全自动无人驾驶模式下系统功能与场景分析

全自动无人驾驶系统作为目前集成化、自动化程度最高的列车运行系统,能够更好地适应高密度、大客流的运营需求,代表了城市轨道交通领域的发展方向。通过全自动无人驾驶系统与传统有人驾驶系统的比较,阐述了全自动无人驾驶列车的功能和特点,并对其特有功能和场景进行分析和研究,为全自动无人驾驶系统的应用提供参考和建议。     

全自动驾驶车辆段总体布局方案设计

从全自动驾驶车辆段典型的运营场景入手,分析倒装与顺装方案对全自动驾驶车辆段的影响,总结出全自动驾驶模式下车辆段的特点,结合运营场景提出总体布局的设计思路。如在车辆段新增全自动运行区域,由信号系统实现列车的全自动驾驶功能;行车综合自动化系统增加与车辆段通信、信号、视频监控、火灾报警等系统接口,实现各系统的联动等。分析表明,全自动驾驶车辆由于其自动运行区和非自动运行区的划分,以及转换轨位置的不同,与传统车辆段总体布置有着较大的不同,在设计全自动驾驶车辆段总体布局时要充分考虑自动运行区的划分和车辆调车方式的不同,以及开通初期人工驾驶模式到全自动驾驶模式的平滑过渡。     

地铁列车全自动无人驾驶系统方案

全自动无人驾驶系统与传统有人驾驶系统相比,实现了全自动化、无人干预的列车运行模式。结合上海轨道交通10号线,介绍了全自动无人驾驶系统的功能、特点,以及全自动无人驾驶系统与常规地铁车辆的区别,并提出了实现全自动无人驾驶系统的难点,为地铁列车实施全自动无人驾驶方案提供参考。     

城市轨道交通无人驾驶的关键技术特点分析

介绍了无人驾驶技术的定义,阐述了运营驾驶所有环节全面自动化、减少信号系统后备模式和转移列车司机职能,以及无人驾驶技术的核心理念等。还从各类接口、停车场设计、全方位视频监控及分析、通信系统等介绍了无人驾驶的关键技术,并提出无人驾驶的难点和挑战。     

城市轨道交通全自动运行系统中的列车车门控制技术

城市轨道交通全自动运行(FAO)模式的普遍应用,对列车运行的高可靠性及灵活控制提出了更多要求.在无人驾驶系统中,车门状态的监督控制不再是司机的职责,信号系统需要承担并提供给调度人员更多的门控方式.从运营需求的角度出发,基于太原轨道交通2号线信号系统,分析了FAO模式下列车自动开关门、车门抑制的施加及解除、远程开关门控制、车门和站台门故障隔离等车门控制关键功能的实现.     

司机视角下的无线CBTC系统列车运行控制

无线CBTC信号系统经过多年发展,列车运行控制的自动化等级不断提高,但其功能和人机接口却不尽相同。这里从司机的视角分析无人值守、无人驾驶、列车自动运行等各种驾驶模式下的自动控制和人工操作,描述ATO速度曲线、ATB控制电路原理、ATP速度曲线等区间相关功能,以及目的地管理、车门开关、发车授权等车站相关作业,针对某些车载功能的不足提出了建议,有助于业内正在推进的不同线路列车的司机驾驶操作程序统一工作。     

全自动无人驾驶系统在地铁既有线改造中的机遇和挑战

基于GoA4(无人值守下的列车自动运行等级)的全自动无人驾驶系统,在全球各大城市的轨道交通线网中发展迅速,在旧线改造中也得到了广泛应用。通过借鉴巴黎地铁1号线的全自动化改造案例,探讨了全自动驾驶系统在既有线改造中所遇到的困难和挑战。分析了国内城市在旧线改造时利用全自动无人驾驶系统进行升级的必要性和适应性。提出了建立基于远期发展和整体网络的发展战略。实施全自动驾驶系统,运营部门自身的技术和管理能力等也应提高。     

全自动无人驾驶信号系统远程控制功能需求分析

信号系统是实现全自动驾驶的关键系统,在无人驾驶模式下,信号系统的远程控制功能是保证运行效率和解决突发情况的重要手段。本文主要对全自动无人驾驶信号系统远程控制功能需求进行分析梳理,对我国全自动驾驶线路的建设有一定的指导意义。     

无人驾驶关键技术和典型场景应用分析

城市轨道交通无人驾驶系统是一种代替司机行使列车控制和驾驶功能的信号系统,可以做到无人值守,因此对各信号子系统有较高的性能要求。介绍了无人驾驶技术的概念及优势,综合分析了无人驾驶信号系统的关键技术和无人驾驶模式下的典型场景;结合迪拜、韩国无人驾驶线路开通后的运营状况,推广无人驾驶技术在城市轨道交通信号系统中的应用,并为广大工程设计人员提供参考。     

上海地铁十号线屏蔽门与信号系统接口设计

上海地铁十号线是全国第一条按全自动无人驾驶设计的线路。在该线路中屏蔽门与信号系统接口设计中,需要充分考虑全自动驾驶的下可靠安全运营的需求。该接口含有两个创新的设计。增加了列车在占道情况下才能允许操作就地控制盘打开屏蔽门的功能以及与列车门间的"门对门"的功能。使得线路在全自动运营的情况下能更加安全可靠的为乘客提供服务。     

机车自动驾驶系统模式切换策略研究

受铁路基础装备技术和国内复杂运用环境限制,机车自动驾驶系统仍需在有人值守的情况下工作,所以应有完善的自动驾驶系统模式切换策略来界定值守人员和自动驾驶的权限边界。以机车运行安全为原则,基于列车纵向动力学分析动态切换时列车的平稳性,阐述了机车自动驾驶系统的模式切换策略,该策略已经运用于机车自动驾驶实际应用中。大量实践案例证明,提出的机车自动驾驶模式切换策略能够有效保证机车控制权模式切换过程中列车的安全、平稳运行,取得了良好的运行效果。     

城市轨道交通降级信号系统下的点式列车自动运行防护

当列车与轨旁通信丢失,或者信号系统转换进入后备控制模式时,列车无法进行自动驾驶,因而影响了运营性能。介绍一种降级信号系统下的点式ATO(列车自动运行)防护方法,可在后备控制模式下使列车实现自动驾驶,因而降低了司机的工作强度、提高了列车运营效率。     

城市轨道交通全自动运行系统及安全需求

结合国内外全自动运行系统的运营研究资料,介绍国际轨道交通全自动运行系统发展状况,探讨全自动运行系统的功能结构。结合IEC62267与IEC62290等国际标准,论述全自动运行系统典型的系统功能与安全需求。以系统FAM与CAM模式转换为例,对运营场景进行分析研究,如实反映列车全自动驾驶系统真实的运营过程,在建模之前需对系统的功能进行梳理,实现需求到场景的追踪,以确保所建模型与功能需求的一致性,即此模型表达系统最终需要完成哪些功能,这些功能之间的关系如何以及系统完成这些功能需要与哪些外部参与者或系统实现交互。对全自动运行系统展开深入而全面的研究,对我国自主研发全自动运行系统提出参考建议,为全自动运行系统的安全运营保驾护航。     

轨道交通列车自动运行仿真平台的开发研究

为了研究轨道交通列车自动运行(ATO)系统,需建立一个通用的ATO系统仿真平台,用来对ATO进行研究,以解决企业和学校的培训、教学成本高昂的困难。从体系结构软件开发的四个阶段阐述ATO系统的仿真平台开发过程,并运用UML建模语言,选用Rose可视化建模工具,采用迭代和增量的设计,对ATO仿真平台进行建模,为轨道交通控制系统的培训和教学提供有力保障。     

城市轨道交通全自动运行线路在无人值守模式下的应急处置

基于不同的场景,详细阐述了无人值守模式下全自动运行线路的应急处置方法、区间疏散方式及救援方式。结合专门的自动应急或远程应急功能,使无人值守全自动运行线路应急处置能兼顾运营效率和安全,避免列车迫停区间。建议做好多职能队员的相关培训工作,并合理选择列车自动运行控制系统的应急功能。     

一种基于策略梯度强化学习的列车智能控制方法

近年来,我国已初步建成巨大的城市轨道交通和高速铁路网络,逐步开始走向提升整体运营效率的新阶段。城市轨道交通系统的大规模和高密度运营,使得系统能耗急剧增长。现有的自动驾驶控制方法基于已有的模型,能够完成在正常场景下的自动驾驶。基于现有列车自动驾驶技术的控制原理和优秀司机的驾驶经验,提出一种列车智能控制方法,以减小列车的牵引能耗。首先,建立列车控制专家系统,能满足乘客舒适度要求;在此基础上,利用神经网络作为列车驾驶控制器,设计了一种基于策略的强化学习算法,优化神经网络的参数,以适应变化的运营场景。基于地铁现场运行数据仿真结果表明,该智能算法比现有算法具有更好地节能效果和准时性。     

燕房线车辆段全自动运行行车组织的实现

北京地铁燕房线车辆段实现列车全自动出入段、洗车,通过车辆段控制中心(DCC)调度员上传列车派班计划,列车按照时刻表自动触发进路、自动运行。停车列检库增设地下通道,实现对进入全自动运行区域作业人员的防护。信号系统设置行车综合自动化系统(TIAS),车辆配备休眠唤醒模块和辅助驾驶设备(AOM)达到远程控制目的。全自动运行减少了人工排列进路,不需人工整备列车,车辆段行车指挥人员减少8人,值守司机作业时间减少1 h。后续全自动运行车辆段建议在停车列检库A端与B端间平交道下建设地下通道,减少库内人员穿行对行车造成的影响。     

基于遗传算法的高速铁路行车调整模型

高速铁路采用“高中速列车共线运行”的运输模式,其行车调度具有高实时性和整体性两大特点。以列车计划运行图为优化目标,给出运行图之间的距离定义,建立列车运行调整数学模型,给出列车的发车时刻、股道数量、列车在区间的运行时分、追踪运行间隔时间、维修天窗时间5个约束条件表达式。按照遗传算法的原理,采用罚函数的方法对数学模型中的约束条件进行处理并建立适应度函数,采用整数编码方法对个体进行编码,并定义交叉算子和变异算子。基于遗传算法的调整算法流程开发列车运行调度仿真子系统。仿真结果表明:使用该模型可大大减轻调度人员的工作量,彻底摒弃了在计算机上手工拖动运行线确定列车运行时刻的调整方式,提高了列车运行调整的科学性。该模型已应用在高速铁路综合调度仿真系统中。     

基于混合系统模型预测控制的列车优化运行

为保证列车高效率运行,需要对自动驾驶系统进行高效设计。列车运行过程具有高度非线性化的特性,针对这一特性,通过引入整数变量,建立基于混合系统的列车混合逻辑动态模型,其次考虑列车运行过程的多重约束,通过二次规划求解控制律。同时为了降低控制器计算量,在模型预测控制的基础上引入了阶梯式控制策略。最后利用Matlab仿真软件使其跟踪一条即定曲线,对所提的控制策略进行数值仿真。结果表明,该控制器可以在降低计算量的基础上,保证列车准时高效跟踪既定曲线,当改变控制器参数时,对跟踪效果有较大的影响。仿真结果对本文采用的方法进行了有效验证。