无人驾驶地铁列车乘客信息系统的关键技术分析

王洋　李福进

摘 要：文中结合轨道交通阐述了无人驾驶地铁列车控制系统的主要功能及特点，介绍了无人驾驶地铁列车各子系统中的关键技术，并提出了实现全自动无人驾驶系统的难点，为地铁列车实施全自动无人驾驶方案提供参考。

关键词：无人驾驶；地铁列车；乘客信息系统

无人驾驶地铁列车系统是最先进的地铁运行控制技术，其中，乘客信息系统是无人驾驶地铁列车系统的重要组成部分之一，借助信息服务系统负责引导乘客快捷、安全地上下、承换地铁。乘客信息系统乘客信息内容随乘客流量不断更新，信息采集和服务均通过与乘客计算机系统相互通讯来实现。乘客信息系统主要包括闭路电视监控系统、多媒体播放系统及广播系统等三个子系统。随着现代网络通信技术及“多媒体播放”LCD屏技术的快速发展，有效促进了乘客信息系统技术的发展与完善。

1 全自动无人驾駛方案

在列车的折返过程中，通过UTO系统，列车可通过系统的移动授权信号完成运行方向的自主确认，并能完成两对应驾驶室的自动转换，自动关闭和激活相应驾驶系统。在驾驶系统的自动转换过程中，要确保数据（如牵引制动状态、控制数据、其他列车状态信息、车门状态信息等）的稳定性，防止在驾驶系统转换过程中数据丢失。在有列车插入时或列车运营前，信号系统会参考列车时刻表自动向列车发送识别号信息。列车发车前，列车两端驾驶系统均处于自动模式时，当列车收到来自OCC发出的唤醒指令后，列车自动启动自检、静态测试、执行启动等车载子系统。

2 各子系统中的关键技术

2.1 列车以太网技术

无人驾驶地铁列车各系统的信息存储与通信的实现，特别是大量乘客信息系统的建立，信息传输量剧增。这对信息网络传输系统提出了更高的要求。以太网硬件设备具有很高的可靠性和数据存储、传输的安全性，是确保大量数量在各设备间实时传输的关键技术之一。交换机主要用于控制内部虚拟网络间的相互通讯，具有冗余功能即主从设计，能够对源地址及目标地址进行翻译，能够支持动态主机管理协议，同时能够支持通用的网络配置协议，可实现每一端口数据传输速率的自动控制。

2.2 虚拟局域网络

随着传输数据量的不断增大，以太网技术是乘客信息系统信息传输的首选，但是如何保证数据安全、可靠、实时地在网络上不同设备之间进行传输。该虚拟网络包含所有的列车控制的子系统设备，如车辆控制单元、门控单元、空调控制单元。该虚拟网络包含所有车载网络设备、如交换机、网络控制计算机，该虚拟网络包含所有的乘客信息系统设备、如媒体控制单元、功放摄像头。由于局域网上需要传播大量视频语音信息，这些信息数据量大且更新发送频繁，很容易引起广播风暴，单独划分乘客信息系统。

2.3 广播系统

相关的控制数据则通过以太网传输连接实现，在列车运行过程中，列车无线电控制单元需要始终和车载音频控制单元保持主控对主控的匹配位置。而其主从的信号则通过以太网来源于列车的中央控制单元，从而达到有效同步的效果，车载音频控制单元则通过以太网对每节车内的功放进行语音信息的传输，每节车内分别配有两个功放单元，已达到单节车语音播放冗余的目的。通过用户数据报文的协议，以单播的方式向车载无线电台发起语音通讯请求，车载无线电台向地面控制中心发起通信请求，地面控制中心发出确认信号后，地面控制中心与乘客之间的通讯通道便建立起来，从而实现双方对讲交流。

3 闭路电视监控系统

3.1 数字摄像机的选择与设置

列车虽然是无人驾驶，但列车的运行状态必须得到全方位的时时监控。监控以影像形式传输至地面控制中心，这就要求影像必须清晰、无盲区。摄像机的选择与设置就显得非常重要。为了实现列车前后轨道状态的监控，在列车前后端各装有一部高清数字摄像机。这两台摄像机的选择需考虑列车逆光行驶及进出隧道等情况，因此，端部摄像机需具备较宽的动态WDR调节功能。为了监控每节车厢两侧车门状态和乘客流动情况，需在每组车门两侧各设置一台摄像机，安装位置为车体外侧，这就要求该摄像机要足够薄，安装后整体尺寸在允许范围内，同时还要考虑列车清洗时摄像机的防水性及温度、湿度变化时镜头的防冷凝水功能。

3.2 数字视频数据的传输与存储

为了实现对各台列车内突发事件的实时掌握，地面控制中心能够通过通讯网络向处于任何状态的任一列车发出视频通讯请求，该列车相对应的摄像机应及时响应并与地面控制中心建立视频通讯连接，将摄像机拍摄到的视频数据传输至控制中心，并投放到监控屏幕上。很多情况下，地面控制中心需调用列车发生突发情况后的歷史视频记录，因此，在每列车中均设有两个视频记录仪，交替记录冗余数据，能够在本地硬盘中记录摄像机拍摄的数字信息，本地硬盘设计采用HDD4T技术，可连续存储视频信息10天以上。无人驾驶地铁列车乘客信息系统的建立与完善须做到与时俱进，系统初步建立后，势必会存在一些缺陷，特别是随着各行业技术水平的不断发展，因此需不断完善和升级该系统。

4 结束语

以太网结构及关键技术在无人驾驶地铁列车乘客信息系统中的应用，能够有效简化系统接口，降低列车设计成本，值得在国内大力推广。

参考文献：

[1]宋勐.南京地铁南延线列车乘客信息系统[J].现代城市轨道交通，2002.

[2]蔡国涛，陈蕾.对乘客信息系统的分析[J].现代城市轨道交通，2012.