雷成健 張超 呂浩炯

摘 要：介紹智慧城軌下智能列車運(yùn)行技術(shù)研究的重點(diǎn)方向，分析智能列車運(yùn)行系統(tǒng)對全自動(dòng)運(yùn)行與互聯(lián)互通的需求，梳理互聯(lián)互通全自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等新興技術(shù)，展望智能列車運(yùn)行技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧城軌;智能列車運(yùn)行;全自動(dòng)運(yùn)行;互聯(lián)互通

中圖分類號(hào)：U284.48

隨著云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展，城軌運(yùn)行控制系統(tǒng)與新興技術(shù)逐漸融合，不斷提升城市軌道交通的智能化水平。2020年3月發(fā)布的《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》是智慧城軌的指導(dǎo)性文件，建設(shè)智慧城軌已經(jīng)成為城市軌道交通行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。通過新興信息技術(shù)，集成城軌交通中的各類系統(tǒng)服務(wù)，建設(shè)多個(gè)成體系的自動(dòng)化、無人化智能系統(tǒng)，最終構(gòu)成具有自主采信、學(xué)習(xí)、決策能力的智慧城軌。

1 智能列車運(yùn)行發(fā)展需求

隨著我國首條自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、滿足自動(dòng)化等級(jí)GoA4的地鐵線路——北京地鐵燕房線正式開通運(yùn)營，中國城市軌道交通開始邁入自主全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)代。隨后，在國內(nèi)一些新建地鐵線路，如北京地鐵新機(jī)場線、3號(hào)、12號(hào)、17號(hào)、19號(hào)線，上海地鐵14號(hào)、15號(hào)、18號(hào)線等，規(guī)劃使用全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)，全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（FAO）在中國進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

為解決運(yùn)能不均衡、服務(wù)水平不高、資源共享水平低與換乘壓力大等單線運(yùn)營問題，重慶市軌道交通在重慶4 號(hào)、5號(hào)、10號(hào)線及環(huán)線上做基于互聯(lián)互通的示范工程，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下，裝備4家不同供應(yīng)商的設(shè)備列車實(shí)現(xiàn)在不同線路上跨線運(yùn)營，取得突破性進(jìn)展，標(biāo)志著我國基于CBTC系統(tǒng)的互聯(lián)互通整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

盡管如此，我國要實(shí)現(xiàn)成熟的面向互聯(lián)互通的全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)還需要一個(gè)過程。智慧城軌的標(biāo)志之一是“智能列車運(yùn)行全自動(dòng)”，《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》要求在2035年市區(qū)城軌、市域快軌與城際鐵路“三網(wǎng)融合”跨線運(yùn)營的全自動(dòng)運(yùn)行列控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展成熟，能夠使不同制式軌道交通在區(qū)域內(nèi)互聯(lián)互通，車輛可以互換，列車可以跨線運(yùn)營，在控制中心進(jìn)行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度。因此，研究與完善互聯(lián)互通的全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)是智慧城軌十四五期間的重點(diǎn)工作之一。

1.1 全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)需求分析

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（FAO）是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全過程自動(dòng)化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，按全自動(dòng)運(yùn)行設(shè)計(jì)，分為GoA4級(jí)的無人值守的全自動(dòng)運(yùn)行 （UTO）及GoA3級(jí)的有人值守的全自動(dòng)運(yùn)行（DTO）。列車上不再配置司機(jī)，列車運(yùn)行全過程由系統(tǒng)自動(dòng)完成，在GoA4級(jí)時(shí)列車也不配備運(yùn)營人員，GoA3級(jí)時(shí)列車上配備運(yùn)營人員，僅在特定場景和緊急情況下才需要人工介入，減少人為因素對運(yùn)營的影響，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的安全與效率。

FAO系統(tǒng)在基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加并優(yōu)化了全自動(dòng)運(yùn)行功能，因此，應(yīng)具備如下功能。

（1）列車運(yùn)行安全防護(hù)：具備保障列車安全進(jìn)路、安全車距、安全車速、移動(dòng)授權(quán)與移動(dòng)監(jiān)督的功能，并提供與外部聯(lián)鎖（CI）接口的功能。

（2）列車運(yùn)行控制：具備控制列車運(yùn)行速度曲線、列車移動(dòng)、站停、扣停、跳停、清客以及線路監(jiān)控和防止撞擊線路障礙、防止撞人和保護(hù)工作區(qū)人員的功能。

（3）軌道監(jiān)督：具備障礙物檢測、脫軌檢測、斷軌監(jiān)測和預(yù)警的功能。

（4）乘客監(jiān)督：具備站臺(tái)門和車門的安全控制、防止發(fā)生乘客受傷事件以及發(fā)車條件檢查的功能。

（5）列車運(yùn)行：具備列車自動(dòng)喚醒、休眠、模式轉(zhuǎn)換、站間停車后移動(dòng)、停車場和駐車位管理、限制列車進(jìn)站、列車換向、聯(lián)掛和解編以及列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視的功能。

（6）緊急情況處置：應(yīng)具備煙火監(jiān)測、乘客請求響應(yīng)、列車完整性監(jiān)測與防護(hù)、車門關(guān)閉和閉鎖狀態(tài)監(jiān)測的功能。

1.2 互聯(lián)互通需求分析

傳統(tǒng)的軌道交通線路主要采用單線建設(shè)、單線運(yùn)營的模式，設(shè)備供貨商數(shù)目繁多，信號(hào)制式和接口方式不統(tǒng)一，資源不能共享，各條線路的列車不能互聯(lián)互通;乘客體驗(yàn)不佳，出行換乘次數(shù)較多，換乘時(shí)間較長，無法有效吸引客流，且培訓(xùn)與維護(hù)成本較高。

互聯(lián)互通能實(shí)現(xiàn)列車在不同線路之間跨線安全運(yùn)行，并且要求相對應(yīng)的車輛、信號(hào)、通信、供電、線路限界和運(yùn)營商等專業(yè)能夠協(xié)調(diào)一致，實(shí)時(shí)互聯(lián)通信以保證系統(tǒng)設(shè)備和人員的安全;實(shí)現(xiàn)車輛調(diào)配、運(yùn)營管理、檢修設(shè)備、人機(jī)操作方式、維修工藝、備品備件、人力資源、培訓(xùn)資源等全方位的資源重組，提高乘客體驗(yàn)，減少換乘次數(shù)，降低軌道交通建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)成本，提升軌道交通建設(shè)和運(yùn)營單位的管理水平與效益。

當(dāng)前世界上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的方式主要有5種：

（1）采用同一廠商相同制式的信號(hào)系統(tǒng);

（2）加裝多套信號(hào)車載設(shè)備;

（3）加裝多套信號(hào)地面設(shè)備;

（4）采用通用的信號(hào)車載設(shè)備;

（5）基于統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)互聯(lián)互通設(shè)備配置。

上述5種方法中，第（5）種方法有利于保護(hù)各家廠商的核心技術(shù)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成健康的產(chǎn)業(yè)鏈。但是由于各信號(hào)廠商的系統(tǒng)是獨(dú)立開發(fā)和設(shè)計(jì)的，且FAO系統(tǒng)具有更加深度集成化、更多關(guān)鍵設(shè)備冗余配置的特點(diǎn)，因此，在采用這種方式時(shí)需要更加深入地考慮如何統(tǒng)一接口規(guī)范，以及查找出統(tǒng)一接口規(guī)范后新引進(jìn)的危險(xiǎn)源。

2 智能列車運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)

2.1 全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

FAO系統(tǒng)是基于連續(xù)的、雙向的和大容量的車-地?zé)o線通信，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能移動(dòng)閉塞的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，在CBTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做了全自動(dòng)運(yùn)行功能的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)列車在自動(dòng)化區(qū)域的全自動(dòng)運(yùn)營，主要包括自動(dòng)休眠與喚醒、聯(lián)動(dòng)控制、自動(dòng)對位調(diào)整、車門和站臺(tái)門故障對位隔離、障礙物及脫軌檢測、遠(yuǎn)程控制及緊急情況處理等功能。

2.1.1 喚醒休眠

早間牽引供電上電完成后，運(yùn)營控制中心（OCC）的列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）根據(jù)派班計(jì)劃自動(dòng)發(fā)送遠(yuǎn)程喚醒命令至休眠列車，或運(yùn)營控制中心車輛調(diào)度員根據(jù)派班計(jì)劃人工向休眠列車發(fā)送遠(yuǎn)程喚醒命令。車載休眠喚醒單元接收到喚醒命令后檢查車輛蓄電池、檢修按鈕等相關(guān)條件滿足后，輸出上電指令，全列車上電，由車輛和車載的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）對各自的設(shè)備進(jìn)行自檢，設(shè)備自檢通過后，由車載ATC主導(dǎo)，車輛和軌旁的區(qū)域控制器（ZC）系統(tǒng)配合進(jìn)行車輛靜態(tài)測試和動(dòng)態(tài)測試，一端測試完成后，自動(dòng)換端，另一端繼續(xù)進(jìn)行測試，兩端均完成測試后，車載ATC向運(yùn)營控制中心匯報(bào)喚醒成功，列車進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行模式（FAM）待命工況。

列車喚醒過程中，OCC行車調(diào)度和OCC車輛調(diào)度工作站界面上將顯示列車喚醒、設(shè)備自檢的狀態(tài)。如果列車喚醒失敗，OCC車輛調(diào)度和OCC行車調(diào)度工作站界面上顯示列車喚醒失敗信息，同時(shí)提供詳細(xì)失敗原因，車輛調(diào)度員可根據(jù)報(bào)警信息決定是否重新遠(yuǎn)程喚醒列車、人工上車喚醒列車或喚醒備用列車。

列車在完成運(yùn)營后，若后續(xù)沒有檢修、洗車計(jì)劃，則可通過控制中心遠(yuǎn)程自動(dòng)或人工手動(dòng)選擇方式進(jìn)入到休眠狀態(tài)?？赏ㄟ^手動(dòng)方式取消已設(shè)置的遠(yuǎn)程自動(dòng)休眠指令。待休眠列車在駐車位停車后，車輛收到休眠申請指令后，車載電氣設(shè)備完成列車斷高壓、車門保持關(guān)閉且鎖閉狀態(tài)、施加停放制動(dòng)、取消駕駛室激活、與軌旁ZC 完成注銷等必要的操作。在滿足所有休眠條件后，車載ATC輸出列車休眠命令。休眠喚醒單元（AOM）通過檢測其與車載列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）的通信狀態(tài)來判斷列車是否休眠成功，當(dāng)檢測到通信中斷，則表示休眠成功;休眠喚醒設(shè)備將休眠結(jié)果反饋至OCC行車調(diào)度和車輛調(diào)度工作站。

2.1.2 聯(lián)動(dòng)控制

FAO系統(tǒng)在運(yùn)營控制中心的調(diào)度指揮下，對信號(hào)、車輛、通信、站臺(tái)門、綜合監(jiān)控、牽引供電等核心子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，把正線和停車場的自動(dòng)化區(qū)域納入運(yùn)營控制中心自動(dòng)管理范圍，根據(jù)運(yùn)營場景制定聯(lián)動(dòng)策略，采取相應(yīng)的操作規(guī)程或救援措施，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)功能與日常運(yùn)營。FAO系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備關(guān)聯(lián)圖如圖1所示。

2.1.3 自動(dòng)對位調(diào)整

在進(jìn)站停車時(shí)，列車若未停準(zhǔn)，且處于可自動(dòng)調(diào)整停車窗內(nèi)時(shí)，車載ATC控制列車進(jìn)行自動(dòng)對位調(diào)整，調(diào)整成功后，自動(dòng)打開車門及站臺(tái)門，進(jìn)行乘降作業(yè)。若超過規(guī)定的調(diào)整次數(shù)仍未對位成功，則停止進(jìn)行對位調(diào)整，并向控制中心報(bào)警，提示操作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制開關(guān)車門或跳停操作，或者人工進(jìn)行對位停車。

若列車停車地點(diǎn)不在可自動(dòng)調(diào)整停車窗范圍內(nèi)時(shí)，則列車不進(jìn)行自動(dòng)對位調(diào)整。列車停車欠標(biāo)時(shí)，由車載ATC向控制中心ATS報(bào)警，車載ATO控制列車?yán)^續(xù)以FAM模式運(yùn)行，并進(jìn)行對位停車;列車停車過標(biāo)時(shí)，車載ATC施加緊急制動(dòng)停車，并向OCC發(fā)送過標(biāo)報(bào)警信息;ATS設(shè)置本站跳停，聯(lián)動(dòng)站臺(tái)廣播系統(tǒng)與車載廣播系統(tǒng)，通知乘客列車在本站跳停;車載ATC控制列車自動(dòng)運(yùn)行到下一站臺(tái)停車。

2.1.4 車門和站臺(tái)門故障對位隔離

在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，列車控制管理系統(tǒng)（TCMS）周期向車載ATP發(fā)送車門的狀態(tài)信息;站臺(tái)門系統(tǒng)通過CI向車載ATP發(fā)送站臺(tái)門的狀態(tài)信息，車載ATP根據(jù)車門與站臺(tái)門的狀態(tài)信息進(jìn)行對位隔離邏輯運(yùn)算。

當(dāng)車門發(fā)生故障時(shí)，車輛TCMS向車載ATP發(fā)送車門故障信息，車載ATP向OCC行車調(diào)度和車輛調(diào)度工作站轉(zhuǎn)發(fā)該故障報(bào)警。車載ATP在出站后規(guī)定距離與下一站CI建立通信，當(dāng)移動(dòng)授權(quán)允許列車進(jìn)站時(shí)（確定該站臺(tái)的站臺(tái)門應(yīng)響應(yīng)本列車開關(guān)門指令），車載ATP根據(jù)指定的車門側(cè)向CI發(fā)送車門故障信息，由站臺(tái)門系統(tǒng)保證故障車門對應(yīng)的站臺(tái)門不執(zhí)行開關(guān)門動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)車門故障站臺(tái)門對位隔離。

站臺(tái)門故障時(shí)，CI將本站臺(tái)的站臺(tái)門狀態(tài)信息發(fā)送給當(dāng)前通信的車載ATP。車載ATP將對應(yīng)站臺(tái)的故障站臺(tái)門信息周期轉(zhuǎn)發(fā)給車輛TCMS。列車進(jìn)站停穩(wěn)后，車載ATP分別向車輛和CI發(fā)送打開車門指令和打開站臺(tái)門指令，故障站臺(tái)門對應(yīng)的車門由車輛保證不執(zhí)行開關(guān)門動(dòng)作。

2.1.5 障礙物及脫軌檢測

障礙物及脫軌檢測設(shè)備監(jiān)測到列車碰撞前方障礙物或車輛脫軌后，車載ATP施加緊急制動(dòng)，且該緊急制動(dòng)不可自動(dòng)緩解;并持續(xù)通過無線通信向ZC匯報(bào)障礙物及脫軌檢測有效信息，由ZC觸發(fā)建立防護(hù)區(qū)域，對防護(hù)區(qū)域內(nèi)及附近的列車進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理;同時(shí)，車載ATP將向OCC報(bào)警，車輛的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）和區(qū)間的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將視頻監(jiān)控圖像推送至OCC行車調(diào)度、車輛調(diào)度和乘客調(diào)度工作站顯示界面，由OCC工作人員根據(jù)預(yù)案采取相應(yīng)措施。列車脫軌或碰撞到障礙物時(shí)，需經(jīng)人工現(xiàn)場確認(rèn)危險(xiǎn)解除后才可采取措施恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)營。

2.1.6 遠(yuǎn)程控制處理

在FAO系統(tǒng)中，列車處于全自動(dòng)模式（FAM）下，可通過OCC發(fā)送緊急制動(dòng)、緊急制動(dòng)緩解、開門、關(guān)門、清客、車站火災(zāi)、空調(diào)模式及溫度設(shè)置、車輛故障復(fù)位、車輛故障旁路等指令，實(shí)現(xiàn)對列車的遠(yuǎn)程控制。

車載ATC收到緊急制動(dòng)與緊急制動(dòng)緩解時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的操作;車載ATC接收到開關(guān)門指令時(shí)，執(zhí)行列車車門的開關(guān);接收到清客指令時(shí)，執(zhí)行列車的臨時(shí)清客功能;接收到車站火災(zāi)應(yīng)急指令時(shí)，觸發(fā)車站火災(zāi)時(shí)列車、車站應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能;接收到空調(diào)模式及溫度設(shè)置、車輛故障復(fù)位、車輛故障旁路等指令后轉(zhuǎn)發(fā)給車輛TCMS。

2.1.7 緊急情況處理

（1）蠕動(dòng)模式。在FAO系統(tǒng)中，列車處于全自動(dòng)模式（FAM），當(dāng)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障或車載信號(hào)系統(tǒng)與列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信發(fā)生故障時(shí)，車載ATC經(jīng)OCC授權(quán)后可轉(zhuǎn)入蠕動(dòng)模式，控制列車限速繼續(xù)運(yùn)行至下一個(gè)站臺(tái)。列車進(jìn)站并精確停車，打開車門與站臺(tái)門，OCC行車調(diào)度進(jìn)行清客，車載ATP施加緊急制動(dòng)并防止列車移動(dòng)，等待工作人員上車處理。

（2）緊急手柄和緊急呼叫。列車車廂設(shè)有緊急手柄（也稱列車緊急停車裝置），當(dāng)乘客發(fā)現(xiàn)列車門和站臺(tái)門關(guān)閉時(shí)發(fā)生夾人或其他危及乘客安全的事件時(shí)，才能操作緊急手柄。當(dāng)拉下緊急手柄時(shí)，F(xiàn)AO系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)車載CCTV，將觸發(fā)緊急手柄的列車圖像發(fā)送到OCC，OCC乘客調(diào)度聯(lián)動(dòng)車載廣播系統(tǒng)，通過與乘客對講的方式，采取相應(yīng)的處理措施。當(dāng)列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，檢測到緊急手柄被按下，車載ATC控制列車運(yùn)行到下一站臺(tái)精確停車，打開車門不關(guān)閉，等待工作人員救援;當(dāng)列車在站臺(tái)停穩(wěn)時(shí)，檢測到緊急手柄被按下，車載ATC控制車門打開不關(guān)閉，等待救援;當(dāng)列車在出站過程中檢測到緊急手柄被按下，車載ATC立即輸出緊急制動(dòng)。在裝備FAO系統(tǒng)的列車每個(gè)客室內(nèi)均設(shè)置緊急呼叫按鈕，乘客可通過觸發(fā)緊急呼叫按鈕與中心調(diào)度臺(tái)通話。緊急呼叫按鈕激活后，車載CCTV將會(huì)對緊急呼叫按鈕激活位置區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控，并向OCC和司機(jī)室監(jiān)視臺(tái)推送監(jiān)控畫面;OCC乘客調(diào)度通過車載CCTV 監(jiān)視與乘客的對講情況;OCC的調(diào)度人員根據(jù)乘客反饋內(nèi)容的重要性和緊急程度做出相應(yīng)處理。

（3）火災(zāi)報(bào)警響應(yīng)。在列車車廂配置煙霧報(bào)警器，當(dāng)車輛發(fā)生火災(zāi)時(shí)，列車在向車載ATC發(fā)送車輛火災(zāi)報(bào)警信息的同時(shí)，將火災(zāi)區(qū)域圖像推送到OCC，車載ATC也會(huì)將車輛火災(zāi)信息上報(bào)至OCC，OCC調(diào)度員通過CCTV確認(rèn)火災(zāi)情況，并采取相應(yīng)的處理措施。當(dāng)站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，車站火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā)車站火災(zāi)聯(lián)動(dòng)，向OCC發(fā)送車站火災(zāi)報(bào)警信息，OCC調(diào)度人員與站臺(tái)工作人員共同確認(rèn)火災(zāi)情況，并采取相應(yīng)措施。當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)向OCC發(fā)送區(qū)間火災(zāi)報(bào)警信息，經(jīng)OCC人員確認(rèn)后，聯(lián)動(dòng)站臺(tái)自動(dòng)扣車，并建立防護(hù)區(qū)域，防止列車進(jìn)入火災(zāi)區(qū)域。

（4）區(qū)間疏散。列車發(fā)生故障在區(qū)間停車時(shí)，車載ATC系統(tǒng)向OCC發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)車輛系統(tǒng)向OCC匯報(bào)車輛故障和狀態(tài)信息，在OCC車輛調(diào)度的顯示界面顯示故障信息，并向調(diào)度人員提供處理建議。車輛調(diào)度對故障情況進(jìn)行判斷，若不能恢復(fù)，則進(jìn)行區(qū)間疏散，聯(lián)動(dòng)OCC行車調(diào)度扣停后續(xù)車輛，若后續(xù)列車已經(jīng)進(jìn)入?yún)^(qū)間，OCC遠(yuǎn)程控制列車停車;OCC調(diào)度人員通過乘客調(diào)度安撫乘客，并引導(dǎo)乘客疏散。

2.2 互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)

互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù)包括統(tǒng)一系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能分配、通信協(xié)議、電子地圖描述方式、軌旁設(shè)備設(shè)計(jì)原則、設(shè)備安裝方式等。

2.2.1 統(tǒng)一的系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能分配

在不同系統(tǒng)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的難度非常大，因此，在統(tǒng)一系統(tǒng)總體架構(gòu)的基礎(chǔ)上研究互聯(lián)互通，可降低實(shí)現(xiàn)難度。當(dāng)前FAO信號(hào)系統(tǒng)的典型架構(gòu)如圖2所示。

相比于CBTC系統(tǒng)，F(xiàn)AO信號(hào)系統(tǒng)中新增了休眠喚醒單元（AOM），系統(tǒng)的總體架構(gòu)變化不大，但功能更加復(fù)雜，各個(gè)廠家的信號(hào)系統(tǒng)或多或少存在功能分配上的差異，因此，需要制定互聯(lián)互通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，對各類功能分配進(jìn)行定義。

2.2.2 統(tǒng)一通信協(xié)議

在FAO系統(tǒng)中，新增了中心遠(yuǎn)程控制、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)（綜合監(jiān)控、ATS、CCTV、乘客信息系統(tǒng)系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等）、全自動(dòng)場段、休眠喚醒設(shè)備（車載休眠喚醒單元、休眠喚醒應(yīng)答器等）及站臺(tái)門專用通信等設(shè)備，因此，為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的互聯(lián)互通，需要規(guī)范車-地及地-地接口。

車-地接口包括地面ATS、CI、ZC、車載ATP及AOM的接口，以及軌旁應(yīng)答器與車載ATC的接口。地-地接口包括 ATS之間、CI之間、ZC之間、CI與屏蔽門、CI與洗車機(jī)等的接口，為實(shí)現(xiàn)FAO系統(tǒng)的互聯(lián)互通，需要對上述接口的安全通信協(xié)議和應(yīng)用層通信協(xié)議進(jìn)行規(guī)范和統(tǒng)一。

2.2.3 統(tǒng)一的線路電子地圖

統(tǒng)一化設(shè)計(jì)與描述的線路電子地圖是進(jìn)行互聯(lián)互通信號(hào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，有利于規(guī)范信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間的接口，使裝備不同信號(hào)廠家車載設(shè)備的列車具有跨線互聯(lián)互通運(yùn)營的接口條件;有利于規(guī)范信號(hào)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化電子地圖格式的描述（如軌旁設(shè)備布置、防護(hù)區(qū)域的劃分等），形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。

2.2.4 統(tǒng)一的軌旁設(shè)備布置原則

統(tǒng)一軌旁設(shè)備的布置原則是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的工程基礎(chǔ)，在工程實(shí)施中，只有采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則，才能實(shí)現(xiàn)列車跨線運(yùn)行。軌旁設(shè)備包括應(yīng)答器、信號(hào)機(jī)、計(jì)軸設(shè)備、作業(yè)人員封鎖開關(guān)（SPKS）、站臺(tái)再關(guān)門按鈕（PCB）等，以及進(jìn)路的延時(shí)解鎖時(shí)間和保護(hù)區(qū)段的延時(shí)解鎖時(shí)間等都需要進(jìn)行綜合考慮后完成統(tǒng)一。由于FAO系統(tǒng)新增全自動(dòng)車輛段功能，因此，軌旁設(shè)備布置原則也要考慮包括休眠喚醒應(yīng)答器、洗車機(jī)、SPKS在內(nèi)的新增設(shè)備。

2.2.5 統(tǒng)一設(shè)備安裝方式

互聯(lián)互通應(yīng)特別關(guān)注與列車定位、車-地通信等相關(guān)的設(shè)備安裝方式，包括應(yīng)答器接收天線、應(yīng)答器、車-地?zé)o線傳輸設(shè)備、車載無線天線等?；ヂ?lián)互通線路應(yīng)該根據(jù)要求確定軌面至應(yīng)答器的距離，以及應(yīng)答器接收天線至軌面的距離，統(tǒng)一車載應(yīng)答器傳輸模塊（BTM）天線、無線天線和地面無線傳輸設(shè)備的安裝位置，以保證車-地?zé)o線傳輸系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地支持互聯(lián)互通車輛跨線運(yùn)行。

3 智能列車運(yùn)行技術(shù)展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，軌道交通列車運(yùn)行技術(shù)與人工智能技術(shù)將緊密結(jié)合，人工智能相關(guān)技術(shù)可應(yīng)用于軌道交通的障礙物識(shí)別、智能駕駛等多個(gè)場景中，在軌道交通領(lǐng)域內(nèi)承擔(dān)越來越重要的角色?？衫糜?jì)算機(jī)視覺技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)來開發(fā)障礙物檢測系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的可靠性滿足安全要求時(shí)，可作為信號(hào)系統(tǒng)的安全輸入，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到障礙物時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)控制列車自動(dòng)制動(dòng)。可采用定位、雷達(dá)、圖像識(shí)別等技術(shù)，采集各種場景下的列車運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，與線路數(shù)據(jù)及各類運(yùn)行場景的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合，形成自主決策，根據(jù)識(shí)別出的場景，自動(dòng)將控制指令下發(fā)給各子系統(tǒng)，完成對列車的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)更加智能化的列車自動(dòng)駕駛。

在列車運(yùn)行設(shè)備健康管理方面，基于人工智能和5G技術(shù)的支持，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)預(yù)警、快速重投、遠(yuǎn)程控制等關(guān)鍵技術(shù)的突破，提高列車在異常事件發(fā)生時(shí)的快速自我愈合能力。同時(shí)，結(jié)合設(shè)備在線故障預(yù)測、監(jiān)測以及診斷技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理，提升安全運(yùn)營的能力。

4 總結(jié)

建設(shè)智慧城軌已經(jīng)成為城市軌道交通行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，智能列車運(yùn)行技術(shù)將是今后的重點(diǎn)研究對象之一。本文對面向互聯(lián)互通的全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的需求和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等新興技術(shù)對智能列車運(yùn)行技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望，以期為智慧城軌的建設(shè)提供借鑒和參考。

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收稿日期 2020-06-08

責(zé)任編輯 冒一平