全自动驾驶地铁车辆车门的控制设计

周天龙

（宁波中车时代电气设备有限公司，浙江 宁波 315100)

在技术不断进步过程中，轨道交通技术也在不断发展，促进了全自动驾驶技术的发展，并且越来越成熟。目前，大部分发达国家城市轨道交通都已经实现全自动驾驶，比如北京地铁机场线、上海地铁10号线。地铁全自动驾驶指的是无人参与时列车也能够自主运行，在列车自动化驾驶过程中，要求系统满足高密度、高效率的需求，所以列车自动控制系统尤为重要。自动控制系统主要包括列车自动监控子系统、自动驾驶子系统、列车超速防护子系统。为了使全自动驾驶地铁整体性能得到提高，自动控制技术尤为重要。

1 地铁车辆车门系统的构成

地铁车辆车门在车厢两侧设置单侧开合控制，车门处设置指示灯使乘客能够了解车门闭合动态。地铁车辆车门系统包括电动控制装置、基础部件、承载导向装置、驱动锁闭装置、内外操作装置等，车门承载导向装置为车门闭合动力与导向装置。电动控制装置为车门系统心脏，主要

目的就是接收命令信号，从而控制车门开合。内外操作装置是在车门自动控制失效后才能够发挥作用的车门内外紧急解锁装置，手动控制车门系统。车门系统驱动装置为带动车门动作，并且在关闭车门后机械锁闭车门，对乘客进行保护的装置；车门基础部件能够提高车门服务质量，包括密封胶条、指示灯等。

2 地铁车辆车门的控制设计

2.1 设备选型设计

硬件设备为全自动驾驶地铁车辆车门控制的基础，硬件设备选型在系统设计过程中尤为重要。在对控制器选择过程中，为了使控制器和地铁、自动驾驶系统能够正常通信，可以使用PC104控制器型号，此型号控制器的可调试性良好，能够根据实际需求进行调试，为标准型串口，不管是VGA接口或者USB接口都能够良好连接，使系统输入输出需求得到满足。在对供电电源进行选择过程中，要对电能功能可靠性进行保证，从而对自动驾驶系统正常运行进行保证。所以，可以使用直流电源。在对数据存储器进行选择过程中，使用CF卡，存储容量为2GB。CF卡在对数据存储过程中利用闪存使存储稳定性得到提高，并且存储具有较高的安全性，其体积、重量比较小，能够平稳运行在多平台中，使自动驾驶系统设计需求得到满足。在对机柜进行选择过程中，标准的产品就能够使系统运行需求得到满足。

2.2 车辆系统设计

在全自动运行系统中，车辆为主要载体，全自动运行技术都是将车辆为基础所构成，乘客也是直接面向车辆。所以，要求全自动运行车辆系统具有较高的可靠性与可用性。无人驾驶列车利用内藏式设计，利用玻璃罩板对列车的正常运行进行保护，司机通过操控面板实现车辆状态指示灯的设计，乘客通过玻璃罩板观看车辆的运行情况。对列车网络进行冗余设计，各个接口利用双通道进行传输，使故障发生率得到降低。每列列车门旁设置乘客应急逃生手柄，利用盖板进行保护。在车内实现紧急广播按钮的设置，从而能够使车内突发情况得到解决。为了降低电力系统故障发生概率，要求车内蓄电池具有较高的续航能力，最低电量要求能够保持10小时以上续航。

2.3 车门信号系统

在列车运行过程中，信号系统为主要内容，能够有效控制列车的运行，保证列车在运行过程中的安全性，从而提高运输效率，实现行车信息的传递。信号系统利用无线通信技术设计移动闭塞系统，实现全自动化运行。信号系统包括ATC和ATS，车载ATC对ATO和ATP进行控制，保护列车自动驾驶。信号系统为列车自动运行过程中的大脑，对系统提供相应的行动指令，所以，要对数据结构进行完善，创建多模式场景。通过调度人员发起列车场景模式，比如，自动进站停车、自动开关门、唤醒、自动折返、休眠、自动发车等。在列车模式等级不断降低的过程中，车载ATC对列车自动限速，在对列车进行定位时，通过列车限速并且排路，这个时候为有保护人工驾驶模式，使列车高速运行。在驾驶模式为PM模式时，雷车为人工开始模式，此时，要求司机驾驶列车低速运行。

2.4 车门-站台门对位隔离功能

在全自动驾驶地铁车辆系统中，某屏蔽门或者车门故障的时候，要通过轨旁操作人员远程隔离，在列车进站的时候，相应屏蔽门或者列车车门要自动关闭，从而实现门对门故障对应，避免乘客误上下车导致夹在屏蔽门和列车门之间。全自动驾驶地铁车辆车门-屏蔽门对应隔离主要情况为：

在车辆客室门出现故障时：在车辆全自动驾驶模式中，门控器对TCMS发送故障信息，利用和信号系统接口使故障信息利用车地无线传输到OCC中发送，通过信号控制对下一站屏蔽门对位切除。假如门控器出现故障，TCMS能够利用晟敏光信号对故障门控器进行监测，之后，使故障信息到OCC中发送进行对位切除。

在站台屏蔽门出现故障时：在前方站台单个或者多个屏蔽门出现故障的时候，利用车地无线通信系统在车辆停站之前使相应车门切除信息与地址信息对车载信号设备进行传输，车辆信号系统利用TCMS系统对相应门控器发送切除指令，门控器在开关门的时候要保持切除状态，这个时候车门内侧切除显示灯亮起，提醒乘客打不开此门。

2.5 进站停车与站台发车车门控制

在全自动驾驶模式列车进站停车的时候，列车能够基于信号系统控制实现30cm误差范围中精准停车，信号系统为车辆授权开门。假如超标或者欠标在5cm内，列车通过跳跃模式自动调整对标。成功跳跃后，信号系统授权车辆开门。假如欠标超过5m的时候，车载VOBC能够继续运行对位停车。假如过标1m要自动施加紧急制动，停车后超过5m要求车载VOBC紧急制动无法缓解，并且不能够退行，要求司机上车救援。

2.6 车门状态指示电路设计

列车司机通过车门状态指示电路掌握地铁车辆车门开合的状态，对车门系统安全控制进行保证。车门关闭到位之后将车门所打开的指示开关断开，使车门闭合指示灯点亮，并且通过指示灯并联。只要其中某车门为闭合到位，车门打开指示灯常亮，使列车司机能够及时地掌握车门的状态。

一般列车关门到位时会将机械锁定装置触发，要使车门锁紧避免出现意外。另外，还包括车门位置检测装置，或者关闭不到位无法将机械锁定装置触发，要以车门位置对装置发送信号进行检测，从而实现关门操作，使地车车辆在运行过程中处于闭合的状态。

2.7 综合监控设计

综合监控也可以称为ISCS系统，通过车内信息与无线电通道进行交流，车内所触发事件显示在ISCS终端，比如，乘客紧急通讯时候所触发报警，从而能够根据报警信号对车门进行控制。在调试综合监控系统中，要对其他系统接口问题进行重视，自身程序调试没有错误之后对通讯方、信号方信息交流进行仔细的检查。

全自动开始地铁车辆基地的主要功能为列车运行、检查、整备、定期检修、停车、清洁，使正线对于列车运营控制权从车站在全自动运行区域中延伸。所以，要求功能包括自动出入场、休眠列车、自动唤醒等，具备自动洗车、洗车库库门联动、停车列检库库门等功能。

3 结语

在轨道交通技术不断发展的过程中，全自动驾驶车辆为未来轨道交通发展主要趋势。全自动驾驶车辆车门系统和列车运行过程中的安全性具有密切关系，其主要功能是以列车控制指令实现开关门动作。车门主要功能为障碍检测，避免乘客夹伤，利用操作紧急解锁装置解锁车门并且手动打开，通过操作隔离装置隔离故障车门。以此，本文设计了全自动驾驶地铁车辆车门控制方案，使乘客方便乘车需求得到满足，并且提高了列车运行的安全性。