地鐵車輛全自動(dòng)無人駕駛關(guān)鍵技術(shù)

地鐵車輛全自動(dòng)無人駕駛關(guān)鍵技術(shù)摘要：全自動(dòng)無人駕駛列車與傳統(tǒng)的有人駕駛列車相比，使得全自動(dòng)化、無人干預(yù)的列車運(yùn)行模式成為了現(xiàn)實(shí)。通過智能化裝備結(jié)合新技術(shù)的應(yīng)用，整體提升車輛的自動(dòng)化水平，提高了安全可靠性，保障車輛安全運(yùn)營。同時(shí)智能化裝備的應(yīng)用也減少了運(yùn)維人員，從而降低了人力成本。本文結(jié)合新造地鐵項(xiàng)目，介紹了全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)的功能、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，針對(duì)全自動(dòng)無人駕駛列車新增系統(tǒng)及新技術(shù)的設(shè)計(jì)運(yùn)用進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞：全自動(dòng)無人駕駛優(yōu)勢(shì)新技術(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)用1前言全自動(dòng)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(chǎng)、自動(dòng)清洗、自動(dòng)行駛、自動(dòng)啟停車、自動(dòng)開關(guān)車門等功能，并具有常規(guī)運(yùn)行、降級(jí)運(yùn)行和災(zāi)害工況等多重運(yùn)行模式。智能化裝備的應(yīng)用是全自動(dòng)駕駛車輛的重要保證，通過智能化裝備的合理應(yīng)用使列車具有自診斷功能，并將診斷結(jié)果、故障信息、預(yù)警信息等發(fā)送至地面，使地面人員實(shí)時(shí)掌握車輛的健康狀態(tài)，保證車輛安全運(yùn)營。項(xiàng)目中應(yīng)用了一些智能化程度較高的系統(tǒng)，如城軌云平臺(tái)、車輛智能運(yùn)維，還有車輛配置的全方位感知技術(shù)，包括走行部監(jiān)測(cè)、弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)、蓄電池監(jiān)測(cè)等。2列車自動(dòng)化等級(jí)無人駕駛列車，是以提升軌道交通運(yùn)營安全性、服務(wù)品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)性為目的，充分利用現(xiàn)代電子、電氣、機(jī)械以及信息技術(shù)的具有高度自動(dòng)化水平的新一代城市軌道交通系統(tǒng)。國際公共交通協(xié)會(huì)將列車運(yùn)行的自動(dòng)化等級(jí)（GoA）劃分為四個(gè)等級(jí)：GOA1：為傳統(tǒng)意義上的ATP超速保護(hù)，信號(hào)系統(tǒng)只根據(jù)車輛位置確定限速，并承擔(dān)超速保護(hù)的職責(zé)。GOA2:傳統(tǒng)意義上的ATO控車運(yùn)行，信號(hào)系統(tǒng)可以根據(jù)車輛位置控制列車行駛、控制車門，但應(yīng)急事件與故障處理由司機(jī)完成。GOA3:取消傳統(tǒng)意義上的司機(jī)設(shè)置，轉(zhuǎn)而設(shè)置乘務(wù)員，信號(hào)系統(tǒng)控制車輛運(yùn)行，但由乘務(wù)員負(fù)責(zé)故障或應(yīng)急事件處理。GOA4：車上取消所有工作人員，完全由信號(hào)系統(tǒng)及地面調(diào)度控制車輛運(yùn)行及各項(xiàng)應(yīng)急事件與故障處理。新造項(xiàng)目按照GOA4等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并可以向下兼容，完全可以適應(yīng)ATP、ATO等各種模式的運(yùn)營需求。3頂層關(guān)鍵技術(shù)3.1運(yùn)營場(chǎng)景分析全自動(dòng)運(yùn)營場(chǎng)景是根據(jù)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，從運(yùn)營組織的角度出發(fā)，梳理不同場(chǎng)景下的運(yùn)營基本處置程序和注意事項(xiàng)，進(jìn)而推導(dǎo)出設(shè)備系統(tǒng)支持的需求，是建立全自動(dòng)無人駕駛列車系統(tǒng)構(gòu)架和功能的基礎(chǔ)。3.2RAMS分析RAMS分析是從項(xiàng)目初期開始，圍繞車輛可靠性、可用性、可維修性、安全性四方面，根據(jù)車輛自身及外部環(huán)境，對(duì)車輛全壽命周期內(nèi)指標(biāo)進(jìn)行分析，是提升全自動(dòng)無人駕駛列車性能和安全的重要保障。4智能設(shè)備應(yīng)用4.1城軌云平臺(tái)隨著網(wǎng)絡(luò)、虛擬化及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，云技術(shù)將更多的應(yīng)用于地鐵行業(yè)。項(xiàng)目采用了城軌云技術(shù)，承載了自動(dòng)售檢票、綜合監(jiān)控、門禁、車輛智能運(yùn)維等多個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城軌業(yè)務(wù)的集中承載、計(jì)算、存儲(chǔ)和安全網(wǎng)絡(luò)資源的分配，減少了設(shè)備數(shù)量和用房面積、提高了設(shè)備利用率。4.2車輛智能運(yùn)維車輛配置了牽引、制動(dòng)、車門、空調(diào)、主被動(dòng)障礙物監(jiān)測(cè)、走行部監(jiān)測(cè)、蓄電池監(jiān)測(cè)、專家系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)，通過車輛智能運(yùn)維平臺(tái)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的檢測(cè)及大數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、故障預(yù)警、健康評(píng)估、故障管理、數(shù)據(jù)報(bào)表等功能從而方便車輛的運(yùn)營、檢修。4.3全方位感知技術(shù)全方位感知技術(shù)主要是對(duì)車輛轉(zhuǎn)向架、弓網(wǎng)、蓄電池、能耗等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及故障診斷。列車配置走形部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、弓網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、能耗記錄系統(tǒng)等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛設(shè)備，并能將各系統(tǒng)檢測(cè)出的報(bào)警信息上傳至地面運(yùn)營人員，使故障得到及時(shí)的處置。5關(guān)鍵車輛技術(shù)5.1司機(jī)室內(nèi)飾設(shè)計(jì)配合線路開通，車輛自動(dòng)化運(yùn)營程度等級(jí)由低向高分階段進(jìn)行的實(shí)際情況，前端內(nèi)飾設(shè)計(jì)取消常規(guī)的司機(jī)室后端墻結(jié)構(gòu)，采用靈活隔斷的形式。能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)無人駕駛模式下前端與客室融為一體，乘客可以以司機(jī)視角體驗(yàn)乘車。同時(shí),能夠滿足司乘人員控車時(shí)，方便前端與客室隔開，能夠?yàn)樗境巳藛T提供一個(gè)安全、獨(dú)立的操作空間。內(nèi)飾設(shè)計(jì)整體簡(jiǎn)潔大方，座椅扶手設(shè)計(jì)符合人機(jī)工程學(xué)。取消了獨(dú)立司機(jī)室，原有司機(jī)室的部分設(shè)備裝在了客室座椅下。充分利用了客室內(nèi)有效空間的同時(shí)，抽拉的結(jié)構(gòu)方便維護(hù)維修。5.2客室照明客室照明采用節(jié)能環(huán)保的LED光源，同時(shí)具有無極調(diào)光的功能，可根據(jù)環(huán)境照度自動(dòng)調(diào)節(jié)客室燈具的功率，確?？褪覂?nèi)照度始終保持變。雙色溫光源可以根據(jù)不同的季節(jié)改變客室照明的冷暖色調(diào)，為乘客提供了舒適的乘車環(huán)境。燈具接口設(shè)計(jì)能夠兼顧有人駕駛和無人駕駛兩種工況，使得照明系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)兩側(cè)燈帶統(tǒng)一開關(guān)統(tǒng)一調(diào)光的功能又能實(shí)現(xiàn)司乘人員上車操作時(shí)，進(jìn)入前端這部分燈具實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。5.3智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為保證全自動(dòng)無人駕駛列車安全運(yùn)營，轉(zhuǎn)向架安裝走行部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)向架的軸箱、齒輪箱、電機(jī)、輪對(duì)踏面、輪軌狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過對(duì)以上關(guān)鍵部件的沖擊、振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，對(duì)隱患趨勢(shì)進(jìn)行分析、挖掘，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息，對(duì)故障進(jìn)行分級(jí)報(bào)警，并及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理，保證車輛安全運(yùn)行。同時(shí)向車輛檢修人員提供準(zhǔn)確的故障信息，為地鐵公司制定維修策略提供了科學(xué)依據(jù)，延長部件使用壽命，降低車輛運(yùn)維成本。其他智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括障礙物檢測(cè)系統(tǒng)、弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、脫軌檢測(cè)系統(tǒng)、蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。6結(jié)束語地鐵車輛全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)利用現(xiàn)代通信、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)，全面提升軌道交通的可靠性、安全性、可用性、可維護(hù)性，提高運(yùn)行效率及整體自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的最佳化運(yùn)行，代表未來軌道交通技術(shù)的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)[1]劉亞寧李梁.李亙無人駕駛與有人駕駛地鐵列車結(jié)構(gòu)和功能差異分析[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，