田玉剛 西安市軌道交通集團有限公司

現(xiàn)階段，我國城市軌道交通線路中，多數(shù)屬于半自動運行模式，其中列車牽引、制動等均可自行完成，司機處于列車司機室內(nèi)，實時觀察其列車運行狀況，一經(jīng)出現(xiàn)特殊狀況可及時轉(zhuǎn)化為人工駕駛模式，確保列車運行安全性。全自動駕駛車輛內(nèi)部無司機操作，為確保其滿足全自動駕駛運行安全成效，需對其安全性需求予以分析，制定完善的設(shè)計方案。

一、全自動列車駕駛特征

全自動駕駛系統(tǒng)，主要是依附于計算機、通信以及控制等技術(shù)，對列車運行實現(xiàn)全周期控制，作為新型城市軌道交通系統(tǒng)，核心目標(biāo)是保證城市軌道交通安全性及效率，作為評定城市交通系統(tǒng)性能發(fā)展水平的重要指標(biāo)，無司機便可自行完成各項操作。全自動駕駛要求各專業(yè)高效協(xié)調(diào)，體現(xiàn)特征包含以下幾方面：（1）兼容性。城市軌道交通自動化等級，趨于向下兼容，依照GoA4等級建設(shè)線路，可沿著GoA2、GoA3 模式開展運營，一般初期均處于GoA2 模式行駛，循序漸進(jìn)轉(zhuǎn)換至下一模式，并保證其安全性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。（2）高度自動化、深度集成，以行車為中心點，其他系統(tǒng)深度有效融合集成，增強列車運行自動化水平，主要體現(xiàn)在多個方面實現(xiàn)自動化，如列車啟停、自檢、休眠斷電等。（3）完善的安全防護。安全防護是列車運行基礎(chǔ)保障，需對其全過程進(jìn)行防護，特別是增強對列車乘客上下車保護。若遇特殊狀況，各系統(tǒng)可形成良好的聯(lián)動，保證乘客安全。（4）豐富的中心功能。列車實現(xiàn)全面監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程為乘客提供服務(wù)，控制中心新增車輛調(diào)度及乘客調(diào)度，進(jìn)而實現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)控等服務(wù)[1]。

二、全自動駕駛車輛安全性需求分析

全自動駕駛列車實際運行過程中，不配備司機觀察列車運行狀況，并對其異常情況進(jìn)行處理，列車遇前方障礙物處理、關(guān)門時夾人夾物處理等，均由系統(tǒng)自行完成，針對全自動駕駛車輛安全性需求分析如下：

（一）障礙物檢測

為避免列車實際運行過程中，與異常障礙物發(fā)生撞擊，全自動駕駛系統(tǒng)應(yīng)布設(shè)相應(yīng)的障礙物檢測系統(tǒng)，且存在三種模式：

（1）線路安裝探測傳感器。行車線路或車站內(nèi)區(qū)域增設(shè)探測傳感器，主要準(zhǔn)確探索列車運行線路障礙物，若存在障礙物對列車運行造成干擾，需通過傳感器傳輸提供報警提示，將其反饋給信號系統(tǒng)，信號系統(tǒng)根據(jù)傳感器警報位置，列車行駛至該部位自定停車。此模式建設(shè)成本較高，大面積使用難度較大。

（2）列車安裝障礙物探測裝置。根據(jù)列車行駛實際狀況，在其內(nèi)部合適位置安設(shè)相應(yīng)的探測裝置，探測前方障礙物，按照其探測機理不同，如紅外、高清相機、毫米、激光雷達(dá)等，存在多種探測方式。障礙物探測裝置的瓶頸是探測要求較高，要求探測距離遠(yuǎn)、經(jīng)濟性較佳、精度高等方面。且列車通過曲線時，探測前方距離受限，探測裝置功能也受限，現(xiàn)階段，主動式探測系統(tǒng)仍處于進(jìn)一步研究階段。

（3）列車安裝障礙物檢測裝置。列車上裝設(shè)相應(yīng)排障器同時，在頭車轉(zhuǎn)向架一位端增設(shè)障礙物檢測裝置，核心原理是列車實際運行過程中，若與障礙物發(fā)生碰撞，其檢測系統(tǒng)會立即觸動且制動，并將信號反饋至控制中心，以免造成事故大范圍受損。此種檢測方式應(yīng)用成熟度較高，具備可靠性較高的性能，但核心不足是需與障礙物發(fā)生碰撞之后，列車才能采取舉措。

（二）脫軌檢測

列車脫軌具有一定復(fù)雜性，影響其脫軌因素不盡相同，包含車輛狀況、線路狀態(tài)等，若列車發(fā)生脫軌之后仍處于運行狀況，增加顛覆事故風(fēng)險。在列車轉(zhuǎn)向架安裝脫軌檢測傳感器，可準(zhǔn)確檢測列車運行狀況，若檢測出現(xiàn)脫軌立即制動停車，并將信號傳輸至控制中心，以免發(fā)生顛覆安全事故，保障車輛乘客安全性。

（三）走行部故障檢測

走行部故障檢測主要是針對車輛轉(zhuǎn)向架故障檢測，列車實際運行過程中，實時對轉(zhuǎn)向架核心焊接位置、車輪、齒輪箱、軸箱狀態(tài)及溫度等監(jiān)測，若其出現(xiàn)異常狀況，如裂縫、持續(xù)性高溫等，系統(tǒng)會自行報警，并傳輸給地面分析系統(tǒng)，促使車輛停運后轉(zhuǎn)向架及時檢修，避免長期處于超負(fù)荷運行中，不利于行車安全性。

（四）列車車門夾人夾物檢測及再關(guān)門控制

列車按照運行圖明確停站時間節(jié)點，完成自動開關(guān)車門操作，預(yù)先告知關(guān)門信息，車輛開閉車門三次后仍處于未關(guān)閉狀態(tài)，依托車載信號及時傳輸至控制中心，控制中心獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，通過監(jiān)視遠(yuǎn)程完成車門控制。基于全自動駕駛列車下，若車門未進(jìn)行及時關(guān)閉，系統(tǒng)檢測列車缺乏完善的啟動條件，并不會自行啟動，確保乘客安全性。需特別注意的是，車門夾到較小的物體，如頭發(fā)、紙張等，車門可完全閉合，系統(tǒng)難以檢測被夾物品，仍存在安全風(fēng)險。為進(jìn)一步解決上述安全風(fēng)險，需在站臺頭尾布設(shè)相應(yīng)的紅外線探測裝置，該裝置在車門關(guān)閉之后檢測是否存在障礙物，若存在及時報警，并在列車牽引控制下形成閉環(huán)鎖，列車無法啟動[2]。

（五）列車火災(zāi)報警系統(tǒng)

處于有人駕駛列車條件下，火警系統(tǒng)是可選項系統(tǒng)，司機可對各類異常狀況予以處理，而全自動駕駛列車中，必須配備相應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，且對其警報準(zhǔn)確性要求較高。列車發(fā)生火災(zāi)因素較多，如設(shè)備、人為等，軌道交通通風(fēng)排煙難度較大，人員疏散耗時較長等，需對防火予以高度重視。為將人為因素引發(fā)火災(zāi)降至最低，目前全面實施安檢，乘客包裹需通過系統(tǒng)檢查；而設(shè)備老化造成列車火災(zāi)，需依托火災(zāi)報警裝置及時反饋信息，一般布設(shè)兩種方式，即感溫報警、感煙報警。該系統(tǒng)檢測列車火警信息，并自行進(jìn)行報警，立即將火災(zāi)發(fā)生具體部位傳輸至控制中心，與視頻監(jiān)控聯(lián)動，為及時處理火災(zāi)做支撐。初期應(yīng)用火災(zāi)報警裝置時，受多方面因素影響，出現(xiàn)誤報現(xiàn)象，不利于列車正常運行。為進(jìn)一步降低誤報概率，火災(zāi)報警系統(tǒng)應(yīng)具備誤報自學(xué)功能，系統(tǒng)獲取信息屬于誤報，并將其數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，便于防止后續(xù)出現(xiàn)相同誤報狀況。

三、結(jié)束語

全自動駕駛車輛實際運營過程中，受多重因素干擾，安全性難以保證，有必要對其安全性需求展開系統(tǒng)性分析，增設(shè)全面的保護裝置，便于應(yīng)對列車實際運行各類異常狀況，為車輛方案設(shè)計系統(tǒng)安全設(shè)計提供支撐。