結束， TMS 將向信號系統(tǒng)報告列車狀態(tài) （成功或是故障代碼序 列）列車的喚醒過程及喚醒工況，如果喚醒不成功，將給 OCC 調(diào)度員提示相應的故障信息，如 果列車喚醒成功，則列車可以插入運營，等待信號系統(tǒng)發(fā)送新的指令。在任何時候， OCC 調(diào)度員可遠程人工喚醒列車。3.1.2 休眠 根據(jù)時刻表，列車服務行程結束后，列車駛入停車場庫線或正線存車線并停穩(wěn)后，為了節(jié) 省能源和保

7、養(yǎng)設備，系統(tǒng)將自動啟動休眠程序，在休眠前，信號系統(tǒng)將給車輛維護系統(tǒng)發(fā)送提 示信息，使其確認是否需下載車輛維護信息，在給定時間后，車輛關閉相應的車載子系統(tǒng)，進 入休眠狀態(tài)，僅保持喚醒部分設備持續(xù)工作。3.2 駕駛室的自動切換功能 在列車折返時，應根據(jù)移動授權的方向，自動確定運行方向，并自動激活/關閉相應的駕駛端，實現(xiàn)駕駛室的轉換。駕駛室的轉換不能引起任何數(shù)據(jù)的丟失，如列車門的狀態(tài)/控制數(shù)據(jù)，列車的狀態(tài)等。列車在站臺進行駕駛端轉換時，車門和屏蔽門保持開啟狀態(tài)，列車在折返線等非站臺區(qū)進 行駕駛端轉換時，車門保持關閉狀態(tài)。3.3 車門 /屏蔽門控制功能除了傳統(tǒng)的系統(tǒng)車門 /屏蔽門控制（如聯(lián)動，開 &a

8、mp;關門外），還有以下應用于無人駕駛系統(tǒng) 的故障應對功能和人工介入操作。3.3.1 屏蔽門故障應對 對于個別的屏蔽門故障，應人工將故障屏蔽門關閉并鎖定，屏蔽門系統(tǒng)應向信號系統(tǒng)報告 被鎖定的屏蔽門的位置（包括站臺號或門編號），在列車到達該站臺前，信號系統(tǒng)將故障屏蔽 門的位置發(fā)送給列車，列車將電氣隔離對應的車門，使其在該站停站時不參與開、關門動作， 同時車載廣播通知系統(tǒng)通知乘客。3.3.2 列車門故障應對 對于個別車門開門故障，車輛應自動將故障車門關閉并鎖定；對于車門關門故障，應人工 將故障車門關閉并鎖定。車輛應向信號系統(tǒng)報告被鎖定的車門的位置（門編號）。在門故障的 列車到達每個車站前，信號系統(tǒng)

9、向該站的屏蔽門系統(tǒng)發(fā)送相關信息，由屏蔽門系統(tǒng)電氣隔離相 對應的屏蔽門，使其在該列車停站時不參與開、關門動作。同時通過車載廣播系統(tǒng)通知乘客。3.3.3 人工開、關門在列車停站期間，可通過 ATS 工作站、屏蔽門站臺控制盒內(nèi)的開關，來人工開 /關車門、 屏蔽門（主要應對人工清除車門或屏蔽門所夾物體，或是不明原因的車門、屏蔽門動作不正常 情況。）。信號聯(lián)鎖系統(tǒng)接收人工開 /關車門、屏蔽門命令（屏蔽門不直接接收該命令，與屏蔽 門沒有接口），并檢查開、關門條件成立后，才可向車輛（通過車載ATC ）、屏蔽門發(fā)送該命令。3.4 站臺停車位置調(diào)整 信號系統(tǒng)將控制正線服務的列車執(zhí)行預設的停站程序。除非信號系統(tǒng)發(fā)

10、出跳停的命令，否 則列車會在每個站都停車。當列車未停在規(guī)定的停車點 （ ±500mm） 內(nèi)時， ATO 將自動進行站停位置調(diào)整。若列車沒完 全駛入站臺停車， ATO 系統(tǒng)將再次啟動列車緩慢跳躍式調(diào)整 （jog） 前進，直至對位。若列車越過 了站臺但不超過 5 米的范圍內(nèi)，列車同樣緩慢跳躍式調(diào)整后退來對位站臺。若列車越過站臺超過 5 米限制或在給定次數(shù)之內(nèi)還是未停準，則列車將直接自動啟動駛到 下一個車站（如果前方進路允許）而跳停本站。并生成一個警告發(fā)送至 OCC ，同時啟動廣播 向列車上的旅客播送通知。3.5 蠕動模式當列車運行在正線區(qū)間時，通過 ATO 發(fā)送的牽引 /制動均故障，將采

11、用蠕動（ CPM ）模 式?？刂浦行牡男熊囌{(diào)度員將確認并人工啟動蠕動模式。在該模式下，列車以低于 20km 速度 行使，牽引 / 制動通過列車數(shù)據(jù)線控制。在 CPM 模式下 ATP 將保持監(jiān)督列車速度，超速時將 啟動緊急制動。蠕動模式只能在列車停車后才會啟動。當列車在行進過程中誤啟動蠕動模式，如果信號 -車輛控制線有效，車輛應不考慮蠕動模式 控制，并向行車調(diào)度員發(fā)送告警。當列車進入站臺停車后，司機上車，人工駕駛列車對位停車，引導乘客上下車。3.6 強制有人駕駛模式（ ATPM ）OCC 調(diào)度員可以通過工作站設置對特定區(qū)段或特定列車強制執(zhí)行 ATPM 模式，取消其無 人駕駛模式（ AM ）。特定

12、的區(qū)段必須自站臺邊緣開始，列車停在該區(qū)段前的車站站臺時被強 制進入 ATPM 模式。對于特定的列車，強制 ATPM 模式應使列車保持停止狀態(tài)。對于強制的 ATPM 區(qū)段， OCC 調(diào)度員可以要求復位，對于強制 ATPM 的列車，需由司機人工復位。4 待討論的課題4.1 相比于傳統(tǒng)的停車場功能，無人駕駛系統(tǒng)需要對停車場實現(xiàn)全自動停車場的管理功能 為了實現(xiàn)全線無人駕駛的需要，需配置全自動停車場，列車運行有ATP 防護，全自動運行區(qū)域列車能以 AM 方式運行。整個停車場納入信號系統(tǒng)監(jiān)控。正線服務的列車自 “喚醒”至“休眠 ”須全部納入時刻表管理與 控制。停車場 ATC 系統(tǒng)功能與正線一致。停車場區(qū)域

13、列車限速為 20km/h ，停車線停車時，保證 列車間或列車至車擋的距離不大于 3m。全自動運行停車區(qū)域被分成若干防護分區(qū)，各防護分區(qū)入口須設 SPKS 開關，停車場信號 系統(tǒng)須為各分區(qū)建立邏輯防護，當 SPKS 被激活時，該區(qū)域被封鎖，禁止該分區(qū)的列車移動， 該分區(qū)也不能接、發(fā)車或調(diào)車。在正常情況下，在停車場全自動運行區(qū)域內(nèi)，列車自動運行。 OCC 調(diào)度員或本地調(diào)度員 也可人工介入指揮列車運行。停車場進路命令應由信號系統(tǒng)自動生成，調(diào)度人員通過停車場工作站，為每一運營服務周 期確定列車，建立列車與時刻表的對應關系。根據(jù)確定的規(guī)則，時刻表應觸發(fā)列車 “喚醒 ”，同 樣時刻表也應適時觸發(fā)該車的出場

14、進路。停車場信號系統(tǒng)根據(jù)進路命令，為列車建立進路，并 將移動授權傳送到車載 ATC 。車載 ATC 根據(jù)移動授權，由時刻表出場時間觸發(fā)列車啟動。調(diào)度員應預先為停止正線服務的每一列車人工或是由 ATS 系統(tǒng)根據(jù)下一個列車計劃，自 動確定列車的存放點，并存入列車號與存放點對應表中。當處于 “停止正線服務 ”工況的列車運 行到預定的轉換軌時， ATS 根據(jù)列車號自動觸發(fā)進路，列車須能直接運行到指定的存車點。4.2 相比于傳統(tǒng)的有人駕駛系統(tǒng)，無人駕駛系統(tǒng)一般需要考慮以下幾個方面活動 配備綜合監(jiān)控系統(tǒng) ISCS ，將車站內(nèi)所有影響到行車作業(yè)或安全相關的子系統(tǒng)信息集成到OCC 綜合處理系統(tǒng)顯示，方便 OC

15、C 操作員對于全線及各車站的調(diào)度指揮。4.2.1 在列車上必須配備以下主要系統(tǒng)應用于無人駕駛：? 列車上配備有火 / 煙霧檢測器；? 車載乘客廣播信息設備：? 在 AM 模式下時，播放計劃的乘客通知。? 在人工模式下，駕駛員可以現(xiàn)場進行廣播。 OCC 操作員也可從 AV 控制臺進 行人工廣播。? 乘客對講系統(tǒng)。對講設備由乘客按下位于車門位置的乘客呼叫按鈕激活或由緊急 手柄激活。乘客對講系統(tǒng)允許乘客請求與 OCC 操作員的通信。? 車載 CCTV 攝像機：? 每節(jié)車廂內(nèi)設24臺固定式攝像機，監(jiān)視車廂內(nèi)的情況，? 車頭/尾各設 1 臺固定式攝像機， 監(jiān)視車廂外的情況。提供軌道和隧道內(nèi)的 圖像，為緊

16、急疏散或列車故障時提供隧道信息。? 視頻圖象信息通過專用的無線通道送給 OCC 或備用 OCC。? 列車緊急逃生門：? 每個駕駛室配備有緊急逃生門，以供在緊急事件時乘客逃生。當列車因故障 停在隧道里時，不能通過另一列列車及時救援時，可通過列車緊急逃生門執(zhí) 行乘客疏散。4.2.2在車站將需配備以下系統(tǒng)應用于無人駕駛:422.1車站廣播OCC操作員可以通過選擇乘客呼叫點或電梯的廣播使用“選擇呼叫”命令。OCC廣播：運營信息或緊急信息。該信息由 OCC的操作員生成或從預錄的信息清單中選 擇。OCC操作員選擇通過“選擇目的地”命令，可以向一個或多個車站廣播該信息。4.2.2.2 乘客導乘（PIS）車站

17、站臺乘客指示信息可以顯示后續(xù)四輛列車的發(fā)車時間及后續(xù)列車的目的地，弓I導乘 客。4.2.2.3屏蔽門根據(jù)需要站臺每側安裝適量的和列車精確對位停車點相對列車各車門的屏蔽門，屏蔽門和 列車車門的開關同步。當其中一扇或幾扇屏蔽門（極少會同時發(fā)生）故障而無法打開時，故障信息通過信號系統(tǒng) 送給車載系統(tǒng)，列車在進站停車時可以將相對應的列車門保持關閉。同樣的，當列車門故障而 無法開啟時，屏蔽門鎖閉相對應的門。以避免給乘客帶來誤導和傷害。屏蔽門系統(tǒng)在站臺的兩頭分別安裝了手動控制設備，在緊急情況時可以人工控制屏蔽門的 開關、或隔離屏蔽門系統(tǒng)。屏蔽門系統(tǒng)安裝了緊急逃生門，從軌道側可以人工推開，從站臺側站臺值班員使

18、用專用鑰 匙可以人工開啟。4.2.2.4 視頻監(jiān)控（ CCTV ）系統(tǒng)車站監(jiān)控采用基于 IP 的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視站廳、站臺信息，并將信息傳送給 OCC 或備用 OCC 系統(tǒng)操作員。4.3 救援模式 當列車因故障停在隧道里時，需采取相應的救援措施：4.3.1 列車可移動 如果車上有多職能工作人員，由其人工駕駛列車到最近站臺，疏散乘客； 如果車上沒有多職能工作人員，需派遣司機到車上，人工駕駛列車到最近站臺，疏散乘客；4.3.2 列車不可移動 該故障列車可以通過與一列救援車輛或另一列列車聯(lián)掛，將故障列車拖到就近站臺，疏散 乘客后，將列車移動至下一個存車線或停車場。當不能通過另一列列車及時救援時，可通過列車緊急逃生門執(zhí)行乘客疏散 :? 每個駕駛室配備有緊急逃生門，以供在緊急事件時乘客逃生。? 緊急逃生門能通過在列車內(nèi)激活列車的緊急手柄才能打開，工作人員也能通過鑰 匙從外面打開。4.4 工作人員的防護 在無人駕駛系統(tǒng)中，對進入軌道的工作人員的安全防護也是至關重要的，為了防止無人駕 駛列車進入工作區(qū)，正線通向隧道入口的門禁以及停車場防護分區(qū)門禁邊設信號系統(tǒng)的區(qū)域封 鎖開關（SPKS）。進入隧道、停車場防護分區(qū)前，工作人員必須激活門邊的SPKS，封鎖其工作區(qū)域。取消該區(qū)域內(nèi)無人駕駛列車的移動授權，禁止 AM 模式下的列車進入該區(qū)域。4