全自动无人驾驶工程建设问题及相关挑战

宋相宇 董高杰

摘 要： 基于CBTC驾驶技术，研究全自动无人驾驶技术面对的工程建设问题及全自动无人驾驶技术面对的挑战。深入研究全国城市轨道交通现有驾驶配套设施和工程建设，对系统功能进行分类并对不同项目中如何选择全自动无人驾驶的功能进行探讨。

关键词： 全自动驾驶;技术建设;障碍物检测;应急处置

【中图分类号】U284.48     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.064

0 引言

本人深入研究全自动无人驾驶技术，基础建设需要进行的優化升级措施，及应用会面对的挑战。

1 全自动无人驾驶技术工程建设的相关问题

1.1 车辆段及车辆设计

要真正实现全自动无人化运营，在项目前期设计阶段就应做好全自动运营目标的设定，比如DTO、UTO的设计目标，根据不同的自动化程度逐步提高或增加对各系统的指标及功能要求。从运营维护场景入手，列出所有的自动化运营、维护等场景，考虑不同场景下各个系统接口和功能分配 ; 提取出所有与土建设计有关的因素（如停车库长度、停车库型式、自动化区域及非自动化区域、牵引电控制、弱电设备安装等）作为边界条件。

1）车辆段、停车场：库线长度往往影响车辆段、停车场的规模，需要在前期尽早确定，由于不同厂商的无人驾驶系统对于安全防护方式和距离的要求不同，因此，建议在前期采取包容性设计的方式;车辆段有人区和无人区的划分，转换轨设计需采用全自动无人驾驶技术，考虑车辆运转作业的便捷性，同时，土建设计需要考虑工作人员进出无人区的地下/地上通道。

2）无人驾驶对车辆系统提出更高的要求，比如蠕动模式、防过冲等功能需要车辆提供独立的制动系统硬线接口，也需要车辆对于低速的控制更加精准;列控系统多数功能的实现需要通过与车辆TCMS系统的信息交互实现，因此需要尽早明确车辆系统的相关指标和技术要求。系统具有以下特点：

1.2 尽早确立运营管理模式和团队

由于全自动无人驾驶对于运营最主要的区别在于岗位位置和职责的变化，对于已经运营多年的城轨系统而言，是不小的冲击和改变;无人驾驶系统具有运行控制及运营管理高度集中化的特点，主要体现在以下方面。

1）控制中心调度员从面向列车司机和司机再面向乘客的关系，转变为直接面向乘客，并通过控制中心与列车间的视频及语音通信设备，识别及处理列车上乘客的突发情况。

2）由原来通过司机处理的设备故障和列车控制职能转变为由控制中心调度员直接处理和控制无人驾驶列车的运行;OCC调度人员需要增加职能或增加岗位，对于更多信息的识别和判断以及远程控制命令的使用都需要对调度人员加强职业培训和能力培养。

3）增加了线路多职能保障队伍，直接听从控制中心调度员的指令，完成和处理非正常运营状态下的紧急作业，可以辅助引导乘客，处理屏蔽门故障，以及在必要时作为司乘人员上车处理列车故障，对保障人员的综合素质有更高的要求。

建议按扁平化和集中高效的原则设计，设立独立的运营部门，将控制中心、车站、各维修专业相互协调配合进行管理，减少内部沟通环节，提高运作效率;在系统巡检维护方面，建议将相近专业适当合并，提高故障应急处理效率。

2 无人驾驶系统面临的挑战

全自动无人驾驶列车运行完全依靠信号控制，因此信号系统须采用高可靠、高安全及高冗余设计，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，同时要求ATC车载与轨旁设备之间能双向高容量通信。设备故障或突发事件，后续处理依然存在一些缺陷，仍需要更完备的运营规则和处理准则。例如：在运行过程中出现制动设备故障或车门故障，若依然需要牵引的话，将存在一定的安全隐患，如何正确处理。

2.1 障碍物检测问题

列车障碍物监测包括异物侵限系统对无人驾驶安全比较重要，但在目前地铁中还未真正实现。这也是无人驾驶技术未全面实施的重要原因，也是实现无人驾驶安全运营亟需解决的问题。可以参照无人驾驶汽车的避障传感器的微波雷达、激光雷达等技术，或高速铁路的防异物侵限技术进行解决。

2.2 故障应急处置问题

成熟有效的运营组织方案和设备故障下列车运行组织能力是目前实现无人驾驶的又一障碍。可先期积累经验，逐步解决。在地铁无人驾驶系统建设的初期，应研究制定出适用于国内轨道交通基本运营条件的运营目标、运营计划、运营功能、运营组织、运营维护和事故与灾害处理紧急预案等; 同时借鉴国外的运营经验，培养专业技术队伍和多职能维护人员，加强OCC 调度员的控制和指挥能力，提升中央集中实时控制的管理水平，为正确实现无人驾驶运营提供管理上的保证，并在应用中逐渐完善和成熟。

2.3 相关试验问题

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。

2.4 安全问题

安全问题是保障全自动无人驾驶地铁系统长期成功运行的核心。如何进行有效的安全监测和评估是一个至关重要的问题。需要对轨道、信号、电力和牵引供电、广播和通信、控制中心、车站、车站站台门、车辆和土建工程等子系统的系统进行安全评估。并对每项检查、测试和安全验收的结果，都要求分别提供相关的报告，以作为评估的结果，来确保评估的完整性、真实性和可追溯性。

3 结束语

全自动无人驾驶技术是一套全新的技术，在国外也是处于试运营状态，技术的运用会遇到很多问题。因此国内大批量的上马全自动无人驾驶技术一定要慎重。设计施工部门需要充分调研研究，做好充分预想，缜密的组织项目的专业评审。运营单位做足故障应急预案，调度人员做足车辆技术培训，能在第一时间处置车辆故障。

参考文献

[1] 李宜芳.全自动无人驾驶车辆段设计，北京地铁14号线工程论文专辑2015（2）.

[2] 武长海.城市轨道全自动无人驾驶技术应用探讨[J]铁路通信信号工程技术，2016（10）.

[3] 王日凡.全自动无人驾驶系统 全新理念的城市轨道交通模式[J]城市轨道交通研究，2006（8）.

[4] 范荣巍.燕房线全自动无人驾驶车辆制动系统.铁道机车车辆，2016.