全自动无人驾驶地铁功能分析及故障应对
发表时间：2020-06-19T09:52:56.270Z 来源：《基层建设》2020年第6期作者：曹泽乾
[导读] 摘要：随着我国科技水平的进步，目前已被广泛应用到生活中。
中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000
摘要：随着我国科技水平的进步，目前已被广泛应用到生活中。针对全自动无人驾驶场景，提出远程唤醒、远程限制驾驶模式、自动洗车、蠕动模式、车门／站台门对位隔离以及计轴故障复位确认等新功能需求，可为后续线路的建设、信号系统设计以及运营指导提供参考和借鉴。 引言
为提升运营服务水平，以增强系统装备功能和性能为目的的新一代城市轨道交通全自动运行系统，是城市轨道交通技术发展的趋势。技术先进、性能稳定、效率优先的全自动运行系统具有更高的系统集中度、更为复杂的运行场景和更高的服务要求，其运营管理需要快速、高效地获取信息和作出决策判断。随着全自动无人驾驶系统的发展，轨道交通跨专业系统集成趋势愈发明显。除了与列车运行相关的车辆
、信号、通信等系统，电力、机电、环境、乘客相关系统都逐步被集成在一起。复杂度的提升，造成轨道交通运营维保管理能力跟不上运营网络的快速扩展，这在全球范围内也属于新的巨大挑战。
1试验线全自动运行系统设计方案
无人驾驶系统1.1控制中心
控制中心工程包括控制中心UPS(不间断电源)供电、设备分线柜和调度室设备安装。控制中心设置信号系统专用设备分线柜和公用设备分线柜。公用设备包括站台信号机、有线骨干环网、站台安全门、远程视频监控、站台紧急停车按钮(PESB)、工作人员作业防护开关(SPKS)、扣车和折返按钮等。 1.2通信系统
在线路上布设光纤骨干网，提供给通信信号、综合监控、站台电气设备等系统使用。构建3套环网，其中信号系统由2套冗余的工业环网及综合承载网组成，负责通信、监控、PIS(乘客信息系统)等系统的传输业务。无线网络采用2．4GWi-Fi和1．8GLTE制式，分别使用板状天线和漏缆进行发射，轨旁设备布置。LTE通信设备主要由室外的ＲＲU(射频拉远单元)和室内的BBU(基带处理单元)组成，暂不考虑共享使用。每个轨旁通信柜安装2台主干网交换机，分别采用A、B路电源供电，对应连接A、B环网。无线AP(无线接入点)供电采用一路电源。AP设备一般使用冗余的A、B网收发数据，射频信号通过合路器连接天线，按单组天线可由3套AP共享进行设计。
1.3系统架构
一体化智能运控系统的系统架构。它是以全自动无人驾驶为核心，融合ATS、PSCADA、BAS等系统，集成火灾报警系统FAS、专业无线系统RC、乘客信息系统PIS、PA、CCTV等与行车指挥密切相关的专业子系统（含车载TCMS），利用大数据、云计算和智能分析技术，对车、电、机务等专业设备进行统一监督管理，对设备进行全生命周期的维护管理，客户端／服务端使用统一平台深度集成，基于统一平台（通信＋数据）支撑各业务功能集成和联动界面，即以行车为核心的一体化智能运控系统方案，实现轨道交通运营维护的自动化和智能化，实现系统、环境、人之间的良性互动。
2全自动无人驾驶场景的新功能需求
2.1远程限制驾驶模式
远程限制驾驶模式（RSRM）的应用场景：由于某些原因列车丢失定位，或者车载控制器重启，并与轨旁设备通信正常的情况下，由控制中心调度通过ATS对该列车进行远程限制驾驶模式选择。有人驾驶项目遇到以上情况，通常需要司机在无ATP防护的情况下，手动驾驶运行一段距离重新获得定位。远程限制驾驶模式的功能需求：轨旁区域控制器（ZC）对列车进行一段距离的安全防护，在该段距离内，列车以远程限制驾驶模式运行，在重新获得定位后，列车将自动恢复为无人驾驶模式（FAM）。为了保证安全，在授权使用远程限制驾驶模式时，信号系统需要确认前方授权范围内的进路是否空闲，
信号是否开放。
2.2蠕动模式
蠕动模式（Creep模式）为发生ATO子系统故障、车辆网络故障、车辆与信号车载控制器通信故障等时的应急模式。有人驾驶项目中，发生以上故障时通常由司机本地处置。全自动无人驾驶场景中，当列车发生以上故障时，将向信号系统发出告警，控制中心调度员确认授权后，信号系统启动蠕动模式，在信号系统控制下，列车将以信号限速运行至下一站，当列车速度接近车辆限速时，车辆给出报警提示。蠕动模式适用场景和执行流程如图1所示。
图1 蠕动模式适用场景和执行流程图
2.3本地车门／站台门联动开关
正常情况下列车到站后，自动进行车门／站台门联动开关控制。在某些情况下，UTO运营需要在本地进行车门／站台门联动开关。目前站台门系统可以通过站台门就地控制盘（PSL）进行站台门的开关，但无法实现站台门和车门的联动开关。为此，可以通过在站台PSL 上增设“车门／站台门联动开”和“车门／站台门联动关”2个按钮来实现车门／站台门联动开关。从安全性的角度考虑，该功能仅适
用于列车在站台停准、停稳的情况，并且该按钮应具有防止误触发的功能。
2.4对设备系统的更高要求
全自动无人驾驶线路相对于传统的有人驾驶线路，其自动化程度大为提高，从运营及维护的角度来看，表现为如下3方面。1）高度自
动化。全自动无人驾驶对系统设备的自动化、效率和可靠性提出了更高的要求，传统的基于简单信息的人工管理方式容易出错，效率较低，已成为全自动运行系统的短板。因此，需采用自动调度、自动控制、大客流管理、障碍物识别、自动故障应对、车场自动管理等技术手段，在保障列车行驶安全的情况下，提高全自动无人驾驶线路的自动化作业水平，大幅度提高系统的作业效率，减少人为因素对列车运营的影响，提高对乘客的服务质量。2）高度安全化。传统的人工调度和设备监控加司机控车的方式，在故障及应急情况下主要依靠人工来保证安全，全自动无人驾驶转变为依靠技术手段来保证安全。此时若采用人工调度和设备监控加系统驾驶列车的方式，无法充分地发挥全自动无人驾驶的优势，系统本来的高安全等级也因为人工的介入而降低，瓶颈显而易见。3）控制管理和维护高度集中化。全自动无人驾驶高度集中化的运营管理模式，带来了调度指挥职能的变化，控制中心扩展了车辆调度和乘客调度指挥的职责，人员需求也由“专业分工”变成“多职能队伍”。这些变化对运营管理和设备维护都提出了很高的要求，应由相配套的集成化协同运控系统提供便捷操作，提供系统间的联动功能，从而减轻中心调度、多职能队伍的劳动强度，从整体上提升运营管理和服务的水平。
结语
创新发展是城市轨道交通发展的驱动因素，是新时期我国城市轨道交通技术与管理的根本支撑。随着全国范围内全自动无人驾驶系统规划建设，轨道交通技术发展迎来新的建设时机。轨道交通系统中行车指挥与综合监控，由传统分立、接口信息交互、界面集成、后台服务集成，逐步过渡至更加紧密的结合关系。一体化智能运控系统实现在无人驾驶模式下，中心级以行车指挥为核心的智能调度，车站级以车站设备管理为核心的智能监控，能够满足轨道交通重载、高密度运输的需求。
参考文献
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