地铁无人驾驶系统关键技术探讨.doc

地铁无人驾驶系统及关注的主要问题1 11 地铁无人驾驶系统地铁无人驾驶系统及关注的主要问题及关注的主要问题 2008 年年 7 月月 16 日日 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题2 11 目录 1简介简介 3 2基于基于 CBTC 的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式 的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式 3 3相比传统的相比传统的 CBTC 有人驾驶系统 无人驾驶系统有其特定的功能有人驾驶系统 无人驾驶系统有其特定的功能 4 3 1列车的自动唤醒和休眠 4 3 1 1唤醒 4 3 1 2休眠 4 3 2驾驶室的自动切换功能 4 3 3车门 屏蔽门控制功能 4 3 3 1屏蔽门故障应对 5 3 3 2列车门故障应对 5 3 3 3人工开 关门 5 3 4站台停车位置调整 5 3 5蠕动模式 6 3 6强制有人驾驶模式 ATPM 6 4关注的主要问题关注的主要问题 6 4 1相比于传统的停车场功能 无人驾驶系统需要对停车场实现全自动停车场的管理功能 6 4 2相比于传统的有人驾驶系统 无人驾驶系统一般需要考虑以下几个方面活动 7 4 2 1在列车上需配备以下系统应用于无人驾驶 7 4 2 2在车站将需配备以下系统应用于无人驾驶 9 4 3救援模式 10 4 3 1列车可移动 10 4 3 2列车不可移动 10 4 4工作人员的防护 11 4 5运营方案以及其它辅助支持系统的研究 11 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题3 11 1简介简介 无人驾驶系统是将列车驾驶员执行的工作完全自动化的 高度集中控制的列车控制系统 无人驾驶系统具备列车自动唤醒启动和休眠 自动出入停车场 自动清洗 自动运行 自动停 车 自动控制车门上下客等功能 并具有正常运营 降级运营等运营模式 无人驾驶系统在世界上多个城市的轨道交通中得到了应用 并成功应用于大运量轨道交通 中 哥本哈根 巴黎 温哥华 新加坡等城市的无人驾驶系统已投入运营 目前国外也有越来 越多的城市在建设无人驾驶系统 无人驾驶系统是一项成熟的技术 在设计 施工 车辆与机 电设备及系统集成等方面均已取得丰富经验 无人驾驶系统代表了目前轨道交通现代化的最先进技术 它不仅提高了列车运行的安全性 能 而且与传统地铁相比 其系统的旅行速度大约提高了 10 在交通服务的供给方面具有 很强的适应性和灵活性 有效保证了运营的准点性和舒适性 极大地改善了交通系统的服务质 量 作为先进的客运交通系统 将引导现代城市轨道交通发展趋势 2基于基于 CBTC 的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式 的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式 AM 模式 无人驾驶模式 AMC 模式 有人自动驾驶模式 传统的 CBTC 系统自动驾驶模式 同一阶段 AM 和 AMC 只有一个有效 人工驾驶模式 ATPM RM 和 BY 旁路模式 蠕动模式 AM 模式 在正常运营条件下 所有列车将运行在无人自动驾驶模式下 AMC 控制模式 该模式是完全自动模式但是车上有司机 ATP 和 ATO 完成与 AM 模式中相同的功能 唯一的区别在于 当 ATO 收到发车命令准备触发时 ATO 在 DDU 上显示一个告警信息 通知司机按压驾驶台上的启动按钮 人工驾驶模式 由司机人工驾驶列车运行 在人工模式下 当 DDU 上出现准备好的指示后 由驾驶 员执行相应的操作 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题4 11 蠕动模式的控制 只有当正线区间运行的列车 在 AM 模式下 列车的牵引 制动信号控制均出现故障时 进行蠕动模式 CPM 列车停车后才能启动 CPM OCC 操作员应确认并人工启动 CPM 模式 在该模式下 列车的运行速度小于 20 kph 且牵引 制动通过列车线路控制 由 ATP 对 CPM 模式下的列车运行速度进行监控并在超速 时应用紧急制动 3相比相比传统的传统的 CBTC 有人驾驶系统 无人驾驶系统有其特定的功能有人驾驶系统 无人驾驶系统有其特定的功能 3 1列车的自动唤醒和休眠列车的自动唤醒和休眠 3 1 1 唤醒唤醒 每天运营开始前或插入列车时 根据时刻表 信号系统给每列列车自动分配识别号 当两 端的驾驶室都选择 AM 模式 在其它模式下 需人工触发唤醒程序 在即将接近列车发车时 ATS 将自动给列车发送唤醒指令 列车接收到唤醒指令后 将执行车载各子系统的启动 自检 和静态测试 所有唤醒程序结束 TMS 将向信号系统报告列车状态 成功或是故障代码序列 列 车的唤醒过程及唤醒工况 如果唤醒不成功 将给 OCC 调度员提示相应的故障信息 如果列 车唤醒成功 则列车可以插入运营 等待信号系统发送新的指令 在任何时候 OCC 调度员可远程人工唤醒列车 3 1 2 休眠休眠 根据时刻表 列车服务行程结束后 列车驶入停车场库线或正线存车线并停稳后 为了节 省能源和保养设备 系统将自动启动休眠程序 在休眠前 信号系统将给车辆维护系统发送提 示信息 使其确认是否需下载车辆维护信息 在给定时间后 车辆关闭相应的车载子系统 进 入休眠状态 仅保持唤醒部分设备持续工作 3 2驾驶室的自动切换功能驾驶室的自动切换功能 在列车折返时 应根据移动授权的方向 自动确定运行方向 并自动激活 关闭相应的驾驶 端 实现驾驶室的转换 驾驶室的转换不能引起任何数据的丢失 如列车门的状态 控制数据 列车的状态等 列车在站台进行驾驶端转换时 车门和屏蔽门保持开启状态 列车在折返线等非站台区进 行驾驶端转换时 车门保持关闭状态 3 3车门车门 屏蔽门控制功能屏蔽门控制功能 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题5 11 除了传统的系统车门 屏蔽门控制 如联动 开 关门外 还有以下应用于无人驾驶系统 的故障应对功能和人工介入操作 3 3 1 屏蔽门故障应对屏蔽门故障应对 对于个别的屏蔽门故障 应人工将故障屏蔽门关闭并锁定 屏蔽门系统应向信号系统报告 被锁定的屏蔽门的位置 包括站台号或门编号 在列车到达该站台前 信号系统将故障屏蔽 门的位置发送给列车 列车将电气隔离对应的车门 使其在该站停站时不参与开 关门动作 同时车载广播通知系统通知乘客 3 3 2 列车门故障应对列车门故障应对 对于个别车门开门故障 车辆应自动将故障车门关闭并锁定 对于车门关门故障 应人工 将故障车门关闭并锁定 车辆应向信号系统报告被锁定的车门的位置 门编号 在门故障的 列车到达每个车站前 信号系统向该站的屏蔽门系统发送相关信息 由屏蔽门系统电气隔离相 对应的屏蔽门 使其在该列车停站时不参与开 关门动作 同时通过车载广播系统通知乘客 3 3 3 人工开人工开 关门 关门 在列车停站期间 可通过 ATS 工作站 屏蔽门站台控制盒内的开关 来人工开 关车门 屏蔽门 主要应对人工清除车门或屏蔽门所夹物体 或是不明原因的车门 屏蔽门动作不正常 情况 信号联锁系统接收人工开 关车门 屏蔽门命令 屏蔽门不直接接收该命令 与屏蔽 门没有接口 并检查开 关门条件成立后 才可向车辆 通过车载 ATC 屏蔽门发送该命 令 3 4站台停车位置调整站台停车位置调整 信号系统将控制正线服务的列车执行预设的停站程序 除非信号系统发出跳停的命令 否 则列车会在每个站都停车 当列车未停在规定的停车点 500mm 内时 ATO 将自动进行站停位置调整 若列车没完 全驶入站台停车 ATO 系统将再次启动列车缓慢跳跃式调整 jog 前进 直至对位 若列车越过 了站台但不超过 5 米的范围内 列车同样缓慢跳跃式调整后退来对位站台 若列车越过站台超过 5 米限制或在给定次数之内还是未停准 则列车将直接自动启动驶到 下一个车站 如果前方进路允许 而跳停本站 并生成一个警告发送至 OCC 同时启动广播 向列车上的旅客播送通知 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题6 11 3 5蠕动模式蠕动模式 当列车运行在正线区间时 通过 ATO 发送的牵引 制动均故障 将采用蠕动 CPM 模式 控制中心的行车调度员将确认并人工启动蠕动模式 在该模式下 列车以低于 20km 速度行使 牵引 制动通过列车数据线控制 在 CPM 模式下 ATP 将保持监督列车速度 超速时将启动紧 急制动 蠕动模式只能在列车停车后才会启动 当列车在行进过程中误启动蠕动模式 如果信号 车辆控制线有效 车辆应不考虑蠕动模式 控制 并向行车调度员发送告警 当列车进入站台停车后 司机上车 人工驾驶列车对位停车 引导乘客上下车 3 6强制有人驾驶模式 强制有人驾驶模式 ATPM OCC 调度员可以通过工作站设置对特定区段或特定列车强制执行 ATPM 模式 取消其无 人驾驶模式 AM 特定的区段必须自站台边缘开始 列车停在该区段前的车站站台时被强 制进入 ATPM 模式 对于特定的列车 强制 ATPM 模式应使列车保持停止状态 对于强制的 ATPM 区段 OCC 调度员可以要求复位 对于强制 ATPM 的列车 需由司机人工复位 4待讨论的课题待讨论的课题 4 1相比于传统的停车场功能 无人驾驶系统需要对停车场实现全自动停车场的管理功能相比于传统的停车场功能 无人驾驶系统需要对停车场实现全自动停车场的管理功能 为了实现全线无人驾驶的需要 需配置全自动停车场 列车运行有 ATP 防护 全自动运 行区域列车能以 AM 方式运行 整个停车场纳入信号系统监控 正线服务的列车自 唤醒 至 休眠 须全部纳入时刻表管理与 控制 停车场 ATC 系统功能与正线一致 停车场区域列车限速为 20km h 停车线停车时 保证 列车间或列车至车挡的距离不大于 3m 全自动运行停车区域被分成若干防护分区 各防护分区入口须设 SPKS 开关 停车场信号 系统须为各分区建立逻辑防护 当 SPKS 被激活时 该区域被封锁 禁止该分区的列车移动 该分区也不能接 发车或调车 在正常情况下 在停车场全自动运行区域内 列车自动运行 OCC 调度员或本地调度员 也可人工介入指挥列车运行 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题7 11 停车场进路命令应由信号系统自动生成 调度人员通过停车场工作站 为每一运营服务周 期确定列车 建立列车与时刻表的对应关系 根据确定的规则 时刻表应触发列车 唤醒 同 样时刻表也应适时触发该车的出场进路 停车场信号系统根据进路命令 为列车建立进路 并 将移动授权传送到车载 ATC 车载 ATC 根据移动授权 由时刻表出场时间触发列车启动 调度员应预先为停止正线服务的每一列车人工或是由 ATS 系统根据下一个列车计划 自 动确定列车的存放点 并存入列车号与存放点对应表中 当处于 停止正线服务 工况的列车运 行到预定的转换轨时 ATS 根据列车号自动触发进路 列车须能直接运行到指定的存车点 4 2相比于传统的有人驾驶系统 无人驾驶系统一般需要考虑以下几个方面活动相比于传统的有人驾驶系统 无人驾驶系统一般需要考虑以下几个方面活动 配备综合监控系统 ISCS 将车站内所有影响到行车作业或安全相关的子系统信息集成到 OCC 综合处理系统显示 方便 OCC 操作员对于全线及各车站的调度指挥 4 2 1 在列车上在列车上必须配备以下主要系统应用必须配备以下主要系统应用于无人驾驶 于无人驾驶 列车上配备有火 烟雾检测器 车载乘客广播信息设备 在 AM 模式下时 播放计划的乘客通知 在人工模式下 驾驶员可以现场进行广播 OCC 操作员也可从 AV 控制台进 行人工广播 乘客对讲系统 对讲设备由乘客按下位于车门位置的乘客呼叫按钮激活或由紧急 手柄激活 乘客对讲系统允许乘客请求与 OCC 操作员的通信 车载 CCTV 摄像机 每节车厢内设 2 4 台固定式摄像机 监视车厢内的情况 车头 尾各设 1 台固定式摄像机 监视车厢外的情况 提供轨道和隧道内的 图像 为紧急疏散或列车故障时提供隧道信息 视频图象信息通过专用的无线通道送给 OCC 或备用 OCC 列车紧急逃生门 每个驾驶室配备有紧急逃生门 以供在紧急事件时乘客逃生 当列车因故障 停在隧道里时 不能通过另一列列车及时救援时 可通过列车紧急逃生门执 行乘客疏散 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题8 11 4 2 2 在车站将需配备以下系统应用于无人驾驶 在车站将需配备以下系统应用于无人驾驶 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题9 11 4 2 2 1 车站广播车站广播 OCC 操作员可以通过选择乘客呼叫点或电梯的广播使用 选择呼叫 命令 OCC 广播 运营信息或紧急信息 该信息由 OCC 的操作员生成或从预录的信息清单中选 择 OCC 操作员选择通过 选择目的地 命令 可以向一个或多个车站广播该信息 4 2 2 2 乘客导乘 乘客导乘 PIS 车站站台乘客指示信息可以显示后续四辆列车的发车时间及后续列车的目的地 引导乘客 4 2 2 3 屏蔽门屏蔽门 根据需要站台每侧安装适量的和列车精确对位停车点相对列车各车门的屏蔽门 屏蔽门和 列车车门的开关同步 当其中一扇或几扇屏蔽门 极少会同时发生 故障而无法打开时 故障信息通过信号系统 送给车载系统 列车在进站停车时可以将相对应的列车门保持关闭 同样的 当列车门故障而 无法开启时 屏蔽门锁闭相对应的门 以避免给乘客带来误导和伤害 地铁无人驾驶系统及关注的主要问题10 11 屏蔽门系统在站台的两头分别安装了手动控制设备 在紧急情况时可以人工控制屏蔽门的 开关 或隔离屏蔽门系统 屏蔽门系统安装了紧急逃生门 从轨道侧可以人工推开 从站台侧站台值班员使用专用钥 匙可以人工开启 4 2 2 4 视频监控 视频监控 CCTV 系统 系统 车站监控采用基于 IP 的数字视频监控系统 监视站厅 站台信息 并将信息传送给 OCC 或备用 OCC 系统操作员 4 3救援救援模式模式 当列车因故障停在隧道里时 需采取相应的救援措施 4 3 1 列车可移动列车可移动 如果车上有多职能工作人员 由其人工驾驶列车到最近站台 疏散乘客 如果车上没有多职能工作人员 需派遣司机到车上 人工驾驶列车到最近站台 疏散乘客 4 3 2 列车不可移动列车不可移动 该故障列车可以通过与一列救援车辆或另一列列车联挂