GOA2等级车辆改造成全自动驾驶车辆的分析

杜伟 刘洪菲

摘 要：随着科技的进步，大量的新技术和新功能被应用到轨道交通领域中。象：远程无线通信、计算机控制诊断、障碍物识别等技术。新技术的引进使全自动驾驶技术在保证安全的前提下得以实现，全自动驾驶线路上可改善服务质量，提高运输能力，降低運营成本和节能减排，该文将对GOA2自动化等级车辆后期改造全自动驾驶的可行性进行分析。

关键词：轨道交通车辆；全自动驾驶；GOA2

中图分类号：U231 文献标志码：A

0 前言

目前很多地铁用户在新建线路时，由于初期运营经验不足难以驾驭全自动驾驶系统、一次性投入成本过大、对全自动驾驶技术的可行性存在怀疑以及建设周期等因素，希望在先期采用GOA2自动化等级进行建设，同时预留未来改造成全自动驾驶的机械及电气接口，线路可采用GOA2这一成熟的自动化等级运营，并在未来能够根据需要进行全自动无人驾驶的升级改造。针对用户的这一考虑，该文将对后期改造全自动驾驶的可行性进行分析。

1 GOA2自动化等级车辆后期改造全自动驾驶车辆的变动及分析

1.1 全自动驾驶车辆与传统GOA2自动化等级车辆区别

全自动驾驶车辆与传统GOA2自动化等级车辆区别项点见表1。

从表1中可以看出全自动驾驶车辆与传统GOA2自动化等级车辆在结构上、系统上和功能上均有较大的不同。结合上述不同点，从改造价格成本、改造施工难度、改造设备采购、改造安全性4个方面来对后期改造的可行性进行分析。

1.2 后期改造费用分析

很多用户在线路建设初期，为了节省初期一次性投入成本，希望在建设初期按照传统GOA2自动化等级进行建设，后期再根据需要进行全自动驾驶的升级改造，为了更加清晰地看出传统GOA2自动化等级车辆升级改造为全自动驾驶车辆的成本费用，现将相同平台的GOA2自动化等级的北京房山线车辆和GOA4自动化等级的北京燕房线车辆进行对比，并列出相应的改造项点。

从表2可以看出，改造涉及原结构改造、新增系统、新增功能、调试试验等，考虑料件、工时、试验的费用，单列车的改造费用初步估算约为200万元，这个费用是考虑前期预留好后期改造的接口的前提下的单车改造费用，如果前期接口没有充分考虑后期的升级改造，改造费用将大大提高。

1.3 后期改造施工难度分析

由于改造施工是在已经装配完毕的车辆上进行的，施工难度极大地增加，其主要难度有以下几点。

拆卸既有设备或结构的困难：由于装配的精密性，各个部件之间一个搭一个，以司机台的拆卸为例，在拆卸施工时，要先把客室顶板拆掉，之后才能拆掉司机室顶板，进而拆掉司机室间壁，然后拆掉司机室前端内装，最后才能将司机台拆下来。而且在拆卸过程中涉及大量的连接器，端子排，电缆的拆装，工程量巨大而且极其烦琐。

剐蹭补漆困难：在装配好的车辆上进行拆装，难以避免地造成磕碰划伤，这些都需要后期进行补漆处理，而在现场进行处理时，温度湿度等作业环境难以保证，这样导致与原漆有明显的色差，极大地影响车辆美观降低车辆档次。

线缆铺设困难：由于车辆空间紧张，后期全自动驾驶升级改造时将会有相当于原车30%的电缆要新敷设到车辆中，敷设电缆需要在车辆的型材腔体、顶板线槽等隐蔽部位进行线缆的敷设、固定。施工难度极大。

新设备安装困难：新设备很难完全与预留接口一致，这样就涉及在预留接口的基础上进行加改，在施工空间、施工环境的限制下，扩孔、焊接、胶黏等工作很难进行，而且也难以保证施工质量。

1.4 后期改造设备采购困难

对比GOA2自动化等级的车辆，全自动驾驶必须增加障碍物脱轨检测系统，走形检测系统和大数据通信系统以及一些必要的指示灯；原有系统包括网络、广播、PIS、CCTV，牵引和制动都要进行相应的功能升级。尽管在建设初期可以考虑预留接口和安装空间，但是随着改造时间向后推移，由于供应商产品的升级换代和供应商厂家优胜劣汰，按照预留接口采购到合适设备的难度将越来越大。由于考虑到用户为了匹配原有车辆而别无选择，因此供应商处于利益考虑，设备报价和原有系统软硬件的升级费用也会特别的高。

1.5 后期改造安全性

后期改造无论是返厂改造还是在用户现场改造都会给车辆带来大量的安全隐患，而全自动驾驶车辆最为紧要的就是车辆的安全性。

结构安全隐患：在装配完毕的车辆上进行拆装施工，拆装过程的废料遗留，由于施工空间限制导致安装固定难以处处精准定位，焊接强度和螺栓连接安装预紧力也难以保证处处符合标准。这给后期车辆运行时的车辆结构带来安全隐患；

系统安全隐患：系统设备升级和新设备加入，很难象一次设计的那样保证兼容的可靠性。软件的开发升级也带来大量的安全不确定因素，由于已经运营的线路不可能提供足够的时间给这些升级后的系统进行调试磨合，因此系统安全隐患难以避免。

电路安全隐患：后期改造升级工作涉及大量的线路连接和电缆铺设，由于难以保证施工质量，而且也无法像新造车辆那样进行有效地质量监控和全列调试。

2 分析结论

根据上面成本、施工难度、采购难度和安全性四方面的综合分析可以看出，后期将GOA2自动化等级升级车辆升级改造为全自动驾驶车辆的方式花费大，施工采购难度大，并且还可能会埋下重大的安全隐患。

从可升级性来分析。如果未来车辆要采用全自动驾驶运营方式，由于全自动驾驶车辆的安全等级要求较高，先期的GOA2自动化等级车辆的系统配置就必须按照全自动驾驶的安全等级进行要求，这样各系统都要都要按照全自动驾驶的安全等级和可靠性要求来设计，车辆结构必须同时满足全自动驾驶的结构需求和GOA2等级结构需求，这种要求下设计出来的车辆初期的费用不一定比直接按照全自动驾驶需求设计出来的车辆的费用低很多。再加上后期的改造升级费用，这种初期GOA2后期升级GOA4的方式可谓得不偿失。

从整个运营系统来看，GOA2的运营规则和GOA4运营规则完全不同，在GOA2自动化等级运营了一段时间之后再向GOA4自动化等级改变，运营规则将会有很大的变化，对运营单位管理是个极大的考验。另一方面，GOA4正式运营前需要大量的各个系统联合试验，包括无人驾驶状态下的各系统大数据无线通信实验，运营场景实验等，这些试验和调试工作以既有项目来看，一般需要至少一年的时间，一个已经正式运营的线路几乎不可能将所有的车辆和所有的线路以及所有的系统拿出来进行这样的调试和试验。因此建议用户如果想要采用进行全自动驾驶方式运营，最好在建设初期时就按照全自动驾驶的配置要求进行设计。

参考文献

[1]黄良骥，唐涛.地铁列车自动驾驶系统分析与设计[J].北方交通大学学报，2002，26（3）：36-39.

[2]全球： 2030年世界所有地铁或将基本实现无人驾驶[J].市政技术，2012（4）：137.

[3]孙延焕，陈丽民，陈军科.北京机场线无人驾驶模式系统的研究与实践[J].都市快轨交通，2012（5）：38-41.

[4]刘亮.浅谈城市轨道交通无人驾驶系统[J].工程技术，2015（4）：60-61.

[5]丁建中.从城市轨道交通无人驾驶系统的特点谈运营管理模式的创新[J].上海电气技术，2010（9）：79-81.

[6]何宗华.日本城市轨道交通的类型与技术发展[J].城市轨道交通研究，2004（5）：5-8.