劉偉鵬 牟志成 丁昊 劉嘉琛

摘 要：隨著城市公共軌道交通的不斷發(fā)展，城軌車輛的智能化也越來越受到重視。傳統(tǒng)的城軌車輛雖然能滿足基本的日常運(yùn)行功能，但因其智能化水平不高，造成運(yùn)行成本高，日常維護(hù)復(fù)雜等不利的影響。因此，本文從現(xiàn)有的已經(jīng)初具模型的關(guān)鍵智能技術(shù)出發(fā)，對列車未來的智能化進(jìn)行探索和展望。

關(guān)鍵詞：智能列車;專家診斷;LCU;圖像識別;多網(wǎng)融合

近幾年來，城軌車輛技術(shù)以驚人的速度發(fā)展。其有效建設(shè)為人們的出行帶來了極大的便利，給我們營造了一個(gè)非常舒適的生活環(huán)境。而值得注意的是，城軌車輛的日常維護(hù)成本非常高，而且維護(hù)過程復(fù)雜，為了能節(jié)約成本，簡化維護(hù)流程，提高車輛的可用性和安全性，對城軌列車智能化的探討勢在必行。

1智能列車關(guān)鍵技術(shù)

1.1專家診斷分析系統(tǒng)

通過對軌道交通行業(yè)的調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn)軌道交通行業(yè)有以下幾種迫切的發(fā)展需求：

（1）運(yùn)用狀況和運(yùn)用成本精細(xì)化管理需求上升

（2）充分利用狀態(tài)監(jiān)控信息、運(yùn)用信息等大數(shù)據(jù)資源，提供更加全面的維修服務(wù)

（3）快速發(fā)現(xiàn)、診斷、修復(fù)故障

（4）通過數(shù)據(jù)分析，建立優(yōu)化修程修制管理能力，做出預(yù)測性維修能力的建設(shè)和探索。

地面專家診斷分析系統(tǒng)可以利用5G、WLAN等技術(shù)收集和發(fā)送車輛主要的運(yùn)行信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地面服務(wù)器。其組成為地面服務(wù)器、車載信息收集設(shè)備、地面運(yùn)行控制中心信息設(shè)備、車輛段信息設(shè)備、以及其它軌旁設(shè)備。其中，地面服務(wù)器可以通過對大數(shù)據(jù)的處理分析獲得正在運(yùn)營列車的狀態(tài)，實(shí)時(shí)跟蹤列車的健康狀態(tài)，對可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測和報(bào)警。

1.2邏輯控制單元LCU技術(shù)

邏輯控制單元LCU（logic control unit）是應(yīng)用于軌道交通的數(shù)字邏輯控制裝置，通過運(yùn)用電子處理單元與PLC編程技術(shù)，將列車傳統(tǒng)繼電器等若干獨(dú)立的控制裝置完全替代，實(shí)現(xiàn)列車原有邏輯控制功能，提高了車輛運(yùn)行的安全性、可靠性及可維護(hù)性。

傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路由于其自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，存在一些不可避免的弊端，比如走線工藝復(fù)雜、邏輯變更困難、可靠性及可用性低，日常維護(hù)困難等。而邏輯控制單元可以完全避免硬線繼電器電路造成的缺點(diǎn)?？傮w來說，有以下幾大優(yōu)勢：

1.由于采用邏輯板卡控制方式，大大降低了傳統(tǒng)繼電器因振動(dòng)與頻繁動(dòng)作造成的故障幾率。

2.數(shù)字控制技術(shù)可以直達(dá)控制點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)繼電器的分層驅(qū)動(dòng)問題。

3.采用熱備冗余策略，可大大降低城軌列車控制電路的故障率，可廣泛應(yīng)用于多種城軌車輛。

此外，在系統(tǒng)配置方面LCU單元也比較靈活，它可以根據(jù)列車不同的編組方式來選擇配置具體的數(shù)量。而且每個(gè)LCU的板卡組成也比較靈活，可以根據(jù)項(xiàng)目不同的需求來選擇配置主控板、電源板、通信板的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能。

1.3圖像識別技術(shù)

在城軌車輛運(yùn)營過程中，司機(jī)對于車內(nèi)及車外的監(jiān)控只限于操控臺(tái)上的攝像頭屏幕和目視觀察，而傳統(tǒng)的車載攝像頭只具有錄像存儲(chǔ)的功能，不能實(shí)現(xiàn)距離檢測及物體檢測等功能。為了提高司機(jī)的駕駛體驗(yàn)以及無人駕駛技術(shù)的可靠性，圖像識別技術(shù)都能發(fā)揮十分重要的作用。

圖像識別系統(tǒng)可以分為客室內(nèi)人物識別技術(shù)和車體外人物識別技術(shù)?？褪覂?nèi)人物識別技術(shù)將從動(dòng)畫像檢測任務(wù)的存在與否及動(dòng)作。該技術(shù)的核心在于軟件處理部分，通過對軟件的改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)多功能化，比如人的存在檢測、動(dòng)作檢測、人數(shù)檢測等。對軟件要求再高一點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)對乘客行為能力分析、遺留物分析，危險(xiǎn)識別等功能。

車外人物物體識別技術(shù)主要是對列車前進(jìn)方向上的人物物體識別。目前司機(jī)駕駛列車時(shí)，對前方物體的判斷主要依靠目視，而攝像頭檢測物體不受天氣，時(shí)間等客觀因素的影響，它是通過動(dòng)畫實(shí)時(shí)測試到所照物體的距離。當(dāng)前方出現(xiàn)影響安全駕駛的情況時(shí)，司機(jī)可以提前得到提示，做出合適的操作。

1.4多網(wǎng)融合技術(shù)

現(xiàn)有城軌列車中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)眾多，由于各個(gè)系統(tǒng)之間不兼容，所以每個(gè)子系統(tǒng)在每個(gè)車廂里都要單獨(dú)配備一個(gè)交換機(jī)設(shè)備用來實(shí)現(xiàn)自己內(nèi)部的通信，每個(gè)車廂上的交換機(jī)只能有少部分的端口被利用。這樣一來，不僅布線重復(fù)，而且交換機(jī)的利用率也不高，大部分端口都被閑置。

地鐵車輛智能化要求車輛網(wǎng)絡(luò)具有兼容性，實(shí)現(xiàn)資源共享、降低成本。多網(wǎng)融合技術(shù)目的在于簡化布線復(fù)雜度，減少交換機(jī)設(shè)備的數(shù)量（控制成本），實(shí)現(xiàn)智能化控制。同時(shí)，還可以降低后期維護(hù)的難度，維護(hù)人員只需要一個(gè)維護(hù)端口即可對整車所有的子系統(tǒng)進(jìn)行訪問，更新。

在多網(wǎng)融合下的列車網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)，在主線路斷開的情況下，可以快速切換至備份線路，從而保證線路的穩(wěn)定可靠傳輸。每輛車配置一臺(tái)交換機(jī)設(shè)備，其端口數(shù)根據(jù)每節(jié)車的子系統(tǒng)端口數(shù)具體確定，所有交換機(jī)通過跨接的方式相連，組成列車網(wǎng)絡(luò)。

2智能軌道交通未來方向

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)不斷提升，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，軌道交通未來的方向一定是更加智能化?；谀壳暗目萍妓?，并考慮到軌道交通承擔(dān)著國家重大的客、貨日常運(yùn)輸?shù)闹匾?，對智能列車的可靠性、穩(wěn)定性及通用性都有著很高的要求。因此，未來幾年內(nèi)，智能列車的發(fā)展方向應(yīng)該更加偏向于列車運(yùn)行過程中的高自動(dòng)化，乘坐列車體驗(yàn)中的便捷智能，列車維護(hù)過程中的自我診斷三大方向進(jìn)行發(fā)展。

采用云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等高智能化手段，以高鐵、機(jī)車、貨車、城軌等為載體，結(jié)合列車線路、列車車載、旅客出行等維度來發(fā)展智能列車。并將智能列車與整個(gè)軌道交通運(yùn)行體系有機(jī)結(jié)合好，最終實(shí)現(xiàn)智能軌道交通運(yùn)行體系的建立。

3結(jié)語

綜上所述，對城軌車輛智能化的研究隨時(shí)都處在正在進(jìn)行時(shí)，新理念不斷提出，新技術(shù)不斷誕生。我們作為行業(yè)中的參與者，必須緊隨智能控制技術(shù)發(fā)展的趨勢和動(dòng)向，在優(yōu)勢技術(shù)上做到精益求精，在前沿陌生領(lǐng)域也要敢于邁出腳步，形成自己的優(yōu)勢。在整個(gè)時(shí)代智能化的大背景下，城軌車輛的智能化必然是未來的大趨勢，誰能緊跟趨勢，誰就能在市場競爭中立于不敗之地。

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