我国智能高铁自动驾驶技术应用进展

通过对国内外运营自动化级别、高速铁路列控系统自动驾驶技术发展现状进行分析,明确自动驾驶和无人驾驶的概念,结合高铁自动驾驶关键技术研究进展情况进行分析,高速铁路自动驾驶功能应用范围是高速铁路正线,列车进出动车运用段(所)是在ATP安全监控下,由司机人工驾驶进、出动车运用段(所);提出现阶段对我国高速铁路自动驾驶ATO系统进行分级设计的实施技术方案,分级原则以地面设备为基础,车载设备与地面设备统一设计,高速铁路自动驾驶ATO系统能根据高速铁路不同的线路情况,实现相适应的ATO功能;探讨实现高铁无人驾驶功能需要信号、通信、站台门等进行技术方面的适应性升级措施;自动驾驶技术作为智能高铁的重要创新点之一,其应用探讨对后续智能高铁工程项目建设有借鉴意义。     

高速铁路ATO系统控车舒适度技术研究

研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保证行车安全,由ATO实现自动驾驶,实现安全和效率的有机结合。如何提高旅客乘车舒适度,是高铁自动驾驶系统的主要性能指标和研究热点之一。本文研究和给出了不同场景下提高ATO控车舒适度的方法。研究结论:(1)给出了提高启动、巡航、停车三个不同控速阶段控车舒适度的方法;(2)给出了提高过分相区舒适度的方法;(3)给出了提高舒适度的一般方法;(4)给出了舒适度的评价方法;(5)本研究成果可用于提高高速铁路ATO系统的控车舒适度。     

高速铁路ATO系统人机界面的新特征

高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Machine Interface,DMI)设备的显示和操作也随之发生变化。在介绍高速铁路ATO系统的基础上,阐述增加ATO功能后,DMI设备在图标显示、文本提示和控车提示3方面发生的变化,并对每种信息的含义及使用方法进行详细解读。     

高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案研究

随着我国经济的快速发展,高速铁路的运输能力要求不断提高。为解决目前我国高速铁路装备CTCS-2/3级列控系统的动车组列车运行仍由司机人工驾驶操作,存在司机工作强度大、准点运行和停车定位对司机的驾驶经验要求高以及未考虑列车节能降耗需求等问题;基于高速铁路CTCS-2/3级列控系统和ATO方案的基础,利用计算机仿真技术和智能控制方法,提出高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案,并对高速铁路车载ATO系统扩展单元的关键技术进行重点设计。系统仿真测试和现场试验结果表明,该方案可满足高速铁路列控系统的自动驾驶功能需求,可为我国高速铁路自动驾驶的实现提供参考。     

列车自动驾驶技术方案探讨

作为智能高速铁路体系框架智能装备的重要组成部分,自动驾驶（ATO）系统在京张高速铁路与珠三角城际铁路得到了示范性应用,并在节能增效、减轻司机工作强度方面自动取得了良好的效果。本文分析了高速铁路ATO系统与城市轨道ATO系统的区别,阐述了高速铁路运营场景ATO系统主要功能需求,总结了高速铁路ATO系统的架构、原理、子系统接口及工程实施方案,并结合智能高速铁路体系架构提出了高速铁路ATO系统智能化发展方向。研究成果可为我国高速铁路智能化发展提供参考。     

高速铁路自动驾驶系统舒适度测量系统设计与实现

自动驾驶(ATO)技术对列车运行曲线的控制为多目标控制,按照控制优先级自高至低依次为:准点运行、舒适度、节能运行。列车运行的准点率以及节能性能评估已有相关的标准或明确的方法,但针对高速铁路自动驾驶系统舒适度检测的标准和方法还未形成。因此需要建立评判标准、开发专用的测量系统,以实现高速铁路自动驾驶曲线对旅客乘车体验的影响量化检测,从旅客舒适度的角度来判断该曲线的合理性,为评判和优化高速铁路ATO的驾驶策略提供依据。     

高速铁路地震紧急自动处置系统的研究

对国外高速铁路地震紧急自动处置系统的现状和发展、以及我国列车速度提高后地震对高速铁路运营安全的危险性进行分析,研究地震紧急自动处置系统监测点设置与报警安全性的关系。高速铁路地震紧急自动处置系统由监控中心设备(设在运营调度中心内)、车站设备和地震监测点设备构成,给出了系统功能结构、应用系统体系结构和总体网络结构。根据我国高速铁路基础设施在典型地震波激励下的最大动力响应系数,建议我国高速铁路地震紧急自动处置的报警阈值为45 Gal;通过对各种报警方式进行比选分析,提出我国高速铁路地震紧急自动处置系统报警及列车运行控制采用牵引变电所控制模式,监测点设置间距20~30 km,并尽量将地震监测点设置在牵引变电所内,以降低建设投资。     

既有CTCS-2高速铁路实现自动驾驶关键技术研究

为解决既有CTCS-2级高速铁路列车运行仍由司机人工驾驶操作的问题,高速列车自动驾驶技术应用是我国高速铁路列控系统发展的必然趋势。2016年,CTCS2+ATO系统在珠三角莞惠及广佛肇城际铁路上投入运营,成功实现了世界上首次将自动驾驶技术运用到200 km/h城际铁路。基于CTCS-2级列控系统的基础对CTCS2+ATO的技术路线、技术方案、ATO系统关键技术、系统测试和应用情况进行深入研究,并重点阐述车载ATO系统架构、ATO速度控制流程、自动驾驶控制模型、运行计划实时调整模型、列车定位技术、车地无线通信技术和车门/站台门联控技术等,研究成果对高速铁路广泛应用CTCS2+ATO列控系统,具有较好的参考价值。     

货运机车自动驾驶系统贯通试验控制研究及应用

我国铁路运输复杂的运行环境给机车运行安全和自动驾驶安全防护控制带来了挑战,针对货运机车自动驾驶系统在西康（西安—安康）铁路新丰站—安康东站特殊场景下的运用需求,结合空气制动运用规则要求和司机操控习惯,介绍了自动驾驶系统贯通试验控制方法的研究与应用情况。货运机车自动驾驶系统在西康铁路的运行验证表明,该控制方法对列车空气制动系统的功能完整性起到了有效的监测、检验与确认作用,达到了预期效果,为自动驾驶控制模式下的列车安全运行提供了重要的防护保障。     

高速铁路C3+ATO调度集中系统研究

高速铁路调度集中系统(CTC)作为高速铁路C3+ATO的重要组成部分,承担着对调度中心调度命令和计划下达的重要使命。通过介绍CTC的系统组成、系统接口和主要功能以及在京沈试验现场的操作实现,阐述其在高速铁路自动驾驶以及行车指挥中的作用。     

CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统关键设备研究

高速列车自动驾驶系统是我国"智能高铁"战略中智能装备的重要组成部分,CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统的研发以及未来在京张高铁的示范应用,对提升我国高速铁路智能化水平、引领世界高速铁路发展具有重要意义。从CTCS3+ATO系统的研发背景、功能需求与架构设计、关键技术、试验过程、研发成果等方面进行介绍,并重点阐述CTCS3+ATO系统的功能需求与特点、关键技术研究以及系统架构。     

列车驾驶仿真培训系统及在中国高速铁路中的应用

介绍了列车驾驶仿真培训系统的发展历程,通过对列车驾驶仿真培训系统在中国高速铁路快速发展时代的应用需求、经济效应和社会效应等方面的分析,揭示了该系统在高速铁路中的巨大应用价值。高速铁路人员培训工作对列车驾驶仿真培训系统有巨大需求,推广与使用列车驾驶仿真培训系统具有重大现实意义和发展必然性。     

机车自动驾驶系统人机交互设计与应用

主要介绍如何首次实现国产化HXD1机车自动驾驶系统人机交互界面,达到自动驾驶系统与驾驶员沟通的目的。提出了自动驾驶信息显示的具体实现方式,按照功能划分区域显示不同内容,通过颜色搭配和语音技术与驾驶员交互,消除了自动驾驶系统运行过程中人机交互障碍,保证了列车的平稳安全运行。     

基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统

基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统可对疲劳驾驶行为进行报警,对高速铁路行车安全至关重要。本文阐述系统的整体设计和各模块功能,分析智能手环的工作原理和手部加速度信息的采集过程。在分析动车司精神状态与手部运动关系的基础上,给出手部运动系数的概念,并运用K-means聚类算法进行分析处理,提出一种动车司机疲劳驾驶检测模型。在动车组驾驶室搭建原型系统,阐述系统的实现过程,并在高速铁路试验段进行试验,试验结果表明,该系统对司机疲劳驾驶检测的准确率达到93.6%。     

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。     

面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究

为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC(Full Function Configuration)两个等级。分别对每个等级的系统功能、地面和车载设备配置进行定义,并提出系统分级实施方案。CTCS+ATO列控系统方案综合考虑我国列控系统的现状和发展方向,为我国高速铁路引入自动驾驶提供参考依据。     

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。     

高速铁路ATO自动驾驶系统

组成 高速铁路ATO自动驾驶系统(简称"ATO系统")是在 CTCS-2/CTCS-3级列控系统的基础上,车载设置ATO单元实现自动驾驶控制,地面设置专用精确定位应答器实现精确定位,地面设备通过GPRS通信实现站台门(安全门或屏蔽门)控制、站间数据发送和列车运行调整计划(简称"运行计划")处理.     

高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统信息安全架构设计和研究

为提高高速铁路自然灾害与异物侵限监测系统（简称:灾害监测系统）安全,保障系统稳定运行,通过分析灾害系统监测面临的安全风险和安全需求,设计了灾害监测系统安全体系架构,结合具体模型和数据处理流程,重点从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全和数据安全等不同方面对灾害监测系统软件的安全系统进行设计。应用结果表明,在不降低软件性能条件下,安全架构及设计方案对提高软件安全性有明显效果,可有效地提高灾害监测系统自身安全性。     

基于GSM-R的列控通信系统安全防控

为适应我国高速铁路列车通信的要求,我国采用全球领先的GSM-R通信系统作为高速铁路列车的移动通信系统。但由于网络结构和自身开发平台等的一些制约,GSM-R本身存在一定的安全风险。经过简单分析GSM-R通信系统的网络构成和工作原理,并针对GSM-R系统可能存在的安全风险从人为因素、设备因素、环境因素和管理因素4个方面应用事故树分析的方法得出安全风险的重要度并对每个重要度从高到低进行排序,最后对相应的危险因素提出风险控制措施。