城市轨道交通无人驾驶的关键技术特点分析.docx

城市轨道交通无人驾驶的关键技术特点分析 【摘 要】随着城市轨道交通的飞速发展，与之相关的配套技术也日新月异。尤其是一线城市，为了应对庞大的客流量，不得不加快新线建设并增加重要线路发车频度，由此带来的从列车司机到站务、乘务人员都需要大量增加，给运营带来了显著的成本增加；并且随着发车频度增加，给之前依赖人工作业的环节也带来了很大的挑战，长期高频度重复作业易引起疲劳并酿成事故。因此，以全自动化代替人工的无人驾驶技术成了城市轨道交通发展的热门话题。 【关键词】城市轨道；交通无人驾驶；关键技术；特点分析 一、城市轨道交通无人驾驶系统的功能特点 （1）自动控制列车运行，包括自动休眠唤醒、联合自检、行车对准、障碍物检测、门监控、折返、远程报警监督排障、编组改变、救援配合等，涵盖了行车工作的方方面面，有利于提升车辆整体的机电一体化、智能化水平。 （2）兼顾了效率、舒适、节能，可根据计划时刻表自动调整线路上列车走行时间、运行间隔；牵引制动时由计算机控制冲击率，并能减少不必要的加减速操作，减少能耗损失。根据既定计划、历史客流时空分布甚至大客流预警、实时断面客流变化等信息，可以自动生成开行方案调整建议，甚至自动调整开行班次及运行间隔，及时疏散乘客或减少空车走行。 （3）车辆、信号、通信各专业结合更加紧密，可以建立集成各子系统、使各子系统密切配合的综合监控系统（ISCS），通过ISCS协调各个子系统协调配合完成设备故障处理、列车救援等工作。网络化运营时，通过全网控制中心（COCC）与各线路ISCS配合完成复杂的、人工难以协调的自动化网络运营功能。 （4）提供各类人机监控界面与接口，正常自动运行时，自动向运营人员、维护人员、乘客提供各种信息，这些信息同时可供相关人员随时调用查看；发生异常时，系统执行安全反应并清晰明了地提供报警及其影响级别，自动定位或辅助人工定位问题所在，并提供人工干预的操作接口。 二、城市轨道交通无人驾驶系统的关键问题 （1）列控系统是安全苛求系统。在无人驾驶系统中，列控系统设备承担的功能多，安全责任范围大，有些场景、风险是有人驾驶系统由人承担的。这需要通过合理的安全分析解决或缓解相关的安全风险，如：线路设计时提供封闭、安全的行车环境；同时也要通过故障-安全的理念设计安全系统，充分利用传感器、各种监控手段防范安全隐患。 （2）无人驾驶系统设备故障或突发紧急事件时，因为只有较少的人工参与，一方面对系统设备提出了较高的RAMS（可靠性、可用性、可维护性、安全性）要求，同时也要具备支持远程监控、快速处理故障的功能；另一方面在设计、场景分析、应急预案上也要有预见性地充分把握。尤其是在设备故障或救援时，设计的预案需充分考虑乘客的各类特点及不确定因素，人身安全是首要考虑要素。 （3）无人驾?系统一般采用CBTC（基于通信的列车控制）移动闭塞制式，网络连接的健壮性是系统可用性的关键之一，尤其是需要多系统配合的作业，网络的健全是实现功能完整的基础。 （4）无人驾驶系统对既有人工管理方式是变革性的，对项目的建设、组织工作提出了新的挑战，要合理吸收国内外成熟项目案例的规划、建设、运营经验，结合国内城市的特殊、极端场景科学合理地规划和设计，这样才能有效提升无人驾驶系统的整体运营管理水平。 （5）无人驾驶系统对城市轨道交通系统自动化水平的提升是全方位的，仅仅将眼光放在靠系统取代司机操作的层面是没有前景的，不能墨守有人系统的理念而拒绝创新。如何用自动化、智能化思路解决运营、客流、维修、灾害应急等问题，如何通过大数据、人工智能等技术协助处理运营策略问题，如何为包括乘客在内的每个轨道交通运营的参与者提供更加便捷、舒适的服务，将是无人驾驶系统未来的发展方向。 三、无人驾驶技术的挑战 （一）在线检测监测 除了对运行周期内车辆运行状态的监测，各个系统（信号系统、通信系统、PAS、环境与设备监控系统、火灾报警系统、自动售检票系统、PIS等）还要进行自身故障的处理及解决。无人驾驶系统还需要着重考虑障碍物检测，以及检测后的处理方式。尤其是，目前业界障碍物检测主要依据接触式，还没有很好的非接触式障碍物检测手段，一旦遇到障碍物就会导致紧急制动。这将会大大降低无人驾驶的效率。此外，还要考虑烟火检测及应对措施，考虑反恐防暴监测及应对措施，考虑异物入侵监测及应对措施，以保证无人驾驶系统有序运营。 （二）车辆自动连挂 当遇到紧急事故列车抛锚时，必须实施应急救援。而应急救援时，抛锚列车要与救援车辆实现连挂，手动连挂的效率比较低，而且实施起来有一定的作业危险性；自动连挂就成了比较好的选择，但是如何在列车到达救援现场后，实现一次性自动连挂成功，也是技术上的一个挑战。业界已有的自动连挂基本都是有条件的，比如在特定区段要求都是通信列车，并且同向运行、车门都是关好锁闭状态等。如何减少限制条件，在列车遇到故障抛锚时尽快实施救援也是一个需要探讨解决的问题。 （三）运营中的紧急事故处理 在运营过程中，一旦遇到突发事故，尤其是车内的事故，比如列车紧急制动按钮在运行区间内被乘客恶意触发，在UTO模式下列车上如果没有相关人员维护，将会带来很大的潜在威胁。这就需要运营管理团队考虑如何解决诸如此类问题。另外，在遇到不遵守地铁运营规则的事例时，如在列车关门瞬间乘客或物件抢入卡在列车门或者站台屏蔽门中间，从而影响列车自动化运行的，这也需要站务人员作处理，要在不额外增加人员配置的条件下防患于未然。 四、结语 虽然无人驾驶技术在信号系统以及其他技术方面仍面临一些挑战，特别对中国一线城市来讲，高峰期地铁客流量极大，发车频度非常高，不能容许有任何问题产生，但随着行业技术进步、地铁所有