上海轨道交通实现无人驾驶的可行性分析与对策上海轨道交通实现无人驾驶的可行性分析与对策蔡于(上海地铁运营有限公司)摘要通过对上海轨道交通运营现状的分析,找出实现无人驾驶的影响因素,并提出相应的解决对策.关键词轨道交通无人驾驶可行性分析对策1概述地铁,轻轨列车实现自动化无人驾驶是全球城市轨道交通的重要发展方向之一.1984年,法国里尔率先研制出世界上第一列无人驾驶地铁列车,并投入使用.目前,加拿大,法国,丹麦,新加坡等国家已有无人驾驶系统投入运行,而在我国大陆地区轨道交通无人驾驶尚处于起步阶段.根据规划,上海轨道交通将有望实现无人驾驶载客运营.无人驾驶最显着的特点是控制系统的操纵完全依照通信系统发送的行车指令信息.无人驾驶相比有人驾驶具有明显的优势,主要表现在:1)提高增加运能的可能性.由于采用移动闭塞技术,增加了列车运行的密度,缩短了行车间隔,提高了线路的通过能力,使列车运行比传统的固定,准移动闭塞系统更为高效,灵活;2)节省人力资源,减少办公用房,降低运营成本;3)避免司机的误操作;4)避免司机人为因素(如漏乘,折返慢等)对运营的干扰.当然,无人驾驶也并非十全十美,它的不足之处在于:当设备发生故障或其他突发情况时,电脑的判断不够人性化;处置能力也相对有限,仍可能需要工作人员进行干预.2上海轨道交通实现无人驾驶的可行性上海轨道交通已安全运营了十多年,积累了宝贵的经验.目前,投入运营线路上的载客列车基本上受ATC(列车自动控制)系统控制,实现了ATO (列车自动驾驶)自动运行.正常情况下,实现了在司机监控下的"无人驾驶".2.1司机的作用目前,由于列车基本上受ATC系统控制,司机的作用仅为:(1)完成到站后的开,关门作业,看信号(有岔车一14一站的道岔防护信号和发车表示器)揿下ATO发车按钮;(2)对突发情况的处置,包括设备故障状态下的操作和对其他影响因素(如触网异物,乘客多等)的监控和处置.由此可见,司机在列车运行中的作用已经大大弱化.2.2实现无人驾驶的影响因素尽管上海轨道交通的列车在正常情况下已可以自动运行,但要真正实现"无人驾驶",还有车辆,信号等方面的影响因素.2.2.1车辆虽然目前投入运营线路上的载客列车已实现了ATO自动运行,但只能满足正常情况下的运行需要.一旦发生故障,由于列车故障自检,带故障运行能力较差,要实现无人监控下的无人驾驶还很困难. 需要特别指出的是:由于上海轨道交通客流大,乘客构成复杂,列车车门故障频发,2005年,仅轨道交通1号线造成晚点就达243次.目前,车门的故障基本上都需要司机进行处置,这也给无人驾驶的实现增加了难度.当雨,雪天气或钢轨涂油时,列车停站精度大大降低.若车站安装屏蔽门,列车停站时精确对位实属不易.现在,列车若超过停站位置,需要人工退行对位.由于现有的列车没有对线路积水或障碍物的探测功能,当线路积水或有障碍物时,只能依靠司机发现,确认及简单应急处置.现有的列车在每节车厢内都配有灭火器,供乘客或工作人员在发生火灾初期自救.但车厢内没有监视器和可供乘客在紧急情况下使用的对讲电话, 发生突发情况时,只能靠司机了解车厢内的情况,乘客也只能通过司机将情况反映给控制中心.目前上海轨道交通大部分列车的每节车厢内虽配有信息显《地下工程与隧道))2006年第2期示屏,但播放的信息是预先输入的到站信息和广告, 无法根据运营的情况实时播放需要的信息.2.2.2信号目前,列车使用的信号系统是固定闭塞或准移动闭塞信号系统,相比移动闭塞信号系统,列车运行的密度较低,行车间隔较大,线路的通过能力较低, 不能满足无人驾驶的技术要求.现有的列车在信号发生故障时,凭调度命令改由司机人工驾驶,控制中心无法对列车进行远程控制.2.3实现无人驾驶的其他影响因素2.3.1乘客乘客是轨道交通直接服务的对象,乘客素质的高低将对正常运营产生极大的影响.上海轨道交通客流极大,乘客构成相当复杂,如乘客在接受服务的过程中不配合,会造成服务设施损坏,列车晚点等后果,严重影响服务质量及运营安全.以上海轨道交通1号线为例,2005年,由于乘客人多吊车门,挤车门造成的晚点高达1013次,平均每天2.8次,占全年晚点总数的近一半,几乎与所有设备故障造成的晚点数持平.由于对车门的控制是列车ATP(列车自动保护)保护的重要组成部分,因此当车门因人多拥挤发生故障时,目前只能由司机切除ATP门控旁路后重新开门.可无人驾驶列车的自动化系统就不能做出如此人性化的判断了.同时,韩国大邱地铁的灾难使我们意识到:乘客的行为不仅有可能影响到我们的服务质量,也有可能造成巨大的危险.2.3.2屏蔽门乘客在运营期间侵入限界对列车正常运行造成了很大的影响.2005年,仅上海轨道交通1号线发生的,有较大影响的人车冲突事件就有7件之多.安装屏蔽门不仅可以减少站台与隧道之间冷热气流的交换,降低环控系统的运营能耗,还能有效防止站台上的乘客侵限,确保乘客的安全.但是,当设备发生故障需在安装屏蔽门的无人驾驶线路上人工驾驶时,司机到站停车需精确对位,难度大,速度慢.2.3.3紧急事故列车在运行途中发生火灾,爆炸,毒气等突发紧急情况时,乘客逃生在所难免.虽然上海轨道交通运营至今未发生过紧急状态下的乘客逃生,但从相关处置预案来看,一旦发生突发事件,乘客被迫疏散逃生时,司机将负责与控制中心联络,车厢广播,打开安全门,引导乘客疏散逃生等.实现无人驾驶后, 《地下工程与隧道))2oo6年第2期乘客可以通过车厢内的无线对讲系统与控制中心联络,报告现场情况.控制中心也可以通过监控系统实时了解车厢内的情况.发生突发事件时,控制中心直接对车厢进行广播,提示乘客进行简单应急操作,引导乘客疏散逃生.因此,必须对安全门,乘客与控制中心联络的无线对讲系统,控制中心对车厢的监控系统,乘客信息导向系统等相关设备进行改造,以适应无人驾驶的需要.3建议与对策3.1加强对乘客的引导,争取乘客的配合乘客乘座轨道交通是为了安全,快捷到达目的地.只要加大宣传力度,加强对乘客的引导和交流, 建立,完善相应的管理法规,制度,一定会得到乘客的理解和配合.乘客能够成为正常运营秩序的维护,宣传者和设备状态,突发情况的监督,汇报人. 3.2改进车辆性能,完善故障自检,自愈功能真正意义上的无人驾驶是列车不在跟车工作人员的监控下实现的.因此,要保证运营的质量,就必须提高列车的智能化程度,完善故障自检,自愈功能.在发生故障时能通过备用设备自切,对故障源阻断,带故障运行,直到有工作人员来处理或退出运营.为了应对上海轨道交通客流大,高峰时乘客挤车挡车门的情况,在提高市民素质的同时要对列车车门进行改造,避免因车门无法关闭造成的死机,增加关门时的声,光信号提示.列车应具有点动退行对位功能,在列车越过停车位置时,可以自动退行对位,完成上下客作业.列车优先采用直线电机牵引模式.轮轨间的粘着是实现无人驾驶所必须解决的问题之一,而采用直线电机牵引模式是解决这一问题的有效手段.采用直线电机牵引模式的列车,具有安全可靠,造价低,爬坡能力强,牵引性能优越,通过曲线半径小等优点.列车应具有对线路积水或障碍物的探测功能.当线路积水或有障碍物时,能够及时反馈信息,启动排水系统或自行排除障碍物,进行简单应急处置. 车辆还必须配备防脱轨设备,保证安全.列车车厢内的设计也要突出"安全第一"的理念.可以在每节车厢顶部两端及中部,配置能够观察到整个车厢内情况的监视器,使中央控制中心随时可以掌握车厢内的情况;在车厢每扇门旁安装无线对讲电话,发生异常情况时,乘客可以与控制中心一15—直接取得联系;因无人驾驶时缺乏现场控制,应将车内供乘客使用的紧急制动拉手改为报警拉手,加强控制中心对列车的控制.3.3采用移动闭塞技术,全面提升服务水准代表世界先进列车控制技术发展方向的移动闭塞信号系统,可以使列车运行比固定闭塞,准移动闭塞信号系统更为安全,高效,灵活.它能提高列车运行的速度,缩短行车间隔,提高线路的通过能力.采用CBTC(基于通信的列车控制)系统后,列车运行的最小间隔理论上可缩短至90S,比上海轨道交通设计的最小行车间隔2min还要短.移动闭塞信号系统能安全地处理系统信息,使中央控制中心能对列车实行自动监控,实现无人驾驶.CBTC系统主要是采用成熟的网络技术和多媒体传输,显示技术,提供列车信息,换乘信息,新闻, 股票信息,广告等信息.当有突发事件发生时,列车可动态发送信息,引导乘客疏散或简单操作.3.4适当运用监控,预警系统,保障安全运行安装屏蔽门可以有效地防止乘客侵入列车运行的线路,减少外界对正常运营的干扰.若上海轨道交通无人驾驶线路不安装屏蔽门,就必须根据车站的客流情况,建设投资多少,技术难易程度等适当选用监控,预警系统,确保行车安全.德国地铁通过光栅毯或激光扫描设备,对无法安装屏蔽门的站台进行连续监控.光栅毯由多束光组成,如果有两束及其以上的光栅同时中断,就可能有人或物体侵限,列车速度码自动切断,车站工作人员及时到现场去查看,处理.由于轨道交通线路大部分位于地下,受到恐怖袭击,爆炸事件后抢险,救灾的难度很大,对于无人驾驶线路更是如此.因此,要依靠设施设备(如搜爆犬,探测仪等)的监督,保障,加强对乘客(包括随身携带物品)的监控,严防违禁物品进站,确保行车安全,防患于未然.南京地铁考虑到当前国际上频繁出现的恐怖袭击,爆炸事件,引进原种在英国的"史宾格"搜爆犬,加强了对爆炸危险来源的控制,起到了一定的威慑作用,此举值得借鉴.35加强车站服务人员的培训,提高应急处置能力无人驾驶列车上没有工作人员,列车发生故障或突发事件时需运行至车站进行处置.因此,车站需要配备一定数量具有驾驶列车,排故,应急处置能力的工作人员,在信号系统出现问题或发生突发事件时可人工驾驶列车,协助排除故障,进行应急处一16一置.3.6分阶段实现无人驾驶新加坡拥有世界上最发达的地铁系统,其建设的"全自动无人驾驶地铁线路"在投运初期日均客流量仅约2.5万人次的情况下,前三个月仍安排工作人员跟车,以解决乘客在途中遇到的各种问题.借鉴国外无人驾驶线路的运营经验,结合上海轨道交通运营的实际情况,建议上海轨道交通无人驾驶线路分以下三个阶段逐步实现无人驾驶: (1)第一阶段(运营初期前3—6个月):可在每列车上都安排司机跟车,正常情况下不对列车做任何操作,只负责测定列车在无人驾驶状态下的各项作业标准,取得更多数据用以改善系统功能;只有当列车发生故障等突发情况,系统已无法自行处置,将严重影响运营秩序时,才能凭控制中心指令进行操作.(2)第二阶段(第一阶段后的3个月):列车在正线运行时的安排同第一阶段,列车在固定折返车站折返时将取消司机跟车,实现无人折返.(3)第三阶段(第二阶段后的3个月):列车在正线运行时逐步取消司机跟车,具体步骤可细分为:①对一,二列车况稳定的列车取消司机跟车试点;②对若干车况不太稳定的列车有计划,有重点地安排司机跟车;③逐步取消所有列车司机跟车,最终完成整个无人驾驶计划.4结语无人驾驶是城市轨道交通发展的重要方向之一,目前,仍有许多问题急需探讨并加以解决.通过技术的改进,管理水平的提升,设施设备的保障,上海轨道交通一定能如期实现无人驾驶的目标.(收稿日期:2006—03—30)●●●●●?●●1Ic●一,●'e●Ec●oe●0t●OC●c●00●0￡●)0●)0●QC●QC●CC●00●0(上接第l3页)参考文献l铁道第二勘察设计院深圳地铁3号线工程可行性研究报告20042谢林等深圳地铁3号线车辆选型与系统方案研究2004.3深圳市城市交通规划研究中心等.深圳市城市轨道交通近中期发展综合规划.2003.4建设部.城市快速轨道交通工程项目建设标准(试行本). 1999.(收稿日期:2006—05—10)《地下工程与隧道))zoo6年第2期。