關(guān)于城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)的幾點(diǎn)思考

劉 潔

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部OCC控制中心，廣東 廣州 510000）

1.城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)基本概念

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中定義了城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)的安全需求，也明確了5種自動(dòng)化等級(jí)的模式。模式行車、人工行車、半自動(dòng)型車、無(wú)人駕駛行車與無(wú)人值守車。其中無(wú)人駕駛行車與無(wú)人值守行車是普通意義上的城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)之一。當(dāng)自動(dòng)化等級(jí)越高時(shí)，人工參與的負(fù)責(zé)運(yùn)行的安全工作就相對(duì)較少，所以行車安全責(zé)任也就越大。針對(duì)不同自動(dòng)化等級(jí)下的系統(tǒng)著重分析其意義。指導(dǎo)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度并非越高越好，必須要針對(duì)具體的需求，結(jié)合具體的經(jīng)營(yíng)因素與經(jīng)驗(yàn)權(quán)衡各方利弊后才能進(jìn)行綜合的考慮，選擇適合的自動(dòng)化等級(jí)。同時(shí)也應(yīng)該對(duì)功能進(jìn)行定制化的思考與設(shè)計(jì)，選出最合適的系統(tǒng)，進(jìn)而推動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定，規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。在選擇無(wú)人駕駛的模式時(shí)，需要具體問(wèn)題具體分析，做到適用就好。這些年，無(wú)人駕駛系統(tǒng)在中國(guó)城市軌道交通發(fā)展方面起著非常重要的作用。比如上海軌道交通10號(hào)線。社會(huì)對(duì)城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)的接納度越來(lái)越高，無(wú)人駕駛技術(shù)也是城市軌道交通發(fā)展方向之一。在未來(lái)的一段時(shí)間，中國(guó)將會(huì)更多地投入到該項(xiàng)目當(dāng)中。

2.城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)的適用特點(diǎn)

第一，可以自動(dòng)控制列車的運(yùn)行，包括折返遠(yuǎn)程行車、對(duì)準(zhǔn)自動(dòng)休眠、喚醒聯(lián)合自檢、救援配合等功能。能夠涵蓋行車工作的各個(gè)方面，促進(jìn)整體車輛的智能化水平。第二，可以兼顧效率、舒適、節(jié)約能源。根據(jù)計(jì)劃的時(shí)刻調(diào)整線路列車的行走時(shí)間與運(yùn)行的間隔。利用計(jì)算機(jī)控制沖擊率，減少不必要的能耗。同時(shí)要根據(jù)既定的計(jì)劃與客流量分布，實(shí)時(shí)連接客流變化信息，生成自主的研發(fā)方案，及時(shí)的疏散乘客減少資源浪費(fèi)。第三，促進(jìn)車輛信號(hào)通信的緊密結(jié)合。完善相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)，讓各個(gè)系統(tǒng)之間密切配合。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)完成配合設(shè)備故障處理。列車救援的工作將列車運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化，配合完成復(fù)雜的人工難以調(diào)整的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。第四，提供一個(gè)監(jiān)控界面與接口在自動(dòng)化運(yùn)行時(shí)，能及時(shí)向運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員與乘客提供各式各樣的信息，以便于相關(guān)人員可以同時(shí)查看。當(dāng)異樣發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可以立即反應(yīng)提供報(bào)警與影響的級(jí)別，自動(dòng)進(jìn)行員工定位，提供員工的操作接口。第五，無(wú)人駕駛系統(tǒng)可以結(jié)合自動(dòng)化的辦公系統(tǒng)，應(yīng)用于設(shè)備材料管理、門禁、供電等方面，比如可以自動(dòng)生成工單、合理組織運(yùn)營(yíng)每個(gè)參與者，讓管理組織更加合理協(xié)調(diào)。

3.城市軌道交通無(wú)人駕駛系統(tǒng)存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

3.1 列車控制系統(tǒng)是安全苛求系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)承擔(dān)更多的功能，尤其是在無(wú)人駕駛系統(tǒng)當(dāng)中。其負(fù)責(zé)的安全責(zé)任范圍更大，但是有些風(fēng)險(xiǎn)是必須有人駕駛系統(tǒng)承擔(dān)的，所以需要不斷的通過(guò)合理的安全分析，解決相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如線路設(shè)計(jì)時(shí)的封閉安全的行車環(huán)境。也要排查故障，落實(shí)安全理念，充分利用傳感器減少安全隱患。在無(wú)人駕駛系統(tǒng)設(shè)備故障或者突發(fā)安全情況時(shí)，因?yàn)槿斯⑴c較少，所以一方面需要對(duì)設(shè)備提出更高的要求，提高安全性要求，同時(shí)也要具備遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力。能夠快速處理障礙，并且將設(shè)備故障控制在合理范圍之內(nèi)。必要時(shí)可以有預(yù)見性的把握危險(xiǎn)來(lái)臨，積極考慮乘客的特點(diǎn)以及不確定的因素，將人身安全放在重要地位。

3.2 無(wú)人駕駛系統(tǒng)需要采用列車控制通信

利用網(wǎng)絡(luò)做到多系統(tǒng)的配合，無(wú)人駕駛系統(tǒng)一方面有人工管理方式，同時(shí)也是對(duì)項(xiàng)目建設(shè)組織工作高要求的體現(xiàn)。必須要合理地吸收國(guó)內(nèi)外的成熟案例，結(jié)合本城市的特殊特點(diǎn)，科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，才能有效提高無(wú)人駕駛系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)水平。無(wú)人駕駛系統(tǒng)對(duì)城市交通軌道自動(dòng)化水平提高是全方位的，如果僅僅是在操作層面，那么發(fā)展是受局限的。所以如何自動(dòng)化智能化地解決各個(gè)應(yīng)急問(wèn)題，如何通過(guò)人工智能等技術(shù)協(xié)助無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)策略解決問(wèn)題、如何讓乘客與各個(gè)交通運(yùn)營(yíng)的參與者感受到方便舒適的服務(wù)，這是無(wú)人駕駛技術(shù)需要改進(jìn)的重點(diǎn)問(wèn)題。

3.3 無(wú)人駕駛技術(shù)的挑戰(zhàn)

在線檢測(cè)。無(wú)人駕駛系統(tǒng)需要對(duì)列車運(yùn)行的周期以及運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)也要排除自身的故障，學(xué)會(huì)處理以及解決出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，無(wú)人駕駛系統(tǒng)也需要考慮障礙物的檢測(cè)，以及處理方式。在目前，障礙物的檢測(cè)主要是依據(jù)接觸史，非接觸檢測(cè)手段并未完全利用。倘若遇到障礙物就會(huì)導(dǎo)致緊急制動(dòng)，就會(huì)降低無(wú)人駕駛的效率。同時(shí)，也要考慮煙火檢測(cè)及其應(yīng)對(duì)考慮到反恐監(jiān)測(cè)、以及異物入侵監(jiān)測(cè)與其應(yīng)對(duì)措施，從而保證無(wú)人駕駛系統(tǒng)整體有序運(yùn)行。

車輛自動(dòng)連掛。當(dāng)緊急事故發(fā)生時(shí)，列車出現(xiàn)拋錨此，需要立即實(shí)施應(yīng)急救援。而應(yīng)急救援時(shí)拋錨的列車需要與救援車實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。手動(dòng)進(jìn)行連掛的效率相對(duì)較低，而且實(shí)施起來(lái)有危險(xiǎn)性，而自動(dòng)連掛變成了很好的方式。當(dāng)救援列車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，實(shí)現(xiàn)一次性的自動(dòng)連掛。在目前仍存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)，即使現(xiàn)如今已有自動(dòng)連掛的應(yīng)用方法，但是有規(guī)定條件的比如在特定區(qū)段要求通信列車并且同時(shí)運(yùn)行車門都是關(guān)好鎖閉的狀態(tài)。所以如何盡可能地減少限制條件，在列車遇到故障拋錨時(shí)，如何盡快地實(shí)施救援是需要值得深入探討的話題。

緊急事故處理。在無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中，一旦出現(xiàn)突發(fā)事故，尤其是車內(nèi)事故，比如緊急制動(dòng)按鈕。在運(yùn)行期間被乘客惡意觸動(dòng)。在無(wú)人駕駛模式下并未有相關(guān)維護(hù)人員維護(hù)，這就需要管理團(tuán)隊(duì)要考慮如何解決該類問(wèn)題。另外，在遇到不遵守地鐵規(guī)則的乘務(wù)時(shí)，比如在列車關(guān)門瞬間乘客物件卡入到了列車門或者站臺(tái)中間，由此影響到了列車自動(dòng)化運(yùn)行。此時(shí)需要工作人員及時(shí)作出處理，做到防患于未然。

夜間節(jié)能運(yùn)行與遠(yuǎn)程控制。無(wú)人駕駛需要在夜間保持車載控制器正常工作，同時(shí)與控制中心保持正常的通信聯(lián)系，即使喚醒休眠。而目前這樣的模塊很難達(dá)到這樣要求，很難監(jiān)測(cè)列車的移動(dòng)。倘若列車移動(dòng)就有可能發(fā)生事故，這也是需要考慮的問(wèn)題。

故障模擬處理。無(wú)人駕駛系統(tǒng)需要根據(jù)不同的場(chǎng)景故障進(jìn)行模擬、演練，從而保證列車在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異樣?？梢酝晟茟?yīng)對(duì)無(wú)人駕駛技術(shù)，本身是技術(shù)而故障模擬是涉及到各個(gè)系統(tǒng)與各個(gè)層面的，同時(shí)都需要做大量的實(shí)驗(yàn)運(yùn)營(yíng)后才能逐步地完善，很難保證所有的場(chǎng)景都能夠充分的模擬。

列車運(yùn)行性能的提升。無(wú)人駕駛系統(tǒng)不僅是信號(hào)系統(tǒng)，更重要的是信號(hào)通信與綜合監(jiān)控通信等多個(gè)系統(tǒng)的共同配合。強(qiáng)有力的人工運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人駕駛系統(tǒng)提高整體的系統(tǒng)性能，即使某個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的性能非常穩(wěn)定。但是由于配合的車輛不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所以最終整套系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)仍然不能無(wú)故障運(yùn)行。因此如何提升所有系統(tǒng)的性能是無(wú)人駕駛面臨的問(wèn)題。

4.城市軌道交通全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)集成

全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)是由中央自動(dòng)化系統(tǒng)、車站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與車載綜合自動(dòng)化系統(tǒng)組成。全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)增強(qiáng)了 ATS信號(hào)系統(tǒng)與車載自動(dòng)系統(tǒng)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要改良 AYS的集成設(shè)計(jì)，選取適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ黾恿熊嚨倪\(yùn)作，排查乘客報(bào)警車站機(jī)電設(shè)備聯(lián)動(dòng)等。

4.2 無(wú)人駕駛場(chǎng)景與一體化信息

全自動(dòng)運(yùn)行是主要的人工運(yùn)營(yíng)的需要，其包括了對(duì)系統(tǒng)功能的分配、工作步驟與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用。在設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景時(shí)，需要將城市交通進(jìn)行全方位的故障、應(yīng)急場(chǎng)景與空間范圍的排查，明確不同場(chǎng)景的處理辦法與功能安排。將軌道交通通往車輛調(diào)度指揮與運(yùn)營(yíng)管控加以集中控制，對(duì)車站的集中控制全方位的監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)而綜合組織與融合。

4.3 具體的應(yīng)用場(chǎng)景分析

接口設(shè)計(jì)。洗車接口與鎖子系統(tǒng)連接信號(hào)系統(tǒng)，讓信號(hào)控制洗機(jī)車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化洗車功能。利用信號(hào)系統(tǒng)與有線廣播的方式能夠控制客車，實(shí)現(xiàn)通信與傳遞信息的功能，倘若列車出現(xiàn)意外，能夠通過(guò)有線廣播告知乘客或者將產(chǎn)生問(wèn)題的信號(hào)，以及車輛信息確保單扇門隔離功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)與逃生的連接時(shí)，在緊急時(shí)刻會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)逃生門。 視頻監(jiān)控與分析。在以往車內(nèi)盡管有監(jiān)控，但是范圍有限，只能將出入口與站廳位置進(jìn)行監(jiān)督。車中即使有監(jiān)控但是信息傳遞會(huì)受到干擾因素影響，所以全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)檢測(cè)需要用非實(shí)時(shí)的方法進(jìn)行溝通。倘若出現(xiàn)問(wèn)題，信號(hào)系統(tǒng)會(huì)緊急停車，并加以控制。報(bào)警信息會(huì)及時(shí)的將訊息第一時(shí)間傳送到監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，迅速找到問(wèn)題出現(xiàn)原因，即使讓相關(guān)工作人員妥協(xié)處理該問(wèn)題。在以往城市軌道列車主要是通過(guò)原始的圖像對(duì)整個(gè)列車運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，很少會(huì)對(duì)視頻監(jiān)控的內(nèi)容進(jìn)行分析。比如會(huì)利用監(jiān)控視頻分析報(bào)警警戒線，利用監(jiān)控視頻分析客流量無(wú)人駕駛技術(shù)。在城市軌道列車中的應(yīng)用以及視頻分析系統(tǒng)技術(shù)的使用可以針對(duì)某一時(shí)刻某一車站的客流量進(jìn)行分析，并將信息傳輸?shù)娇刂浦行?。由此控制中心可以根?jù)城市軌道列車的客流量做出合理的限制，但是由于多條線路相互交錯(cuò)，城市列車存在換乘的問(wèn)題。也可以有效地避免因?yàn)榭土髁康膯?wèn)題而造成擁堵。此外也可以通過(guò)食品分析了解到城市軌道列車是否存在乘客丟垃圾與雜物到軌道上的行為。倘若出現(xiàn)這一行為，視頻分析會(huì)將信息傳輸?shù)娇刂浦行?，而控制中心可以讓相關(guān)的列車暫停運(yùn)行，讓相關(guān)人員出面解決問(wèn)題后才可正常運(yùn)行。 停車場(chǎng)設(shè)計(jì)。無(wú)人駕駛需要有自動(dòng)化的停車場(chǎng)，從而才能達(dá)到全自動(dòng)的需要。自動(dòng)化的停車場(chǎng)應(yīng)該結(jié)合不同的防護(hù)區(qū)，同時(shí)要重視隔離工作。自動(dòng)化的停車場(chǎng)要做好人工區(qū)域與自動(dòng)化區(qū)域之間的隔離，采取門禁制度，同時(shí)也要增加連接鎖系統(tǒng)和車庫(kù)門連接。

表1 停車場(chǎng)設(shè)計(jì)

5.結(jié)語(yǔ)

隨著人類社會(huì)在不斷進(jìn)步，自動(dòng)化會(huì)逐漸取代人工機(jī)器、手工無(wú)人駕駛技術(shù)。但是在信號(hào)系統(tǒng)以及其他技術(shù)方面仍存在一些挑戰(zhàn)。隨著行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，城市軌道系統(tǒng)性能的提升，無(wú)人駕駛技術(shù)面臨的問(wèn)題將會(huì)逐漸被解決。運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)體系的越來(lái)越完善，無(wú)人駕駛技術(shù)將會(huì)作為城市軌道交通的必然發(fā)展趨勢(shì)，極大促進(jìn)我國(guó)城市軌道交通發(fā)展。