城市轨道交通全自动无人驾驶系统分析与探讨

张天白 吕高腾 赵云

摘 要：如今，城市的经济、科技等快速发展，城市交通中轨道交通成为重要的内容，全自动无人驾驶列车将是发展的重点内容，本文主要就城市轨道交通全自动无人驾驶的情况进行分析，明确国内外的无人驾驶技术应用情况，指出城市轨道交通全自动无人驾驶的关键技术。

关键词：城市轨道交通 全自动 无人驾驶 系统

中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0009-02

近些年来，城市轨道交通系统建设逐渐兴起，城市轨道交通系统技术也呈现出新的发展形势，为使城市轨道交通实现网络化的发展，提高城市轨道交通系统的运行以及自动化水平，与国际先进的城市轨道交通系统有效衔接，全面推进全自动无人驾驶技术，更好地为城市交通行业发展提供服务。

1 城市轨道交通全自动无人驾驶技术效益分析

1.1 全寿命周期成本经济分析

首先能够使建设成本降低，提高运行效率。使用无人驾驶技术能够使运能增加，相比于扩大列车编组等方法，这种急速措施可以运用较低的投资获得更加理想的效果。对车辆进行科学的编组，缩短行车间隔，使系统的输送能力水平得到提升，以满足线路的客流需要。同时还能够留出运能储备的空间，是一种比较理想的方式。使用全自动无人驾驶技术能够使列车停站和折返的时间缩短，使行车速度得到提升，让乘客快速的被送到位置，也使汽车辆周转加速，减少备用车，使配车数量减少。通过分析，无人驾驶技术能够节省5%～6%左右车辆[1]。虽然城市轨道交通使用全自动无人驾驶技术在机电系统方面的投资会增加，但是对于整个交通系统而言，建设成本是减少的。

其次可以减少定员，使运营成本减少。利用全自动无人驾驶技术由于正线不需要配备列车司机等，因此运营的定员会减少，因此管理培训工作也能够简化。运用这种驾驶模式可以精简操作层面，提高管理效率，使运营管理水平得到提升。使用无人驾驶技术，利用监控方法结合客流的实际变化情况对车辆的运行计划进行调整，使在线运营车辆数量增多或者是减少，科学的分布各时段运能，适应客流分布曲线，减少空车运行的情况。使运营成本减少，也降低车辆检修工作量。

1.2 全自动无人驾驶技术综合效益分析

无人驾驶系统能够将行车过程中的安全、乘客安全以及运营人员安全等得到保障，使车辆运行过程中出现的各种正常或者异常情况得到自动化的安全防护。全自动无人驾驶系统的车辆控制、通信网络设备等都是使用冗余技术配置，做到主、备系统的“无缝”切换[2]，提高车辆自检的能力水平，使车辆能够连续正常运行，使监控以及站台门系统等更加适用、可靠。

无人驾驶设备使用ATC系统，能够自动化的调整车辆连续速度曲线控制，使自动行车能够准时、平稳的运行，利用车辆上的视频监控以及紧急对讲等功能使应急处理能力得到强化。此外无人驾驶系统还能够将司机从重复作业中解放出来，配备乘务人员，使系统自动化水平得到提升，强化设备自身诊断和运营维护功能，减少运营人员的劳动强度。

2 城市轨道交通全自动无人驾驶关键技术分析

城市轨道交通全自动无人驾驶系统由于是没有司机的，需要交通运营系统履行司机的职能，相关系统相互配合保证功能的顺利实现。这就需要信号系统与关系系统之间的接口增多，使信息得到有效的传递，并应对不同场景的需要。并且使用无人驾驶系统，对于停车场、数据通信系统、监控系统等也提出了较为严格的要求[3]。

2.1 接口设计

信号系统与洗车机接口是利用连锁子系统进行连接的，使信号系统能够有效的控制洗机车，使自动化的洗车功能顺利实现。信号系统与有线广播系统连接，使控制中心与车辆之间能够实现无障碍的信息传送，如果车辆出现异常，可以通过有线广播系统通知乘客。单扇车门出现故障问题，信号系统能够与车辆、站台屏蔽门等控制设备接口，保证单扇门隔离功能顺利实现。信号系统与车辆上车门、牵引以及制动系统相连接。信号系统还需要与逃生门有效的连接，遇到紧急时刻能够自动触发逃生门。障碍物检测接口通过连锁与信号系实现信息的交互，车载设备与远程唤醒模块相连接。

2.2 停车场设计

要进行无人驾驶，就需要有自动化的停车场，实现全自动化的需要。自动化的停车场需要结合需要形成不同的防护区，防护区之间需要有门禁系统，组好隔离工作，自动化停车场中的自动化运行区与人工运行区之间也需要做好隔离工作，通过门禁系统互通。同时需要增加连锁子系统与车库门接口，增加连锁与门禁系统接口。

2.3 视频监控与分析系统

传统电视以及车内监控是有限制的，只能对站厅、出入口以及站台等乘客进行监控，虽然车内有监控，但是信息传输会受到多种因素的影响，需要通过非实时的方法进行沟通。而使用全自动无人驾驶系统可以建立全方位、全线无盲区实时监控系统，对站台、停车场以及车辆内部等进行全面的监控，完善综合监控系统、信号系统、视频监控系统等联动机制，如果出现异常关键问题，信号系统能够对紧急停车进行控制，报警信息可以利用联动机制将信息传递给视频监控系统，快速找到预警的位置，如站台屏蔽门没有关闭等，可以结合现场图像让中心调度采取有效的措施与工作人员配合解决问题。

完善视频分析系统，传统的视频系统主要是客流量进行分析统计，检测障碍物，对警戒线报警进行分析，判断视频分析行为。同时视频分析能够了解车站的客流量信息，尤其是多条线路交换的换乘站。但是目前还没有合适的方法获得单个站台的客流量问题，使用视频分析系统对客流进行统计，能够避免无人驾驶线路遇到较大客流拥堵导致车门不能关闭的情况。其他分析功能也是如此，通过视频分析能够了解不同线路中的情况，并将获得的信息传递给控制中心，与信号系统有效联动，暂停车辆运行，解决问题后再行车。

2.4 通信系统

利用长期演进系统对列控数据进行传输，通过1.8 GHz的专网频段避免通信被干扰，提高其可靠性，此外使用20 MHz载波频率配置使车辆有足够的无线通道[4]，满足乘客信息系统、车内监控带宽需要等。建立双LTE通信网备份机制，如果一张通信网络出现问题，另一张网络能够实现无缝切换，两张网络相互备份，加之每张网都有A、B网，B网可以冗余备份A网的CBTC信息[5]，车内监控后上行带宽要比下行高，D（时分）-LTE支持上下行不对称的时隙配置，结合业务需要对上下行通道灵活配置。

3 结语

城市轨道交通全自动化驾驶技术是先进的技术手段，在国内外有着很好的应用，并逐步走向成熟。隨着技术革命的推进与发展，城市轨道交通全自动化驾驶技术也加入了很多车辆、信号以及运营方面的技术，我国的城市轨道交通需要把握住机遇，利用城市轨道交通全自动化驾驶系统对技术进行分析，积累经验并将相关经验进行分享交流，为今后城市轨道交通全自动化驾驶系统的建设提供技术性的支持。在今后的城市轨道交通全自动化驾驶系统中应积极研究与开发，实现智能化的交通系统研究，使城市轨道交通全自动化驾驶系统得到全面的升级与推广应用。

参考文献

[1] 王寅.我国城市轨道交通应用全自动无人驾驶系统的探讨[J].中国工程咨询，2017（2）：21-22.

[2] 武长海.城市轨道全自动无人驾驶技术应用探讨[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（5）：54-58.

[3] 娄琦.旅客自动运输系统（APM）全自动驾驶应用解析[J]. 城市轨道交通研究，2016，19（S2）：16-20.

[4] 张磊.城市轨道交通无人驾驶信号系统之闭塞模式[J]. 科技信息，2012（36）：412-413.

[5] 任安萍.浅谈我国全自动无人驾驶地铁的发展[J].科技视界，2012（25）：207-208.