列车自动驾驶讲课.doc

浅析全自动无人驾驶地铁列车在中国的发展 目前城市人口迅速膨胀，据世界铁路研究所预测，到2016年，全球将有500 多个城市的居民超过百万，随着城市人口增加带来的城市交通拥堵问题日益严重。城市轨道交通在解决城市交通拥堵中起到了显著作用，近年来世界范围内的城市地铁线路数量不断的在增长。而在此过程中轨道交通运行控制系统也经历了从人工驾驶到半自动驾驶再到地铁全自动驾驶的转变，轨道交通系统的安全性和自动化程度也得到了不断提高。但随着载客压力的不断增加，运行速度的不断提高，列车运行密度不断增加，使得地铁线路日益拥挤带来的运营安全挑战成为轨道交通发展的难题。而实现信号和地铁自动化将有效解决轨道交通网络饱和的问题，同时有效地提高城市运输能力，城市轨道交通正在向全自动无人驾驶的运行模式发展。 我们知道，现在中国的高铁技术在国际上已经处于领先地位，但是在城市轨道交通的技术方面还是相对落后的，特别是在全自动控制技术这一方面，与国际先进水平的差异比较大。近年来自动化地铁在全球轨道交通领域日渐升温。目前，巴黎、新加坡等城市全自动化地铁已正式投入运营，还有马赛、柏林等城市正在将原有的传统地铁改造为全自动化地铁。连接美国曼哈顿和布鲁克林的纽约地铁L号线经过改造，正式启用自动控制系统。迪拜地铁是阿联酋投巨资兴建的世界上最长的无人驾驶城市快速轨道交通系统。而在我国大陆地区轨道交通无人驾驶处于起步阶段。上海地铁10号线是我国第一条FAO（全自动无人驾驶系统）地铁线路，但在运营上，列车通车后将实现“全无人驾驶”，最高运行速度为80千米/小时，最大载客量为1262人。列车采用IEC62267标准中规定的GOA4级全世界最高自动化等级进行研发设计，已经达到了国际领先水平。 图一 运营模式状态和管理流程图 2、核心技术的差异 1) RAMS要求高 全自动无人驾驶系统RAMS的多项指标要高于常规的系统，特别是在可靠性方面的指标更高。据有关文献记载,安全完善度为等级4，可靠性指标 要高于99.99%。因此像车辆上一些设备的容量要考虑冗余，列车控制系统要有冗余。根据需要，应设置后备的驾驶员操纵设备,ATO系统应考虑双机冗余等。 2)建立大集成的综合监控系统 高度集成的综合监控系统(ISCS)对于全自动无人驾驶系统是至关重要的，它与传统系统有着显著的区别。ISCS直接服务于运营管理及非常事件 的处理，系统集成方式是根据各全自动无人驾驶系统的设计思想而异。比如，可以将电力监控系统(SCADA)、设备监控系统(BAS)、电视监控系统(CCTV)、乘客信息系统(PIS)、广播系统(PA)以及防灾报警系统(FAS)和门禁系统(ACS)等集成在ISCS中。如图二所示为综合监控系统网络架构图。 图二 综合监控系统网络架构图 3)车辆 车辆不设驾驶员，只设一个简易的操纵台，以备应急时人工操作。冗余设计是全自动无人驾驶系统车辆的特点。车辆的客室还设摄像系统,实时传送至OCC(运营控制中心)，在客室和主要设备柜设火灾报警系统的探测器，在客室还设应急疏散指示和报警器。车辆的故障信息能实时发送到OCC和车辆段。 4)信号系统 全自动无人驾驶系统的列车运行完全依靠信号控制，因此信号系统必须采用高可靠、高安全和冗余设计，需要更高的列车定位精度，以及实时的列车运行控制命令和设备状况报告，要求ATC车载与轨旁设备之间双向的高容量通信，所用信号系统必须采用基于无线通信技术的移动闭塞系统。移动闭塞ATC系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息，并据此计算出每一列车的运行权限，动态更新发送给列车；列车根据接收到的运行权限和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现精确的定点停车和完全防护的列车双向运行模式。 5)运营控制中心(OCC) OCC不单是对列车全自动运行、车站设备、电力供给、防灾报警和票务管理等实现统一调度指挥的监控中心，而且作为对各类应急事件处理的指挥中心；它还是全线所有相关运营管理信息的集散地和交换枢纽。因此，OCC的功能在很大程度上超出了传统系统的范畴。如图三所示为控制中心调度员、乘客、司机和视频监控关系图。 图三 控制中心调度员、乘客、司机和视频监控关系图 3、 列车及系统的调试 传统的列车在完成型式试验后，将分别做车辆的限界试验，以及车辆与信号系统、通信系统和供电系统的技术接口等试验。全自动无人驾驶系统必须要确保整个系统安全、可靠、万无一失地运行。由于监控系统也高度集成,因此要进行车辆、信号、通信、供电、综合监控系统,以及救援、应急疏散等的联合调试；而后要进行长时间的不载客试运行，以考核车辆及各子系统的可靠性和安全性。 对于全自动无人驾驶的地铁列车而言，高密度的作业量安排，更小的行车间隔，对于线路有限的条件下，精确的列车定位对