全自动驾驶系统技术探讨.pdf

上海市隧道工程轨道交通设计研上海市隧道工程轨道交通设计研究究院院 全自动驾驶系统设计技术汇报 一、全自动驾驶系统定义 二、运用全自动驾驶系统目的 三、全自动驾驶与常规驾驶差异 四、全自动驾驶系统工程设计体会 目录 一 1 全自动驾驶系统定义 国际公共交通协会(UITP)将列车运行的自动自动化化水平水平（（自动化等级，简称自动化等级，简称GoGoA A））划划分为五级：分为五级： 带司机带司机 的的ATPATP S ST TO O DTODTO 自动自动 司机司机 司机司机 司机司机 司机司机 司机司机 司机司机 自动自动 自动自动 自动自动 乘务员乘务员 乘务员乘务员 FAO 自自动动 自动自动 自动自动 自动自动 UTUTO O 自动化自动化 列车运列车运 列车运列车运 列车停列车停 关闭关闭 干扰事件干扰事件 等级等级 行类型行类型 行行调整调整 车车 车门车门 下运行下运行 一 2 全自动驾驶系统定义 国际电工委员会-IEC62290 列列车车运行运行 基本功能基本功能 GOA 1 GOA 2 GOA 3 GOA 4 列车列车运行运行安全安全保证保证 安全进路 设备 设备 设备 设备 列车间隔控制 设备 设备 设备 设备 速度监督 人工 设备 设备 设备 列车列车驾驶驾驶 加速和减速 人工 设备 设备 设备 轨道轨道监控监控 障碍物监测 人工 人工 设备 设备 避免与轨道上 的人员碰撞 人工 人工 设备 设备 乘客上下车监控乘客上下车监控 车门及站台门控制 人工 人工 人工 设备 确认列车启动条件 人工 人工 人工 设备 监控列车监控列车 列车投入运营 列车退出运营 人工 人工 人工 设备 监督列车运行 人工 人工 人工 设备 紧急状态紧急状态的的检测与检测与 处理处理 诊断列车； 检测烟火、脱轨、 列车完整性； 紧急情况处理； 人工 人工 人工 设备 检测+ 人工处置 一 3 全自动驾驶系统定义 全自动无人驾驶系统（GOA4）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程列车运行全过程自动化自动化的新一代城市轨道交通系统，是衡量城市轨道交通系统可靠性、安全性、可用性、可维护性可靠性、安全性、可用性、可维护性先进水平的标尺，是城市轨道交通系统自动化水平的最高等级自动化水平的最高等级，也是未来城市轨道交通技术的发展方向。

二 4 运用全自动驾驶系统目的 城市轨道交通列车运行控制系统技术发展是从非自动非自动、半自动半自动到全自全自动动的演变 随着基于通信的列车自动控制系统（CBTC）和综合监控系统综合监控系统技术的成熟，有力推动了城市轨道交通全自动驾驶系统技术的发展和应用发展和应用 GOA2/STO GOA3/DTO GOA4/UTO 技术发展的必然 二 5 运用全自动驾驶系统目的 安全地铁安全地铁——提升城市轨道交通系统的安全性 品质地铁品质地铁——提高城市轨道交通系统的可用性，提升服务品质 绿色地铁绿色地铁——提高城市轨道交通系统的运行效率，实现节能减排 智慧地铁智慧地铁——提高城市轨道交通系统的自动化水平 建设理念更新的必然 三 6 全自动驾驶与常规驾驶差异 车辆牵引/ 制动 /TCMS CBTC 车载设备 门控系统 站台屏蔽门控制系统 LTE 视频监控 无线列调 应急导引 操作员 区间摄像头 C 车站 控制中心 TIAS服务器 行调 电调 车辆调度 乘客调度 C 车站摄像头 故障诊断 信息发布 人员防护 操作员 故障诊断 自动列车 控制管理 车辆段 环调 紧急对讲 TETRA 全自 动车 辆段 1. 司机司机监控列车运行改由设备设备自动控制列车运行。

2. 司机司机面向乘客的工作改由控制中心调度调度完成 3. 列车自动运行控制范围延伸覆盖至车辆段车辆段/ /停车停车场场 本质区别 三 7 全自动驾驶与常规驾驶差异 序号 项目 有人驾驶系统的实现方式 无人驾驶系统的实现方式 1 列车出库前的自 检及启动 司机启动设备自检，紧急制动司 机缓解，司机升弓，设备自动启 动列车出库 系统设备自动启动自检，紧急制动自 动缓解，自动升弓，设备自动启动列 车出库 2 列车照明、通风、 空调、消防监控 照明司机开关，通风、空调司机 开关 系统实现照明自动开关，通风、空调、 消防监控 3 列车站间运行 正常ATO模式不可用时，采用人 工驾驶模式 正常ATO模式不可用时，增加蠕动模 式 4 列车进站停车 若ATO没有对位停车，需要司机 人工驾驶模式调整列车位置 若一次停车没有对位，系统自动调整 列车位置 5 开关门 在车门或安全门故障情况下，司 机进行开关门控制 系统具备对位禁止隔离功能（故障车 门对应的安全门不会打开，故障安全 门对应的车门不会打开） 系统功能差异 三 8 序号 项目 有人驾驶的实现方式 无人驾驶的实现方式 6 区域保护 无 设置全自动区域保护功能，实现对进入现场 工作人员的保护。

7 轨道上障碍物的处理 司机瞭望及观测，并采取相 应处理 具备障碍物探测和监视设备，OCC通过前端 摄像头观测，系统自动处理结合中心人员处 理 8 车辆故障检测及排除 司机负责车辆故障检测及排 除 中心通过监控系统负责车辆故障检测及排除 9 广播、对讲 司机对乘客广播，中心对司 机对讲 中心对乘客广播、对讲 10 救援 司机负责列车救援 中心通过蠕动模式救援，或派人员上车救援 11 乘客疏散 司机负责乘客疏散 逃生门与风机、逃生指示灯联锁，控制逃生 门 12 洗车 司机负责驾驶清洗 系统自动控制列车 13 故障车辆退出运营 后续或是应急车司机配合人 工处理 控制中心远程控制,车辆自动挂钩 全自动驾驶与常规驾驶差异 三 9 全自动驾驶与常规驾驶差异 序号 新增功能 专业 相关措施 1 库线长度满足自动停 车要求 车辆段土建、线路 库线停车线长度需增设至少30m保护距离 2 驾驶台适应无人驾驶 修改 车辆 修改为能隐藏的驾驶台 3 系统设备自动自检 车辆、信号 车载UPS电源给休眠及唤醒模块不间断供电； 车载电源增加通过休眠及唤醒模块自动启动车辆设备 供电接口； 车辆设备具备自检功能（牵引、制动等） 4 紧急制动自动缓解 车辆、信号 车辆修改与信号接口实现紧急制动自动缓解功能 5 自动升弓 车辆、信号、综合 监控 根据供电信息，信号与车辆接口实现自动升弓功能 6 车辆照明、通风、空 调自动开关、调整 车辆照明、通风、 空调、消防、综合 监控 车辆与车载综合监控接口实现车辆照明、通风、空调 自动的开关、调整功能 7 车辆火灾报警 车辆、综合监控 车辆增设火灾报警系统，与综合监控接口实现停车控 制，并把报警信息上传OCC 三 10 全自动驾驶与常规驾驶差异 序号 新增功能 专业 相关措施 8 正常ATO模式不可用时， 增加蠕动模式 车辆、信号 车辆单独增加一路牵引、制动接口实现蠕动模式 9 若一次停车没有对位， 系统自动调整列车位置 车辆、信号 车辆与信号接口，接收信号方向指令实现位置自 动调整功能。

10 对位禁止隔离功能（故 障车门对应的安全门不 会打开，故障安全门对 应的车门不会打开） 安全门、信号、 车辆 安全门增加与信号接口，互传车门、安全门故障 状态信息； 安全门与信号接口实现任意单个安全门和任意多 个安全门组合开关门功能； 车门与信号接口实现任意单个车门和任意多个车 门组合开关门功能 11 设置全自动区域保护功 能，实现对进入现场工 作人员的保护 门禁、信号 全自动区域入口处设置门禁系统，与信号专业通 过设置保护开关一起，实现全自动区域保护功能12 具备障碍物探测和监控 设备，OCC通过前端摄 像头观测，系统自动处 理结合中心人员处理 车辆、通信 车辆装设障碍物探测系统，当障碍物被探测，触 发列车紧急制动； 车辆端部安装摄像头，并通信通道实现信息上传 OCC（与中心通信视频设备接口） 三 11 全自动驾驶与常规驾驶差异 序号 新增功能 专业 相关措施 13 中心通过监控系统负责 车辆故障检测及排除 车辆、信号 专业/综合 监控 车辆具备通过与信号专业或综合监控专业接口实现车 辆及车上相关设备状态及故障信息上传OCC 14 中心对乘客广播、对讲 车辆、广播、 无线 扩展车辆广播系统，车辆与广播接口实现OCC对乘客 广播功能。

扩展无线调度系统，车辆与无线接口实现OCC与乘客 对讲功能 15 中心对车辆视频监控 车辆、通信、 综合监控 扩展车辆及OCC视频监控设备、OCC实现全车无盲点 的视频监视功能； 车辆视频控制设备通过与其他专业接口实现定点监视， 如与车上紧急把手接口，当有紧急把手被拉动，车辆 摄像头能够及时转到把手处 可利用通信通道实现车内视频信息分时上传 三 12 全自动驾驶与常规驾驶差异 序号 新增功能 专业 相关修改 16 逃生门控制功能 车辆、 信号或综合监控 车辆扩展逃生门功能，通过与信号或综合监控接口实 现OCC对逃生门控制 17 逃生门与风机、 逃生指示灯联锁 车辆、信号、综 合监控 信号、车辆、综合监控接口，实现车辆逃生门与风机、 逃生指示灯的联锁功能（风机、逃生指示灯具备条件 能打开逃生门）； 18 库门自动控制功 能 车辆段、信号 全自动区域内库门增设控制设备，车辆段库门通过与 信号专业接口，实现OCC对库门控制功能 19 系统自动控制列 车洗车 车辆段、信号、 车辆 车辆段洗车库洗车设备增加控制设备， 洗车设备通过与信号接口实现全自动洗车功能 车辆与信号接口，实现洗车模式 20 区间摄像头、广 播 通信 通信系统增加区间摄像机和广播系统（高架线路可不 设置） 21 车辆自动挂钩 车辆、 综合监控 车辆增加自动挂钩功能，实现无人驾驶状态下故障车 辆退出运营线路。

三 13 全自动驾驶与常规驾驶差异 章节编号 工程费用及名称 经济指标（万元/正线公里） 增幅 无人驾驶模式 常规 一 施工准备 1461 1461 二 车站 10212 10212 三 区间 6060 6060 四 轨道 1449 1449 五 通信及信号 2361 2066 14.3% 1 通信系统 829 772 7.4% 2 信号系统 1531 1295 18.2% 六 电力及电气化 4047 4047 七 综合监控系统 1022 1018 0.4% 八 通风与空调系统 783 783 九 给排水及消防 511 511 十 火灾报警系统（FAS） 169 169 项目投资差异 三 14 全自动驾驶与常规驾驶差异 章节编号 工程费用及名称 经济指标（万元/正线公里） 增幅 无人驾驶模式 常规 十一 车站设备 1256 1256 十二 自动售检票系统 576 576 十三 停车场 1264 1264 十四 人防工程 60 60 十五 工器具及生产家具购置费 64 64 工程费合计 31295 30996 1.0% 其中：设备系统合计 10788 10489 2.8% 十六 工程建设其他费用 2904 2876 1.0% 十七 预备费 1710 1694 0.9% 十八 车辆购置费 6112 5569 9.8% 十九 静态投资合计 42022 41136 2.2% 其中车辆、设备 18491 17605 5.0% 1. 指标中不含前期征地拆迁及建设期贷款利息费用。

2. 无人驾驶模式对土建工程影响不大，设备系统投资与设备冗余量有关，主要影响车辆及 通信信号费用项目静态投资需增加投资约2.2%，其中车辆、设备系统增幅约5%（车辆购 置费单价增幅约10%） 三 15 全自动驾驶与常规驾驶差异 全自动无人驾驶系统与有人驾驶系统的本质区别在于没有列车司机，控制中心调度人员通过高度集成信息化系统替代司机完成相关行车控制、乘客服务以及车辆与设备状态的监控减少或是弱化了车站对轨行区涉及行车设备的控制 全自动无人驾驶线路运营管理模式仍可采用与有人驾驶线路相同的。