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        全自動駕駛系統(tǒng)FAO中清客控制功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

        2020-09-02 09:10:25景順利
        現(xiàn)代城市軌道交通 2020年8期
        關(guān)鍵詞:功能設(shè)計(jì)信號系統(tǒng)城市軌道交通

        景順利

        摘 要:隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,城市軌道交通中的全自動駕駛線路將迎來爆發(fā)式增長,目前國內(nèi)已有多條全自動駕駛線路處于建設(shè)階段。在全自動駕駛系統(tǒng) FAO 中,系統(tǒng)自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時(shí)下線站等需要進(jìn)行上下客作業(yè)站臺的清客確認(rèn),是必須解決的問題。文章從全自動駕駛系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營需求考慮,主要從系統(tǒng)架構(gòu)、功能原理、控制方案等方面對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客控制功能進(jìn)行研究,提出一套滿足全自動駕駛中清客控制管理的設(shè)計(jì)方案。

        關(guān)鍵詞:城市軌道交通;全自動駕駛 FAO;ATS;信號系統(tǒng);清客控制;功能設(shè)計(jì)

        中圖分類號:U284;U482.1

        1 概述

        隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,其在城市交通中的地位越來越高。目前,各城市相繼開展無人駕駛系統(tǒng)的研究及設(shè)計(jì),全自動駕駛已成為城市軌道交通發(fā)展的一種趨勢。

        在傳統(tǒng)的有人駕駛系統(tǒng)中,列車停在站臺進(jìn)行上下客作業(yè)時(shí),列車門的開/關(guān)門操作、站臺門的開/關(guān)門操作,以及列車發(fā)車命令均由司機(jī)人工控制,特別是在終端站、折返站、回庫站及其他需要清客的站臺,必須保證乘客在站臺能夠完成下車作業(yè),而上述確認(rèn)均由列車司機(jī)或者站臺乘務(wù)人員人工確認(rèn)完成。

        在全自動駕駛線路中,列車在站臺的開/關(guān)門操作和發(fā)車命令均由車載信號系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前站的停站時(shí)間自動控制完成。列車到站后,自動打開車門及站臺門(PSD);當(dāng)達(dá)到站臺停站時(shí)間后,列車將自動關(guān)閉車門及站臺門,自動離站。那么,在全自動駕駛系統(tǒng)FAO中,能否在系統(tǒng)給定的停站時(shí)間內(nèi)完成列車在站臺的上下客作業(yè),確保完成清客,需要系統(tǒng)自動處理,即在站臺進(jìn)行上下客作業(yè)時(shí),即使停站時(shí)間已達(dá)到系統(tǒng)給定的停站時(shí)間,列車仍要保證車門及站臺門處于打開狀態(tài),且列車不能發(fā)車,直至系統(tǒng)確認(rèn)列車已完成清客,才允許列車離站。

        因此,在無司機(jī)的情況下,系統(tǒng)要自動控制列車完成在終端站、回庫站、臨時(shí)下線站等需要進(jìn)行上下客作業(yè)站臺的清客確認(rèn),這是全自動駕駛系統(tǒng)中必須解決的問題。

        2 清客場景

        在全自動駕駛系統(tǒng)中,主要有以下場景存在列車清客作業(yè),但在不同的線路設(shè)計(jì)或不同的線路運(yùn)營管理要求下,可能全部采用或部分采用以下清客作業(yè)。本文以南京市軌道交通寧和線為例進(jìn)行描述,其線路示意圖如圖1所示。

        (1)列車大交路運(yùn)行時(shí),清客站臺為列車運(yùn)行路徑的終點(diǎn)站臺。例如,列車按照南京南—高家沖大交路運(yùn)行,當(dāng)列車站后折返時(shí),清客站臺為站后折返前的實(shí)體上下客站臺,如圖中的高家沖上行站臺;當(dāng)列車站前折返時(shí),清客站臺為本行程的終點(diǎn)站臺,如圖中的高家沖下行站臺。

        (2)列車小交路運(yùn)行時(shí),清客站臺為列車運(yùn)行路徑的終點(diǎn)站臺。例如,列車按照石磧河—劉村小交路運(yùn)行時(shí),當(dāng)列車站后折返時(shí),清客站臺為站后折返前的實(shí)體上下客站臺,如圖中的劉村上行站臺;當(dāng)列車站前折返時(shí),清客站臺為本行程的終點(diǎn)站臺,如圖中的石磧河上行站臺。

        (3)列車為回庫列車時(shí),如列車按照南京南—青龍車輛段的運(yùn)行路徑回庫,此行程的最后一個上下客車站——高家沖的上行站臺即為本行程的清客站臺。

        (4)列車在運(yùn)營過程中出現(xiàn)故障的情況下,如列車運(yùn)行到南京南—石磧河區(qū)間時(shí),列車即將進(jìn)站的下一實(shí)體站——石磧河上行站臺即為清客站臺。

        (5)列車前方的站臺發(fā)生故障時(shí),若此時(shí)列車在南京南—石磧河區(qū)間運(yùn)行或者??吭谑兒由闲姓九_,則列車在石磧河上行站臺實(shí)施臨時(shí)清客。

        3 清客設(shè)計(jì)方案

        本文提出一套滿足全自動駕駛系統(tǒng)中清客控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,以實(shí)現(xiàn)列車在完成清客后列車門和站臺門自動關(guān)閉,以及列車發(fā)車的自動控制。

        3.1 站臺清客設(shè)置

        針對站臺的清客控制功能,本設(shè)計(jì)方案提供系統(tǒng)自動清客設(shè)置和人工臨時(shí)清客設(shè)置2種方式。

        3.1.1 系統(tǒng)自動清客設(shè)置

        系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)天加載的時(shí)刻表中定義的列車運(yùn)行計(jì)劃,自動判斷列車在固定清客站臺(終端站、折返站、回庫站等)處的清客任務(wù),實(shí)現(xiàn)列車在固定清客站臺清客任務(wù)的自動設(shè)置。自動設(shè)置成功后,調(diào)度員處的人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示站臺的清客狀態(tài)。

        3.1.2 人工臨時(shí)清客設(shè)置

        當(dāng)列車在線路運(yùn)營過程中出現(xiàn)臨時(shí)情況、列車故障、前方站臺故障時(shí),調(diào)度中心的調(diào)度人員通過人機(jī)界面對特定站臺進(jìn)行人工臨時(shí)清客任務(wù)設(shè)置。設(shè)置完成后,調(diào)度員處的人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示站臺的清客狀態(tài)。

        3.2 站臺清客確認(rèn)

        針對線路設(shè)計(jì)的清客站臺,本設(shè)計(jì)方案提供站臺清客確認(rèn)按鈕和調(diào)度員遠(yuǎn)程人工清客2種確認(rèn)方式,以實(shí)現(xiàn)對站臺的清客確認(rèn)。

        3.2.1 站臺清客確認(rèn)按鈕

        在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)線路形式及運(yùn)營需求,設(shè)置一些常規(guī)清客站臺,如大小交路的起始站、終點(diǎn)站、折返站、回庫站等。在設(shè)定的常規(guī)清客站臺,可在站臺中部或端部設(shè)置站臺清客確認(rèn)按鈕,也可在車控室綜合后備盤(IBP)上設(shè)置清客確認(rèn)按鈕,聯(lián)鎖系統(tǒng)采集站臺或車控室清客確認(rèn)按鈕繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)變化,并將此信息上報(bào)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(ATS),以便ATS系統(tǒng)設(shè)置或取消站臺清客狀態(tài)。

        3.2.2 調(diào)度員遠(yuǎn)程人工清客

        在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí),對于未設(shè)置為常規(guī)清客站臺的車站,不會在站臺中部或端部設(shè)置清客確認(rèn)按鈕,系統(tǒng)會通過人機(jī)界面提供給調(diào)度員遠(yuǎn)程人工清客確認(rèn)按鈕,以滿足臨時(shí)及故障情況下站臺臨時(shí)清客時(shí)的清客確認(rèn)需求。

        調(diào)度員在進(jìn)行遠(yuǎn)程人工清客確認(rèn)時(shí),聯(lián)動列車和站臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)查看車內(nèi)乘客情況,確認(rèn)當(dāng)前列車車廂內(nèi)乘客是否均已下車;若乘客下車完成,調(diào)度員遠(yuǎn)程人工清客確認(rèn)后,更新站臺清客狀態(tài)。

        3.3 站臺清客狀態(tài)顯示

        為便于調(diào)度員觀察,系統(tǒng)在調(diào)度員處的人機(jī)界面提供站臺清客狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示,針對人工臨時(shí)清客、系統(tǒng)自動清客采用不同的顏色對清客狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別顯示,分別如圖2和圖3所示。

        當(dāng)系統(tǒng)自動或者人工臨時(shí)對站臺設(shè)置清客任務(wù)后,人機(jī)界面會實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前站的狀態(tài),以南京地鐵寧和線34號站高家沖站為例,如圖4所示:當(dāng)高家沖站上行站臺設(shè)置為系統(tǒng)自動清客時(shí),界面顯示自動清客狀態(tài);當(dāng)高家沖下行站臺設(shè)置為遠(yuǎn)程人工清客時(shí),界面顯示人工臨時(shí)清客狀態(tài)。

        3.4 清客聯(lián)動控制

        (1)調(diào)度員處的人機(jī)界面。用于人機(jī)界面信息顯示,便于調(diào)度人員實(shí)時(shí)查看站臺的清客狀態(tài)。

        (2)列車控制與監(jiān)控系統(tǒng)(TCMS)。TCMS系統(tǒng)收到清客指令后,自動聯(lián)動車輛廣播,提醒乘客下車。

        (3)車載信號系統(tǒng)。車載信號系統(tǒng)接收到清客狀態(tài)信息后,在列車停站且未完成清客期間,通過硬線給車輛持續(xù)發(fā)送門使能指令;當(dāng)接收到清客確認(rèn)后,通過硬線信號發(fā)送關(guān)門指令給TCMS系統(tǒng),同時(shí)控制站臺門關(guān)閉,并自動控制列車站臺發(fā)車。

        (4)車站廣播。ATS系統(tǒng)聯(lián)動車站廣播系統(tǒng),站臺廣播播放站臺清客信息,提示乘客不要上車。

        (5)乘客預(yù)報(bào)系統(tǒng)。ATS系統(tǒng)聯(lián)動車站乘客預(yù)報(bào)系統(tǒng),站臺乘客預(yù)報(bào)系統(tǒng)顯示站臺清客信息,提示乘客不要上車。

        4 清客控制

        4.1 自動清客控制

        在系統(tǒng)進(jìn)行自動清客控制中涉及ATS系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)、TCMS系統(tǒng)及車站綜合站務(wù)員。隨著列車移動及站臺的上下客作業(yè)完成,各系統(tǒng)之間的信息交互如圖5所示。具體交互過程如下所述。

        (1)列車在上一站(石磧河站)離站后,ATS系統(tǒng)根據(jù)時(shí)刻表自動判斷列車在下一站(南京南站)需要清客,此時(shí),該系統(tǒng)自動將站臺設(shè)置為清客狀態(tài)并在人機(jī)界面顯示自動清客狀態(tài)。同時(shí),ATS系統(tǒng)一方面將“清客”工況發(fā)送給車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng),自動觸發(fā)車輛廣播提醒乘客下車,并聯(lián)動車輛乘客信息系統(tǒng)(PIS)提示乘客下車;另一方面,系統(tǒng)聯(lián)動南京南站車站廣播,提醒站臺乘客不能上車,并聯(lián)動站臺PIS系統(tǒng),提示本站處于清客狀態(tài),乘客請勿上車。

        (2)列車自動運(yùn)行至南京南站后,ATS系統(tǒng)接到列車到站事件,對南京南站進(jìn)行到站處理,在獲取當(dāng)前站處于清客狀態(tài)后,向車載信號系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)營控制指令(包括停站時(shí)間、站間運(yùn)行時(shí)間及下一站等),此時(shí)停站時(shí)間設(shè)置為無限大,控制列車在站臺停車,并將列車門保持打開狀態(tài)。

        (3)列車到站并打開車門后,乘客下車,一方面,調(diào)度中心調(diào)度人員通過聯(lián)動CCTV查看列車內(nèi)乘客下車情況;另一方面,站臺綜合站務(wù)人員上車進(jìn)行乘客清客確認(rèn),確認(rèn)乘客全部下車后,按壓站臺的清客確認(rèn)按鈕,此時(shí)聯(lián)鎖系統(tǒng)采集到此狀態(tài)后,將清客確認(rèn)按鈕狀態(tài)上報(bào)ATS系統(tǒng),其接收到清客確認(rèn)后,清除站臺清客狀態(tài)。

        (4)ATS系統(tǒng)在接收到聯(lián)鎖上報(bào)的清客確認(rèn)信息后,向列車發(fā)送控制指令 ( 停站時(shí)間為“0”及下一站運(yùn)行信息),通知列車可以離站。

        (5)列車在收到控制指令后,自動關(guān)閉車門以及聯(lián)動關(guān)閉站臺門,自動控制其向下一站運(yùn)行。

        4.2 人工臨時(shí)清客控制

        在系統(tǒng)進(jìn)行人工臨時(shí)清客控制中涉及ATS系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)、TCMS系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)以及調(diào)度中心調(diào)度員。隨著列車移動及站臺的上下客作業(yè)完成,各系統(tǒng)之間的信息交互如圖6所示。具體交互過程如下所述。

        (1)在列車出現(xiàn)故障或前方站臺出現(xiàn)故障等情況下需要對到站列車進(jìn)行人工臨時(shí)清客時(shí),調(diào)度人員通過人工臨時(shí)清客設(shè)置功能,對站臺進(jìn)行清客設(shè)置,設(shè)置成功后,人機(jī)界面上將顯示站臺清客狀態(tài)。

        (2)ATS系統(tǒng)一方面將“清客”工況發(fā)送給車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng),自動觸發(fā)車輛廣播提醒乘客下車,并聯(lián)動車輛PIS系統(tǒng)提示乘客下車;另一方面,將聯(lián)動車站廣播,提醒站臺乘客不要上車,同時(shí)聯(lián)動站臺PIS系統(tǒng),提示本站處于清客狀態(tài),乘客請勿上車。

        (3)在臨時(shí)清客時(shí),考慮到對后續(xù)列車的影響,系統(tǒng)將對列車運(yùn)行后方站臺進(jìn)行自動扣車設(shè)置,以防止本站列車在未完成清客的情況下,下一站列車駛?cè)胝鹃g,導(dǎo)致乘客滯留站間。

        (4)列車到站后,車載信號系統(tǒng)向ATS系統(tǒng)發(fā)送列車到站事件,ATS系統(tǒng)接收到列車到站事件后,結(jié)合當(dāng)前站臺的清客狀態(tài),向列車發(fā)送運(yùn)營控制指令(停站時(shí)間無限大),控制列車在站臺停車同時(shí)保持車門處于打開狀態(tài)。

        (5)在乘客下客過程中,調(diào)度員聯(lián)動列車和站臺CCTV系統(tǒng),查看車內(nèi)乘客下車情況,確認(rèn)當(dāng)前列車車廂內(nèi)的乘客均已下車后,遠(yuǎn)程完成站臺的清客確認(rèn)。

        (6)ATS系統(tǒng)接收到清客確認(rèn)后,更新人機(jī)界面上站臺的清客狀態(tài)顯示,同時(shí)向車載信號系統(tǒng)及TCMS系統(tǒng)發(fā)送清客確認(rèn)。

        (7)ATS系統(tǒng)接收到清客確認(rèn)后,向車載信號系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)營控制指令(停站時(shí)間為“0”及下一站運(yùn)行信息),車載信號系統(tǒng)在收到列車發(fā)車指令后,關(guān)閉車門并自動控制列車向下一站運(yùn)行。

        4.3 人工臨時(shí)取消清客控制

        調(diào)度中心調(diào)度人員通過清客取消操作,臨時(shí)取消固定清客站臺(終端站、折返站)的清客功能及臨時(shí)設(shè)置的清客站清客功能。當(dāng)取消站臺清客后,ATS系統(tǒng)更新站臺的清客狀態(tài)顯示,列車按照運(yùn)行計(jì)劃運(yùn)行到固定清客、折返站以及臨時(shí)清客站后,ATS系統(tǒng)按照運(yùn)行計(jì)劃控制列車在本站的停站時(shí)間及開/關(guān)門,列車到站后正常進(jìn)行開/關(guān)門作業(yè)。

        5 結(jié)束語

        本文從全自動駕駛系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營需求考慮,針對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客控制功能進(jìn)行研究,首先對全自動駕駛系統(tǒng)中的清客場景進(jìn)行分析,提出了一套滿足全自動駕駛系統(tǒng)中清客控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并對方案中的清客設(shè)置、清客確認(rèn)、清客控制、狀態(tài)顯示及系統(tǒng)聯(lián)動等功能進(jìn)行了詳細(xì)描述。同時(shí),隨著圖像識別技術(shù)的發(fā)展,可以將CCTV系統(tǒng)圖像與圖像識別功能進(jìn)一步結(jié)合,即依據(jù)CCTV系統(tǒng)提供的圖像通過圖像識別技術(shù)自動完成列車車廂內(nèi)乘客的清客確認(rèn)。

        參考文獻(xiàn)

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        收稿日期 2020-04-30

        責(zé)任編輯 黨選麗

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