地鐵無人駕駛系統(tǒng)及關(guān)注的主要問題

1、地鐵無人駕駛系統(tǒng)及關(guān)注的主要問題1 .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(dòng)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(dòng)喚醒啟動(dòng)和休眠、自動(dòng)出入停車場、自動(dòng)清洗、自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)停車、自動(dòng)控制車門上下客等功能；并具有正常運(yùn)營、降級(jí)運(yùn)營等運(yùn)營模式。 無人駕駛系統(tǒng)在世界上多個(gè)城市的軌道交通中得到了應(yīng)用，并成功應(yīng)用于大運(yùn)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(yùn)營，目前國外也有越來越多的城市在建設(shè)無人駕駛系統(tǒng)。無人駕駛系統(tǒng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在設(shè)計(jì)、施工、車輛與機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)集成等方面均已取得豐富經(jīng)驗(yàn)。 無人駕駛系統(tǒng)代表了目前軌道交通現(xiàn)

2、代化的最先進(jìn)技術(shù)，它不僅提高了列車運(yùn)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(wù)的供給方面具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，有效保證了運(yùn)營的準(zhǔn)點(diǎn)性和舒適性，極大地改善了交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。作為先進(jìn)的客運(yùn)交通系統(tǒng)，將引導(dǎo)現(xiàn)代城市軌道交通發(fā)展趨勢。2. 基于CBTC的無人駕駛系統(tǒng)一般主要有以下運(yùn)營模式：AM模式：無人駕駛模式； AMC模式：有人自動(dòng)駕駛模式（傳統(tǒng)的CBTC系統(tǒng)自動(dòng)駕駛模式，同一階段AM和AMC只有一個(gè)有效）； 人工駕駛模式：ATPM、RM和BY旁路模式； 蠕動(dòng)模式；AM模式在正常運(yùn)營條件下，所有列車將運(yùn)行在無人自動(dòng)駕駛模式下。AMC控制模式該模式是

3、完全自動(dòng)模式但是車上有司機(jī)。ATP和ATO完成與AM模式中相同的功能。唯一的區(qū)別在于：當(dāng)ATO收到發(fā)車命令準(zhǔn)備觸發(fā)時(shí)，ATO在DDU上顯示一個(gè)告警信息，通知司機(jī)按壓駕駛臺(tái)上的啟動(dòng)按鈕。人工駕駛模式由司機(jī)人工駕駛列車運(yùn)行，在人工模式下，當(dāng)DDU上出現(xiàn)準(zhǔn)備好的指示后，由駕駛員執(zhí)行相應(yīng)的操作。蠕動(dòng)模式的控制  只有當(dāng)正線區(qū)間運(yùn)行的列車， 在AM模式下，列車的牽引/制動(dòng)信號(hào)控制均出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行蠕動(dòng)模式CPM，列車停車后才能啟動(dòng)CPM。  OCC操作員應(yīng)確認(rèn)并人工啟動(dòng)CPM模式。在該模式下，列車的運(yùn)行速度小于20 kph 且牽引/制動(dòng)通過列車線路控制。由

4、ATP對(duì)CPM模式下的列車運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控并在超速時(shí)應(yīng)用緊急制動(dòng)。  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(dòng)喚醒和休眠 3.1.1 喚醒  每天運(yùn)營開始前或插入列車時(shí)，根據(jù)時(shí)刻表，信號(hào)系統(tǒng)給每列列車自動(dòng)分配識(shí)別號(hào)，當(dāng)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(shí)，ATS將自動(dòng)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(dòng)、自檢和靜態(tài)測試。所有喚醒程序結(jié)束，TMS將向信號(hào)系統(tǒng)報(bào)告列車狀態(tài)(成功或是故障代碼序列)列車

5、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(yīng)的故障信息，如果列車喚醒成功，則列車可以插入運(yùn)營，等待信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送新的指令。  在任何時(shí)候，OCC調(diào)度員可遠(yuǎn)程人工喚醒列車。 3.1.2 休眠  根據(jù)時(shí)刻表，列車服務(wù)行程結(jié)束后，列車駛?cè)胪＼噲鰩炀€或正線存車線并停穩(wěn)后，為了節(jié)省能源和保養(yǎng)設(shè)備，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)休眠程序，在休眠前，信號(hào)系統(tǒng)將給車輛維護(hù)系統(tǒng)發(fā)送提示信息，使其確認(rèn)是否需下載車輛維護(hù)信息，在給定時(shí)間后，車輛關(guān)閉相應(yīng)的車載子系統(tǒng)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，僅保持喚醒部分設(shè)備持續(xù)工作。 3.2 駕駛室的自動(dòng)切換功能  在列車

6、折返時(shí)，應(yīng)根據(jù)移動(dòng)授權(quán)的方向，自動(dòng)確定運(yùn)行方向，并自動(dòng)激活/關(guān)閉相應(yīng)的駕駛端，實(shí)現(xiàn)駕駛室的轉(zhuǎn)換。駕駛室的轉(zhuǎn)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(tái)進(jìn)行駕駛端轉(zhuǎn)換時(shí)，車門和屏蔽門保持開啟狀態(tài)，列車在折返線等非站臺(tái)區(qū)進(jìn)行駕駛端轉(zhuǎn)換時(shí)，車門保持關(guān)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(dòng)，開&關(guān)門外），還有以下應(yīng)用于無人駕駛系統(tǒng)的故障應(yīng)對(duì)功能和人工介入操作。 3.3.1 屏蔽門故障應(yīng)對(duì)  對(duì)于個(gè)別的屏蔽門故障，應(yīng)人工將故障屏蔽門關(guān)閉并鎖定，屏蔽門系統(tǒng)應(yīng)向信號(hào)

7、系統(tǒng)報(bào)告被鎖定的屏蔽門的位置（包括站臺(tái)號(hào)或門編號(hào)），在列車到達(dá)該站臺(tái)前，信號(hào)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(duì)應(yīng)的車門，使其在該站停站時(shí)不參與開、關(guān)門動(dòng)作，同時(shí)車載廣播通知系統(tǒng)通知乘客。 3.3.2 列車門故障應(yīng)對(duì) 對(duì)于個(gè)別車門開門故障，車輛應(yīng)自動(dòng)將故障車門關(guān)閉并鎖定；對(duì)于車門關(guān)門故障，應(yīng)人工將故障車門關(guān)閉并鎖定。車輛應(yīng)向信號(hào)系統(tǒng)報(bào)告被鎖定的車門的位置（門編號(hào)）。在門故障的列車到達(dá)每個(gè)車站前，信號(hào)系統(tǒng)向該站的屏蔽門系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)信息，由屏蔽門系統(tǒng)電氣隔離相對(duì)應(yīng)的屏蔽門，使其在該列車停站時(shí)不參與開、關(guān)門動(dòng)作。同時(shí)通過車載廣播系統(tǒng)通知乘客。 3

8、.3.3 人工開、關(guān)門 在列車停站期間，可通過ATS工作站、屏蔽門站臺(tái)控制盒內(nèi)的開關(guān)，來人工開/關(guān)車門、屏蔽門（主要應(yīng)對(duì)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(dòng)作不正常情況。）。信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)接收人工開/關(guān)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(guān)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(tái)停車位置調(diào)整  信號(hào)系統(tǒng)將控制正線服務(wù)的列車執(zhí)行預(yù)設(shè)的停站程序。除非信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出跳停的命令，否則列車會(huì)在每個(gè)站都停車。當(dāng)列車未停在規(guī)定的停車點(diǎn)(±500mm)內(nèi)時(shí)，AT

9、O將自動(dòng)進(jìn)行站停位置調(diào)整。若列車沒完全駛?cè)胝九_(tái)停車，ATO系統(tǒng)將再次啟動(dòng)列車緩慢跳躍式調(diào)整(jog)前進(jìn)，直至對(duì)位。若列車越過了站臺(tái)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(duì)位站臺(tái)。  若列車越過站臺(tái)超過5米限制或在給定次數(shù)之內(nèi)還是未停準(zhǔn)，則列車將直接自動(dòng)啟動(dòng)駛到下一個(gè)車站（如果前方進(jìn)路允許）而跳停本站。并生成一個(gè)警告發(fā)送至OCC，同時(shí)啟動(dòng)廣播向列車上的旅客播送通知。3.5 蠕動(dòng)模式  當(dāng)列車運(yùn)行在正線區(qū)間時(shí)，通過ATO發(fā)送的牽引/制動(dòng)均故障，將采用蠕動(dòng)（CPM）模式。控制中心的行車調(diào)度員將確認(rèn)并人工啟動(dòng)蠕動(dòng)模式。在該模式下，列車以低于20km

10、速度行使，牽引/制動(dòng)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(shí)將啟動(dòng)緊急制動(dòng)。蠕動(dòng)模式只能在列車停車后才會(huì)啟動(dòng)。  當(dāng)列車在行進(jìn)過程中誤啟動(dòng)蠕動(dòng)模式，如果信號(hào)-車輛控制線有效，車輛應(yīng)不考慮蠕動(dòng)模式控制，并向行車調(diào)度員發(fā)送告警。  當(dāng)列車進(jìn)入站臺(tái)停車后，司機(jī)上車，人工駕駛列車對(duì)位停車，引導(dǎo)乘客上下車。 3.6 強(qiáng)制有人駕駛模式（ATPM）  OCC調(diào)度員可以通過工作站設(shè)置對(duì)特定區(qū)段或特定列車強(qiáng)制執(zhí)行ATPM模式，取消其無人駕駛模式（AM）。特定的區(qū)段必須自站臺(tái)邊緣開始，列車停在該區(qū)段前的車站站臺(tái)時(shí)被強(qiáng)制進(jìn)入ATPM模式。對(duì)

11、于特定的列車，強(qiáng)制ATPM模式應(yīng)使列車保持停止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于強(qiáng)制的ATPM區(qū)段，OCC調(diào)度員可以要求復(fù)位，對(duì)于強(qiáng)制ATPM的列車，需由司機(jī)人工復(fù)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(duì)停車場實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)停車場的管理功能  為了實(shí)現(xiàn)全線無人駕駛的需要，需配置全自動(dòng)停車場，列車運(yùn)行有ATP防護(hù)，全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域列車能以AM方式運(yùn)行。  整個(gè)停車場納入信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)控。正線服務(wù)的列車自“喚醒”至“休眠”須全部納入時(shí)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)域列車限速為20km/h，停車線停車

12、時(shí)，保證列車間或列車至車擋的距離不大于3m。  全自動(dòng)運(yùn)行停車區(qū)域被分成若干防護(hù)分區(qū)，各防護(hù)分區(qū)入口須設(shè)SPKS開關(guān)，停車場信號(hào)系統(tǒng)須為各分區(qū)建立邏輯防護(hù)，當(dāng)SPKS被激活時(shí)，該區(qū)域被封鎖，禁止該分區(qū)的列車移動(dòng)，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(dòng)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，列車自動(dòng)運(yùn)行。OCC調(diào)度員或本地調(diào)度員也可人工介入指揮列車運(yùn)行。停車場進(jìn)路命令應(yīng)由信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)生成，調(diào)度人員通過停車場工作站，為每一運(yùn)營服務(wù)周期確定列車，建立列車與時(shí)刻表的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)確定的規(guī)則，時(shí)刻表應(yīng)觸發(fā)列車“喚醒”，同樣時(shí)刻表也應(yīng)適時(shí)觸發(fā)該車的出場進(jìn)路。停車場信號(hào)系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)路命令，為列車

13、建立進(jìn)路，并將移動(dòng)授權(quán)傳送到車載ATC。車載ATC根據(jù)移動(dòng)授權(quán)，由時(shí)刻表出場時(shí)間觸發(fā)列車啟動(dòng)。  調(diào)度員應(yīng)預(yù)先為停止正線服務(wù)的每一列車人工或是由ATS系統(tǒng)根據(jù)下一個(gè)列車計(jì)劃，自動(dòng)確定列車的存放點(diǎn)，并存入列車號(hào)與存放點(diǎn)對(duì)應(yīng)表中。當(dāng)處于“停止正線服務(wù)”工況的列車運(yùn)行到預(yù)定的轉(zhuǎn)換軌時(shí)，ATS根據(jù)列車號(hào)自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路，列車須能直接運(yùn)行到指定的存車點(diǎn)。 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(gè)方面活動(dòng)  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(guān)的子系統(tǒng)信息集成到OCC綜合處理系統(tǒng)顯示，方便OCC操作員對(duì)于全線及各車站的

14、調(diào)度指揮。  4.2.1 在列車上必須配備以下主要系統(tǒng)應(yīng)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(shè)備：    -在AM模式下時(shí)，播放計(jì)劃的乘客通知。  -在人工模式下，駕駛員可以現(xiàn)場進(jìn)行廣播。OCC操作員也可從AV控制臺(tái)進(jìn)行人工廣播。  乘客對(duì)講系統(tǒng)。對(duì)講設(shè)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(duì)講系統(tǒng)允許乘客請(qǐng)求與OCC操作員的通信。   車載CCTV攝像機(jī)：   -每節(jié)車廂內(nèi)設(shè)24 臺(tái)固定式攝像機(jī)，監(jiān)

15、視車廂內(nèi)的情況，  -車頭/尾各設(shè)1 臺(tái)固定式攝像機(jī)， 監(jiān)視車廂外的情況。提供軌道和隧道內(nèi)的圖像，為緊急疏散或列車故障時(shí)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(gè)駕駛室配備有緊急逃生門，以供在緊急事件時(shí)乘客逃生。當(dāng)列車因故障停在隧道里時(shí)，不能通過另一列列車及時(shí)救援時(shí)，可通過列車緊急逃生門執(zhí)行乘客疏散。4.2.2.1 車站廣播 OCC操作員可以通過選擇乘客呼叫點(diǎn)或電梯的廣播使用“選擇呼叫”命令。  OCC廣播：運(yùn)營信息或緊急信息。該信息由OCC的

16、操作員生成或從預(yù)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(gè)或多個(gè)車站廣播該信息。4.2.2.2 乘客導(dǎo)乘（PIS） 車站站臺(tái)乘客指示信息可以顯示后續(xù)四輛列車的發(fā)車時(shí)間及后續(xù)列車的目的地，引導(dǎo)乘客。   4.2.2.3 屏蔽門根據(jù)需要站臺(tái)每側(cè)安裝適量的和列車精確對(duì)位停車點(diǎn)相對(duì)列車各車門的屏蔽門，屏蔽門和列車車門的開關(guān)同步。  當(dāng)其中一扇或幾扇屏蔽門（極少會(huì)同時(shí)發(fā)生）故障而無法打開時(shí)，故障信息通過信號(hào)系統(tǒng)送給車載系統(tǒng)，列車在進(jìn)站停車時(shí)可以將相對(duì)應(yīng)的列車門保持關(guān)閉。同樣的，當(dāng)列車門故障而無法開啟時(shí)，屏蔽門鎖閉相對(duì)

17、應(yīng)的門。以避免給乘客帶來誤導(dǎo)和傷害。 屏蔽門系統(tǒng)在站臺(tái)的兩頭分別安裝了手動(dòng)控制設(shè)備，在緊急情況時(shí)可以人工控制屏蔽門的開關(guān)、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(cè)可以人工推開，從站臺(tái)側(cè)站臺(tái)值班員使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(tái)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(dāng)列車因故障停在隧道里時(shí)，需采取相應(yīng)的救援措施： 4.3.1 列車可移動(dòng)  如果車

18、上有多職能工作人員，由其人工駕駛列車到最近站臺(tái)，疏散乘客；如果車上沒有多職能工作人員，需派遣司機(jī)到車上，人工駕駛列車到最近站臺(tái)，疏散乘客；4.3.2 列車不可移動(dòng)  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(tái)，疏散乘客后，將列車移動(dòng)至下一個(gè)存車線或停車場。  當(dāng)不能通過另一列列車及時(shí)救援時(shí)，可通過列車緊急逃生門執(zhí)行乘客疏散:  每個(gè)駕駛室配備有緊急逃生門，以供在緊急事件時(shí)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(hù) 在無人駕駛系統(tǒng)中，對(duì)進(jìn)入軌道的工作人員的安全防護(hù)也是至關(guān)重要的，為了防止無人駕駛列車進(jìn)入工作區(qū)，正線通向隧道入口的門禁以及停車場防護(hù)分區(qū)門禁邊設(shè)信號(hào)系統(tǒng)的區(qū)域封鎖開關(guān)(SPKS)。進(jìn)入隧道、停車場防護(hù)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(dòng)授權(quán)，禁止AM模式下的列車進(jìn)入該區(qū)域。 4.5 運(yùn)