谷圣仁

摘要：隨著城市軌道交通技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)展進(jìn)步，全自動駕駛技術(shù)在運(yùn)行安全、車輛旅行速度與運(yùn)行效率、運(yùn)營組織靈活性、經(jīng)濟(jì)效益以及降低維保人員勞動強(qiáng)度等方面體現(xiàn)出越來越明顯的優(yōu)勢。全自動駕駛技術(shù)已發(fā)展近百年，系統(tǒng)運(yùn)行安全性已得到充足的驗證，國外與國內(nèi)形成了一系列的全自動駕駛標(biāo)準(zhǔn)，明確了自動化等級的劃分，并制定了自動化運(yùn)行裝填下所對應(yīng)的安全措施以及系統(tǒng)功能需求等。

關(guān)鍵詞：南京地鐵;全自動駕駛;車輛功能

1.全自動駕駛發(fā)展歷程

1.1國外發(fā)展歷程

軌道交通全自動駕駛技術(shù)可以追溯到倫敦用于郵件傳送的地鐵列車實驗，該線路于1927年開通使用;

世界上首條全自動載客地鐵誕生于美國紐約，該線路于1962年1月正式開通運(yùn)營。

1.2國內(nèi)發(fā)展歷程

全自動駕駛的優(yōu)越性開始得到運(yùn)營部門的認(rèn)可，得到越來越廣泛的應(yīng)用。我國在軌道交通全自動駕駛方面加速應(yīng)用：

2008年7月19日，北京首都機(jī)場線開通運(yùn)營;

2014年8月9日，上海地鐵10號線成為國內(nèi)首條在大客流、高密度條件線路上應(yīng)用的全自動運(yùn)行系統(tǒng);

2017年12月30日，中國首條自主研發(fā)的全自動運(yùn)行地鐵，北京燕房線開通運(yùn)營。

目前，國內(nèi)多個城市都在都在進(jìn)行全自動駕駛技術(shù)的研究應(yīng)用。

2.全自動駕駛技術(shù)介紹

2.1全自動駕駛技術(shù)定義

全自動駕駛技術(shù)指的是列車的全自動駕駛和車站設(shè)備的全自動運(yùn)行。完全的全自動駕駛應(yīng)包括電客車和車站設(shè)備在無人操作狀態(tài)下的全自動運(yùn)行，實現(xiàn)行車組織自動化、設(shè)備檢修維保智能化、乘客服務(wù)自助化。

全自動駕駛電客車的設(shè)計目標(biāo)就是為實現(xiàn)無人駕駛狀態(tài)下的全自動運(yùn)行。簡單來說，通過采取相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計手段，使電客車能夠具備不需要司機(jī)值守的情況下全自動運(yùn)行的能力。

2.2列車駕駛技術(shù)等級

國際上針對城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)主要有IEC62267和IEC62290系列。標(biāo)準(zhǔn)中分別以列車運(yùn)行控制模式進(jìn)行分類，主要包括人工方式運(yùn)行列車、非自動方式運(yùn)行列車、半自動方式運(yùn)行列車、無需駕駛的方式運(yùn)行列車以及列車完全自主運(yùn)行，對應(yīng)自動化等級分別為GOA0、GOA1、GOA2、GOA3 和GOA4。其中GOA2、GOA3、GOA4 定義為自動運(yùn)行模式。

列車不同駕駛模式下的功能界限見下圖：

GOA2相當(dāng)于ATO模式，只有發(fā)車和開關(guān)門需要司機(jī)操作。GOA3又稱之為DTO（Driverless train operation），即為有人值守的全自動駕駛，列車啟停、車門開關(guān)全部由系統(tǒng)自動完成，但是車上必須有一位乘務(wù)員以應(yīng)對突發(fā)事件。GOA4又稱之為UTO（Unattended train operation），即為無人全自動駕駛，GOA4為最高等級的全自動駕駛，列車運(yùn)行完全由系統(tǒng)自動實現(xiàn)，列車上沒有司機(jī)或乘務(wù)員。

GOA3與GOA4等級下列車均為自動化運(yùn)行，運(yùn)行控制、開關(guān)門、啟停列車自動實現(xiàn)，兩者關(guān)鍵區(qū)別在于是否有值乘人員，在故障應(yīng)對處置程度上有所區(qū)別。GOA3等級下的自動駕駛系統(tǒng)，值乘人員在列車運(yùn)行過程中，列車休眠喚醒、客室狀態(tài)監(jiān)控、線路狀態(tài)監(jiān)控、車輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、列車故障狀況下應(yīng)急處置等功能可以由值乘人員及時介入，因此設(shè)備系統(tǒng)的配置、功能及性能要求相對GOA4等級要低一些。而對于G0A4等級下的全自動駕駛系統(tǒng)，上述功能全部由系統(tǒng)通過軟硬件來實現(xiàn)，對設(shè)備系統(tǒng)的功能與性能要求則更高。

2.3全自動駕駛技術(shù)優(yōu)勢

運(yùn)行安全提升，全自動駕駛各系統(tǒng)經(jīng)過更為嚴(yán)格的安全認(rèn)證，各設(shè)備系統(tǒng)具備更高的可靠性和更加充分的冗余度;同時，設(shè)備系統(tǒng)自動化運(yùn)行，大大降低人為誤操作的可能性，提升運(yùn)行安全性和可靠性。

運(yùn)行效率更高，全自動駕駛技術(shù)實現(xiàn)列車自主化運(yùn)行，不在像傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)作模式，需要人工或者通過調(diào)試系統(tǒng)來安排運(yùn)行調(diào)整，同時受司機(jī)配置以及出勤地點(diǎn)影響?？梢罁?jù)線路實際運(yùn)用需求，及時調(diào)整運(yùn)能，靈活配置上線列車數(shù)量、調(diào)整列車運(yùn)行時間間隔，提升線路在面對突發(fā)故障、大客流等狀況下的處置效率以及應(yīng)對能力。

能源利用更合理，全自動運(yùn)行車輛能夠更有利于進(jìn)行區(qū)間列車調(diào)整，根據(jù)能源利用算法優(yōu)化，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整，充分利用區(qū)間內(nèi)列車惰行、牽引和制動的工況，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

旅行速度更快，全自動駕駛工況下，列車可以實現(xiàn)自動開關(guān)門、自動折返、故障自動復(fù)位等相關(guān)功能，使得列車旅行速度更快。

經(jīng)濟(jì)效益更可觀，全自動駕駛技術(shù)在實現(xiàn)更高的運(yùn)行效率和更快的旅行速度后，在同等行車間隔的條件下，可降低列車配屬數(shù)量，減少購車成本;列車自主化運(yùn)行，可以減少司機(jī)配員，降低人力成本;能源利用更加合理，減少電力使用。

3.全自動駕駛等級下車輛典型需求

3.1全自動駕駛等級下車輛基本運(yùn)行流程

全自動駕駛等級下，車輛應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主化運(yùn)行，包括列車自動喚醒休眠，綜合自檢，自動出入庫，自動開關(guān)門，自動啟停列車，自動洗車等相關(guān)流程。

全自動駕駛車輛運(yùn)行流程見下圖：

3.2全自動駕駛車輛典型功能

全自動駕駛條件下，車輛典型功能主要為解決或彌補(bǔ)由于前端司機(jī)室或列車上沒有乘務(wù)人員的空白。主要包括運(yùn)行保護(hù)、列車駕駛、線路監(jiān)控、乘客服務(wù)、列車管理、緊急處置等方面的內(nèi)容，其中列車自動保護(hù)和列車自動運(yùn)行，目前常規(guī) GoA2自動化等級線路中已經(jīng)實現(xiàn)。

本文將重點(diǎn)介紹全自動駕駛車輛在線路監(jiān)控、乘客服務(wù)、列車管理、緊急處置方面的典型功能。

線路監(jiān)控主要監(jiān)控列車運(yùn)行限界內(nèi)設(shè)備狀況，包括是否有異物侵限，弓網(wǎng)接觸狀況等。目前主要有走行部在線檢測、障礙物探測與脫軌檢測、弓網(wǎng)在線檢測等線路檢測手段。

乘客服務(wù)主要在沒有乘務(wù)人員的前提下，提供包括乘客上下車、語音播報等相關(guān)服務(wù)，主要有車門對位隔離、乘客信息播報、乘客緊急求助等功能。

列車管理是指車輛具備從喚醒至運(yùn)營回庫自動化運(yùn)行功能，主要有列車自動喚醒與休眠、自檢、自動洗車等功能。

緊急處置是在具備正常功能的同時，具有故障預(yù)警、故障復(fù)位、應(yīng)急處置等功能，確保車輛運(yùn)營安全。主要包括火災(zāi)報警、列車故障遠(yuǎn)程干預(yù)、列車停車控制、故障遠(yuǎn)程告警等功能。