全自動駕駛系統(tǒng)中的通信技術(shù)

1、全自動駕駛系統(tǒng)中的通信技術(shù)胡雪瑞200808030433420080803041A摘要：FAO系統(tǒng)是引導(dǎo)城市軌道交通發(fā)展趨勢的先進客運交通系統(tǒng)，在世界很多城市得到了應(yīng)用。本文對城市軌道的全自動駕駛系統(tǒng)進行了分析，并提出了其中的通信方案。引言目前，國內(nèi)許多城市都在建設(shè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，那些人口在千萬以上的特大城市，其發(fā)展往往是跨越式的，要求建設(shè)的城市軌道交通在互聯(lián)互通、安全、快捷、舒適性方面具有很高的水平。FAO系統(tǒng)是引導(dǎo)城市軌道交通發(fā)展趨勢的先進客運交通系統(tǒng)，在世界很多城市得到了應(yīng)用。FAO系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，具有安全可靠性高、增大線路通過能力、提高旅行速度、減少車輛需求量、減少定員、提高服務(wù)

2、、降低系統(tǒng)生命周期成本、易于工程實施和城市路網(wǎng)互聯(lián)互通等優(yōu)勢。本文第二部分介紹了FAO系統(tǒng)的特點和它的系統(tǒng)組成，并在第三部分著重介紹了FAO系統(tǒng)中的通信控制部分。第四部分介紹了FAO系統(tǒng)通信方案的選擇，并在第五部分介紹了無線傳輸GSM-R的原理。FAO系統(tǒng)無人駕駛系統(tǒng)是指列車駕駛員執(zhí)行的工作完全自動化的、高度集中控制的列車運行系統(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、自動行駛、自動停車、自動開關(guān)車門、故障自動恢復(fù)等功能，并具有常規(guī)運行、降級運行、運行中斷等多種運行模式。實現(xiàn)全自動運營可以節(jié)省能源，優(yōu)化系統(tǒng)能耗和速度的合理匹配。全自動駕駛系統(tǒng)(簡稱FAO，F(xiàn)ully

3、AutomaticOperation)要求建設(shè)的城市軌道交通在互聯(lián)互通、安全、快捷、舒適性方面具有很高的水平20世紀90年代，隨著通信、控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，可以在地車之間實現(xiàn)大容量、雙向的信息傳輸，為高密度、大運量的地鐵系統(tǒng)成為真正意義上的FAO系統(tǒng)提供了可能.FAO系統(tǒng)的主要功能是地車的雙向信息傳輸和運營組織的綜合與應(yīng)急處理.車一地信息傳輸通道是列車運行自動控制系統(tǒng)的重要組成部分自動控制系統(tǒng)的車載設(shè)備完全靠從地面控制中心接受的行車控制命令進行行車，實時監(jiān)督列車的實際速度和地面允許的速度指令，當(dāng)列車速度超過地面行車限速，車載設(shè)備將實施制動，保證列車的運行安全。FAO系統(tǒng)實現(xiàn)列車的自動啟動及自

4、動運行、車站定點停車、全自動駕駛自動折返、自動出入車輛段等功能，同時對列車上乘客狀況、車廂狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)視和檢測，對列車各系統(tǒng)進行自動診斷，將列車設(shè)備狀況及故障報警信息傳送到控制中心，對各種故障和意外情況分門別類，做出處置預(yù)案。目前基于CBTC控制的FAO系統(tǒng)的典型組成下圖。3FAO中的通信控制部分在FAO系統(tǒng)中，在傳統(tǒng)軌道交通通信系統(tǒng)配置的基礎(chǔ)上，將主要增加列車上的電視監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和應(yīng)急電話系統(tǒng)，使控制中心能隨時監(jiān)控列車和旅客的情況，保證在緊急情況下能與旅客進行直接通信，并直接對列車下達控制命令，確保旅客的安全。增加的通信系統(tǒng)包括以下部分。控制中心與旅客雙向通信的廣播與對講系統(tǒng)。

5、專用的信息傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)列車車輛的狀態(tài)與控制中心的信息傳輸，主要包括公共服務(wù)信息、CCTV視頻監(jiān)視信息等。4車一地通信方案選擇在城市軌道交通領(lǐng)域，列車自動控制系統(tǒng)的車一地通信信道主要采用點式和連續(xù)式2種通信方式來實現(xiàn)列車與軌旁設(shè)備間的信息傳輸?shù)氐杰嚨男畔⒅饕橇熊囎詣臃雷o(A伸)信息，車到地的信息主要是列車動態(tài)信息(包括列車位置、速度、駕駛模式、停車保證等)和車載信號設(shè)備及列車車輛相關(guān)狀態(tài)信息等.為了實現(xiàn)精確、安全、可靠的控車目標(biāo)，要求車一地通信通道具有高可靠性、安全性和兼容性.車一地信息傳輸系統(tǒng)一般采用基于通信的多服務(wù)冗余數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(DataTrmlsmissionSystemcs)，實現(xiàn)

6、地車的雙向信息傳輸.目前，主要的CBTC系統(tǒng)實現(xiàn)車一地信息傳輸?shù)姆绞接校焊袘?yīng)環(huán)線、漏泄波導(dǎo)/漏纜、無線傳輸?shù)?無線傳輸?shù)耐ㄐ旁?.1GSM一R組成利用GSMR數(shù)字綜合移動通信平臺，結(jié)合我國鐵路發(fā)展的需求，可以建立一種基于電路交換技術(shù)的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)，來實現(xiàn)列車和地面之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸.車一地雙向數(shù)據(jù)傳輸通道建立在GSMR網(wǎng)絡(luò)與鐵路ISDN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基上.在互聯(lián)過程中，需要應(yīng)用到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互聯(lián)單元IWr（InterWorkingFunction）.鐵路的有線通信已經(jīng)比較完善，完全可以利用現(xiàn)有的有線資源GSMR+PBX,即ISDN專用自動交換機的無線/有線混合網(wǎng)，進行無線用戶（移動終端）和有

7、線用戶（固定終端）的統(tǒng)一調(diào)度指揮.利用GSMR進行無線列調(diào)組網(wǎng),可以將無線方式和有線方式結(jié)合起來完成調(diào)度通信任務(wù).我國的GSMR網(wǎng)主要由3部分組成：GSMR陸地移動網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、移動終端和固定終端.嚴舞SDNMS,秒動通館站；肌豈屋站；B&：.息鮎婷商薔;MSC5.2GSMR網(wǎng)絡(luò)與鐵路ISDN通信原理GSMR網(wǎng)絡(luò)與鐵路ISDN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)完成車一地之間數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)配置如圖5所示.網(wǎng)絡(luò)的組成主要包括：車載設(shè)備（虛線方框內(nèi)部分）、GSMR網(wǎng)絡(luò)（橢圓內(nèi)的部分）及地面控制中心（調(diào)度臺、監(jiān)測中心和定位設(shè)備等.地面控制中心各終端通過鐵路ISDN網(wǎng)絡(luò)的基本速率接口（64KbitS-1）連接到一個接入服務(wù)器，

8、接入服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的移動業(yè)務(wù)交換機（Msc）.每一路由器再通過2Mbits“的基群接入到GSMR數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都要通過MSC中的一個IWF來完成車載移動設(shè)備和地面固定設(shè)備之間的互聯(lián)5.3GSMR網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢采用GSMR無線傳輸信息的列車運行自動控制系統(tǒng)與基于軌道電路傳輸信息的系統(tǒng)相比，有突出的優(yōu)點：1）在各種列車混跑的區(qū)間，由于軌道電路信息量的局限，無法向列車傳遞軌道電路長度信息，因此，由軌道電路限定的閉塞分區(qū)通常設(shè)計成固定長度，從而根據(jù)兩列車相隔幾個閉塞分區(qū)獲得列車間的距離.而GSMR的信息量大，足以傳送前方列車的距離信息，可以構(gòu)成隨列車速度、線路參數(shù)改變的優(yōu)化列車間隔2）在使用軌道電路時，閉塞分區(qū)的長

9、度與該區(qū)段列車的最大運行速度有關(guān)隨著列車運行速度的提高或制動性能的改善，固定長度的閉塞分區(qū)限制了運輸能力的進一步提高對于無線控制系統(tǒng)來說，列車速度提高或制動性能的改善，對應(yīng)的僅是程序參數(shù)的改變，系統(tǒng)發(fā)展、完善十分簡單3）無線列車運行自動控制系統(tǒng)由于無固定的閉塞分區(qū)長度，所以對于任何類型的列車都可以提高運行速度GSMR的應(yīng)用可以進一步取消固定信號機及軌道電路，又可以節(jié)省大量的安裝、維護費用6結(jié)論FAO系統(tǒng)采用先進的通信、計算機、網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)，對列車實現(xiàn)實時、連續(xù)控制。它采用現(xiàn)代通信手段，直接面對列車，可實現(xiàn)車地間的雙向數(shù)據(jù)通信，傳輸速率快，信息量大，后續(xù)追蹤列車和控制中心可以及時獲知前行列車的確切位置，使得運行管理更加靈活，控制更為有效，更加適應(yīng)列車自動駕駛的需求。參考文獻洪翔.全自動無人駕駛系統(tǒng)中的綜合監(jiān)控系統(tǒng)J.城市軌道交通研究，2006(12):77.朱學(xué)偉.GSM-R系統(tǒng)在我國鐵路應(yīng)用狀況分析J.鐵路通信信號工程技術(shù)，2006,3