轨道交通无人驾驶信号系统关键功能分析

轨道交通无人驾驶信号系统关键功能分析

罗淞侨,罗杨,朱轩锐,胡清

重庆中车长客轨道车辆有限公司 401133

摘要：我国社会经济的不断发展助推者我国交通运输行业技术水平的不断提升，近些年来，我国交通基础设施不断完善，全体系交通运输方式不断发展，为社会会生活不断创造便利，城市轨道交通是这一体系的关键一环，以信号系统为基础展开运营，无人驾驶信号系统则使轨道交通运输方式迎来新的发展局面，使司机对列车的控制和驾驶工作得到代替。本文论述分析了轨道交通无人驾驶信号系统的基本概念及关键功能。

关键词：轨道交通；无人驾驶信号系统；关键功能

引言：城市轨道交通无人驾驶系统是在无司机参与情况下，在控制中心统一调度下完成列车全部运营职能的控制系统，自动完成休眠、唤醒、开关门、运行并在发生故障后自动进行恢复等任务，信号系统承担着“任务”派发和接收“执行”情况反馈职能。对信号系统关键功能展开分析，有益于更好为无人轨道列车发展，提供新技术“增量”。

一、轨道交通无人驾驶信号系统概述

轨道交通信号系统是由驾驶、监控、防护三个子系统构成的自动控制系统，列车自动驾驶功能以联锁为基础得以实现，在自动安全防护系统的拱卫下，基于自动监控系统派发的指令，列车实现对速度及运行状态的调节，从自动驾驶模式上划分，轨道交通的无人驾驶模式可划分为无人工一线控制的完全无人驾驶、自动监控系统提供信息与基础指令下的人工驾驶、限制性人工驾驶、非限制性人工驾驶等几类，人工参与的驾驶模式中自动监控系统也保持大量参与，以尽可能确保列车运行状态的安全与稳定。[1]

二、影响轨道交通无人驾驶状态的因素

轨道交通无人驾驶功能的实现是在车载计算机、电弓、制动、车门、牵引、供电各个列车子系统的共同参与下协同完成，这些设备及系统的可靠性会对无人驾驶的质量构成直接影响，在任一系统发生故障，无法正常运行时，都会触发列车的紧急制动及降级运行，变电系统内部如发生接触网故障及变电故障，列车会直接停运。列车轨道周边的设施及建筑，也会对列车的运行状态构成直接影响，如隧道两侧的管线、电器箱体如发生脱落，均会直接影响列车运行状态，极端天气、轨道障碍物、广告牌掉落等问题也是潜在影响因素。列车月台的客流量有时出现暴涨情况而相关系统设置却无法实施调整，则是列车运行的另一大隐患。列车发生故障时救援列车和故障列车间的连挂问题，也在制约无人列车的运行效率及可靠性。[2]

三、轨道交通无人驾驶信号系统关键功能分析

（一）信号系统的定位及记忆功能

轨道交通无人驾驶系统处于正常运行状态情况下由控制台对列车运行情况进行实时控制，正常运行时，进入运营时间后，列车从休眠状态被唤醒并展开自检，自检未发生问题后在信息被返回控制台后又由中心控制系统下发出库及换轨换号指令，并展开正线运行及发车工作，工作时间结束运营后在列车终点站清客、从轨道正线回库休眠。

列车处于正常状态时，系统需具备对列车的唤醒职能、并检测列车自身载客运行条件是否完备、控制设备及服务设备是否正常运行，检测工作无异常后，列车继续依照系统设置的时刻点展开发车等后续运营职能，这一过程中由于无人员在一线展开工作，而由轨道交通无人驾驶信号系统完成全部控制，这便需要系统具有定位、记忆功能，以此获取列车的实时位置、已行驶线路、将抵达站点等信息，监控并确保列车运行状态的稳定。[3]

（二）缓慢式跳跃、控制冗余、车门控制功能

无人驾驶状态下列车也有着发生各类问题的可能，导致列车发生异常状态的原因大体包括：设备故障、区间堵塞、过大客流等，相关情况如发生便需系统快速进行调整，尽可能缩减列车整体运行受到的影响。在列车因各类原因致使无法精确在目标月台进行停车并展开人员上下车时，许多乘客便无法正常继续行程，当下列车及后续列车也将晚点进站，这一背景下，列车需要具备依照和月台间的距离进行系统此前规划外提前制动的能力，以提前展开的缓慢轻制动动作进行缓慢式跳跃，尽可能实现精确停车。无人信号系统中也包含了涵盖了自动条约功能，以为乘客提供尽可能精确的到站服务。

除此之外，由于牵引、制动、车载信号系统易发生问题，无人驾驶列车行驶途中也常常发生自动停车情况，并给轨道交通运营状态带来极大不便，为规避这一问题带来的损失，无人信号系统会确保对列车进行牵引制动的控制系统具有运行通道上的冗余空间，以保证单一控制通道出现问题时可迅速向另一控制通道切换，以尽可能保证整体列车体系的正常运行。而在列车运行过程中，对车门及屏蔽门的控制是确保乘客安全的重中之重，车门及屏蔽门也易受到列车外部运行环境的影响致使故障发生，故现行无人信号系统在功能设计上往往确保了关联设备具备充分冗余，以使得车门、屏蔽门有故障发生时，能够对开关门状态进行选择。

（三）信号系统功能强化的方向

信号系统需对诊断分析功能进行强化使车载及轨道旁设备的实时报警机制更为精确，并通过对综合自动系统接口内容的有效增加，在将诊断信息向控制系统进行汇总后，促进无人信号系统远程监控能力的提升。信号系统也需强化倒退防护功能，通过对倒退防护控制基础逻辑的增加，确保误差高于预期设计精度时，列车不允许倒退，以免造成整体运行风险的进一步增加。

在列车有个别安全门发生故障后，需人工关闭并锁定安全门，同时借助安全门同系统连通的接口向系统报告被锁安全门的位置，列车系统则对对应车门进行电气隔离，以确保列车到站时该安全门不参与开关门动作。而为更好应对突发问题，信号系统还需对备用控制中心功能进行强化，以使在控制中心有问题发生时备用控制中心能很快完成对整个控制系统的接管工作，相关备份控制中心状态需由单套、冷备份向无缝切换、双套、热备份转变。

结语：当下我国交通基础设施正不断完善，随物联网等技术基础的不断完备，轨道交通无人驾驶信号系统的发展方向在越来越向车地协同转变，通过轨道信息系统和列车监控、控制、制动系统间不断的信息交互，在总控制中心调度下以更密集的信息节点完成对列车状态及调度的更为精确全面掌控。

参考资料：

[1] 张云. 轨道交通无人驾驶信号系统关键功能分析探讨[J].  2019.

[2] 张天池. 全自动无人驾驶轨道交通列车定位技术探讨[J]. 数码设计（上）, 2021(010-001).

[3] 王浩,李大智. 基于5G网络的城市轨道交通全自动无人驾驶列车控制系统研究[J]. 信息技术与信息化, 2020(8):3.