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高速列车自动驾驶可行性研究.pdf

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工程资料名称:高速列车自动驾驶可行性研究.pdf
资料语言:简体中文
资料介绍:ELECTRONICS WORLD?技术交流
高速列车自动驾驶可行性研究
中车唐山机车车辆有限公司产品技术研究中心 孙景辉 焦芳芳 胡正伟
摘要本文首先介绍了自动驾驶系统的组成及应用。其次阐述了地铁自动驾驶技术的实现方案。最后对高速列车应用自动驾驶技术的可行
性进行研究。
关键词自动驾驶;实现方案;可行性
车功能、远程功能、火灾报警系统、障碍物检测系统以及更加强大
1 引言 的诊断功能等。
由于无人驾驶技术能使列车整个运行过程实现全自动控制,使
得车辆按照接近优化的运行曲线进行运营,达到节能环保的目的。
同时,列车不设驾驶员,也节省人力成本。此外,全自动化运营也
可避免人为操作失误导致的运营故障。因此,近年来自动驾驶在轨
道交通领域日渐升温,本文在介绍地铁自动驾驶技术实现方案之
后,对高速列车应用自动驾驶技术的可行性进行研究。
2 自动驾驶系统组成
城市轨道交通信号系统可实现无人驾驶功能,其由列车自动
图2列车牵引、制动自动驾驶控制框图
控制系统 Automatic Train Control,简称ATC实现。ATC系
统包括三个子系统1列车自动监控系统Automatic Train
Supervision,简称ATS,ATS系统由控制中心、车站、车场以及 5 高速列车自动驾驶技术应用可行性
车载设备组成。ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自
动监控。2列车自动防护子系统Automatic Train Protection, 高速列车由于其系统复杂、运行速度高、发展历史相对较短,
简称ATP,ATP系统由地面设备、车载设备组成,监督列车 目前在全球范围内还没有真正的自动驾驶技术应用的案例,但些
在安全速度下运行,确保列车旦超过规定速度,立即施行制 研究机构和企业也正在开展这方面的研究。高速列车要实现自动驾
动。3列车自动运行系统Automatic Train Operation,简称 驶需要解决以下几个方面的问题
ATO,ATO子系统是控制列车自动运行的设备,由车载设备和地 5
1 运行控制系统需要升级
面设备组成,在ATP系统的保护下,根据ATS的指令实现列车运行 目前高速列车运行控制系统列车自动保护系统 ,即ATP。根
的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。 据接收到的轨道信号、速度和应答器信息,计算出列车速度曲线和目
实现无人驾驶功能,其系统组成如下图1所示 标距离,同时采集列车的实际速度,并实时计算出列车的位置,根据
这些信息判断实际速度是否小于曲线要求的速度,判断列车的位置是
否在授权的位置上,如果有项不符合则输出制动。主要实现的是超
速保护功能。如要实现自动驾驶,运行控制系统必须增加列车驾驶控
制功能即可以通过控制列车的牵引制动实现加速、减速、停车、启动
等功能。还需要配套的自动监控系统,以实现对列车在库内、站场、
车站等的自动监控,列车才可根据自动监控系统发出的指令实现列
车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。
2 高速列车控制系统需要升级
高速列车控制系统需要进步提高系统安全性和可靠性,提高
图1 自动驾驶系统组成 系统设备的冗余性;列车的诊断系统要进步完善,诊断范围需要
进步增加,诊断的准确性也需要提高;车内需要新增定位停车系
3 自动驾驶技术的应用 统、视频监控系统等。
3 地面配套系统需要升级
目前自动驾驶技术主要应用在地铁等城市轨道交通,我国目前 地面控制中心需要进行升级,满足对列车运行控制、监视、应
地铁车辆主要采用有人驾驶的自动化运行模式。国外目前全自动驾 急处置的需要;地面配套系统要能够配合车载系统实现精准定位。
驶技术的应用日趋成熟,但若发生些设备故障或突发事件,后续 5
4 信息交互系统需要升级完善
处理依然存在些缺陷,仍需要更完备的运营规则和处理准则。例 需要升级和完善信息系统,满足地面控制中心、运行控制系
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 统、列车控制系统三者间实时、可靠的信息交互需求。
的话,将存在定的安全隐患。
6 总结
4 地铁自动驾驶技术实现方案
若实现高速列车自动驾驶不仅可节省人力成本,也可避免人为
地铁的驾驶模式 分为三种1人工模式时,司机操作司控器 操作失误导致的运营故障。由于实现高速列车自动驾驶存在着些
驾驶列车。2STO模式即列车发车由司机确认启动,列车牵引、 困难和挑战,因此需要在新技术的引领下不断攻坚克难,其也会成
制动、停车、开关门都由信号系统实现时,司机根据提示按压ATO 为未来的发展趋势。
启动按钮后驾驶列车。3UTO模式即在整个运营过程中都无人
参与操作,包括列车在停车场内的运行、洗车等,列车在线路上的运 参考文献
营及列车内部的空调、乘客信息系统、照明等系统都可实现无人操 1刘海军
降低城市轨道交通工程造价及运营费用的个有效途
作时,完全由信号系统根据运行图时刻表控制列车运行。 径先进合理的列车自动控制ATC系统J
铁道标准设计,200911
图2显示,系统控制传输路径为由控制中心和信号系统地面设 2张海涛,梁汝军
地铁列车全自动无人驾驶系统方案J
城市轨
备控制车载ATC列车自动控制设备,通过MVB多功能车辆 道交通研究,20155
总线或硬线信号传输到TCMS列车控制管理系统、TCU牵
引控制单元、BCU制动控制单元。 作者简介
此外,实现自动驾驶的列车还需具备唤醒功能、休眠功能、停 孙景辉,工程师,现供职于中车唐山机车车辆有限公司。

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