地铁列车全自动无人驾驶系统方案

无人驾驶技术在地铁运营中的应用研究随着科技的不断进步和发展，无人驾驶技术已经逐渐被应用到各个领域。

其中，无人驾驶技术在地铁运营中的应用研究备受瞩目，得到了广泛的关注。

本文将对这一研究进行深入探讨。

一、无人驾驶技术在地铁运营中的优势1.1 提高安全性地铁作为一种大众交通工具，安全性一直是相当重要的问题。

无人驾驶技术可以有效降低人为因素对于安全的影响。

在地铁的全程中，独立自动化驾驶系统可以自主控制车辆的速度、路线和刹车等操作，减少了人员疏忽和操作不当导致的安全隐患。

同时，这种自主化的驾驶系统还可以确保列车不会因为驾驶员的疲劳或人数不足等因素而失误或出现事故。

1.2 提高效率无人驾驶技术可以有效提高地铁的效率。

在驾驶员的作用下，地铁往往需要在车站进行短暂停留。

但是在无人驾驶技术的作用下，智能算法可以分析负责列车的行驶速度和时间，保证列车在保证安全的基础上，尽量减少停靠次数和时间，提高了列车的运营效率。

1.3 降低运营成本相比于传统地铁车辆，无人驾驶技术的车辆不需要驾驶员，可以有效降低人力成本。

此外，这种驾驶系统还可以最大程度地降低车辆人员的操作失误和维护成本，减少了对车辆的维护和修理次数，为企业降低了后续的成本。

二、无人驾驶技术在地铁运营中的应用案例2.1 莫斯科地铁莫斯科地铁自2016年以来开始推行无人驾驶技术。

该系统使用了激光雷达和摄像头等传感器检测车道的状态。

经过训练，自动驾驶系统能够为车辆选择最佳速度和刹车点，阻止车辆发生任何碰撞。

2.2 巴黎地铁巴黎地铁推出的自动驾驶系统可以自动控制行驶速度和制动距离，对于列车的速度和停留位置等参数进行全程自动化控制，以确保轿车间的安全间隔，并保证列车准时停留下客，提高了列车的运行效率。

2.3 北京地铁北京地铁在2021年乘如无人驾驶列车。

该列车采用了自主运行技术，分别使用了雷达、相机等多种传感器检测轨道和跨越桥梁等路段的情况，确保载客行驶的安全。

此外，该车辆还采用了多线重合式无人驾驶控制系统，实现了全程运行的安全性和效率。

城市轨道交通全自动运行系统分析一全自动运行系统现状（一）全自动运行系统的概念及发展过程1.全自动运行系统的发展过程国外全自动运行系统的运营发展过程是循序递进的。

1983年法国里尔开通了世界上第一条全自动运行系统的城轨线路，1998年法国巴黎14号线首次实现了无人值守，2003年新加坡东北线开通，标志着全自动运行系统在大运量的地铁中应用（见表1）。

|Excel下载表1 国外全自动运行系统发展过程2.全自动运行系统及自动化等级全自动运行系统是基于现代计算机、通信、控制和系统集成技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等与列车运行相关的设备组成，实现列车运行全过程自动化的系统。

根据中国城市轨道交通协会发布的团体标准《城市轨道交通全自动运行系统规范第1部分：需求》（T/CAMET 04017.1-2019），我国城市轨道交通不同运行自动化等级包括GoA0（人工驾驶运行模式）、GoA1（非自动化驾驶运行模式）、GoA2（半自动化驾驶运行模式）、GoA3（无人驾驶运行模式）、GoA4（无干预运行模式），其中全自动运行系统包含自动化等级GoA3、GoA4，即全自动运行系统的运行模式包括有人值守下的列车自动运行（Driverless Train Operation，简称DTO）和无人值守下的列车自动运行（Unattended Train Operation，简称UTO）。

3.全自动运行系统的主要特点全自动运行系统将列车司机执行的工作完全由自动化的、高度集中控制的列车运行系统完成，实现了行车计划自动匹配、列车自动唤醒、自检、列车自动出入库、列车自动运行及停站、自动开关车门/站台门、列车自动折返、列车自动回库休眠、自动洗车等主要功能，具有常规运行、降级运行和灾害工况等多种运行场景。

全自动运行系统实现了列车的全自动运行，关键运行设备采用了冗余技术，同时又具备状态自检测和故障自诊断等功能，不仅能够减少大量的人工操作，降低劳动强度，提高运营效率，而且能够提升系统可靠性，具备更高的可用性、安全性，受到了全球各个城市轨道交通运营商的青睐。

2011届毕业设计任务书一、课题名称：沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析二、指导老师：龚娟三、设计内容与要求：1．课题概述:大城市人口稠密，城市交通问题严峻，迫切需要建设高效率高密度的城市轨道交通系统。

对城市轨道交通高效率高密度的要求来说，列车自动控制系统是必不可少的，在城市轨道交通中采用先进的列车自动控制技术，可以大大提高行车的效率和安全性。

列车自动驾驶系统是列车自动控制系统的重要组成部分，它保证列车的准时性、节能性和旅客舒适度等。

世界上一些著名的轨道交通方面的大公司，如法国的阿尔斯通(ALST0M)、德国的西门子(SIEMENS)、美国的联合道岔与信号公司(US&S)等相继推出了各自先进的列车自动驾驶系统，列车自动驾驶已经成为城市轨道交通发展的重要目标之一。

本课题要求学生在已学的车辆控制及车辆电气等专业知识的基础上，了解国内外列车自动驾驶系统的发展状况，熟悉列车自动驾驶系统的研究目的和意义，掌握列车自动驾驶系统的结构与功能，对沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统形成一个全面、完整的认识。

通过本次毕业设计，培养学生运用所学的基础知识、专业知识及利用其中的基本理论和技能来总结、研究本专业内相应问题的能力，使学生提前具备工程技术人员必须具备的基础能力。

2．设计内容与要求：（1）列车自动驾驶系统的发展状况（2）列车自动驾驶系统的研究目的和意义（3）列车自动驾驶系统的结构与功能分析（4）沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析（5）结论。

四、设计参考书1.IEC61375----TCN列车控制网络标准2.《列车通信网络及其与设备的连接方式》严云升机车电传动3.《地铁列车自动驾驶系统分析与设计》黄良骥，唐涛北方交通大学学报4.《机车电传动》、《中国铁道》等有关铁道车辆杂志、刊物；国标、铁标手册等5. 沈阳地铁官方网站五、设计说明书内容1.封面2.目录3.内容摘要(200-400字左右，中英文)4.引言5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6.结束语7.附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排8.第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。

浅谈太原地铁全自动无人驾驶信号与洗车机接口摘要：全自动运行系统是以现代信息及自动化控制技术为架构基础，以增强系统装备的功能和性能、提升运营服务水平为目的的新一代城市轨道交通系统。

全自动运行技术在世界城市轨道交通建设中已被大量应用，在未来轨道交通领域也具有广阔的应用空间。

在城市轨道交通建设中采用全自动运行技术，能够进一步提升轨道交通安全系数与运营效率。

本文以全自动运行模式下自动洗车功能的运用为重点，对其在电路上的实现方式加以分析。

关键字：全自动运行；洗车机；信号与洗车机接口电路引言：FAM 模式(全自动运行模式)具备自动洗车功能，自动触发至洗车库的进路，自动打开洗车库库门，控制列车以规定的恒速运行，完成自动洗车。

洗车完毕后，自动触发回到指定列检库的回库进路。

作业人员不必进入列车运行及洗车作业区域，提升了作业安全性，有助于减少人员配置。

本文结合太原地铁2号线施工安装及作业运用实际情况，对全自动运行控制信号与洗车机接口电路间的结合方法和逻辑关系进行描述，旨在对系统设备施工调试及运用维护上有所帮助，在系统的推广运用和改进提升等方面暂不做探讨。

一、洗车机配置图1 洗车库监控区列车进入洗车库触发信号，通过监控界面可显示洗车时各刷组及水泵的运行状态以及洗车时的光电开关的工作状态和信号灯的状态。

二、洗车机控制方式和洗车模式简介图2 洗车控制方式和模式系统状态界面区1、洗车机有三种控制方式（DCC、ATS 、LOCAL）（1）DCC控制方式：本地操作台打到“DCC”模式，即可在DCC远程控制洗车过程。

（2）ATS控制方式：本地操作台打到“ATS”模式，即可通过ATS的信号控制洗车过程。

（3）LOCAL控制方式：本地操作台打到“LOCAL”模式，即可在洗车库本地控制洗车过程。

注：只有在全自动无人驾驶模式下，车辆信号系统才能接收洗车机发送的信号；在有人驾驶模式下，由司机驾驶列车与洗车机操作人员互动来完成洗车作业，与信号系统无关。

广州apm线的原理
广州APM线全称自动旅客捷运系统,是广州地铁的一条较新线路,也是广州地铁中第一条采用无人驾驶技术的线路。

其工作原理具有以下特点:
1. 车辆技术
广州APM线使用的车辆由4节车厢组成,车体采用轻量化设计,车内设置有安全门和屏蔽门。

列车通过心轴控制全自动运行,无需司机在车内操作。

2. 列车控制系统
APM线列车通过车载计算机和线路控制中心的统一指令运行。

线路控制中心负责整体调度指令,车载计算机实现精准停车和运行控制。

两者通过无线通信联网。

3. 高精度定位系统
列车通过线路上的码条和车上感应器实现准确定位,精度达到2厘米。

码条包含标识信息和位置坐标,车上测距仪对码条持续扫描以判断列车精确位置。

4. 稳定受流技术
列车的受流弓可以实时调整与电轨的相对位置,确保在线路运行和转弯时获得稳
定不间断的电力供给。

5. 精准停车控制
通过编码条位置反馈和传感器数据,车载系统会自动控制制动力和牵引力,使列车精准停在指定位置,停靠误差小于30毫米。

6. 全自动闭环控制
车载系统会全程监测速度、电流、温度等参数,一旦有异常,自动切断电源并使用储能制动停车。

整个运行全程闭环控制,无人值守,确保运营安全。

综上,广州APM线使用自动控制和传感器反馈技术,实现列车的无人高密度运营,是新一代地铁系统的典型代表,具有较高的自动化水平。

城市轨道交通全自动运行系统应用的分析摘要：本文先分析了全自动运行系统的优点，然后探究了全自动运行系统的应用，接下来对全自动运行系统主要技术原则以及全自动运行系统和常规驾驶系统的主要区别进行了研究，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：城市轨道交通；全自动运行；系统1全自动运行系统的优点轨道交通全自动运行(Fully Automatic Operation，FAO)是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代轨道交通控制系统，是进一步提升现有基于通信的列车运行控制(Communication- basedTrain Control，CBTC)系统的安全性和效率的国际公认发展方向。

FAO系统具有传统CBTC系统之外的更多优点，包括如下方面:(1)高度自动化、多专业系统集成度深，各系统高效联动控制，实现列车运行的全面监控及乘客服务功能；(2)充分的冗余配置，保证运行高可用性；(3)更加完善的安全防护功能，增强了工作人员、乘客、障碍物、应急情况下的防护；(4)提高效率、节能减排，实现列车运行、供电、车站机电设备的综合节能优化运行；(5)完全兼容常规驾驶模式。

因此，FAO系统是城市轨道交通技术的发展方向。

目前我国尚处在起步阶段，与国际差距较大。

但随着我国国产化信号、综合监控、车辆等关键系统已实现自主化，并且具有一定的成熟性，我国已经具备研发FAO系统的条件，因此，在新一轮的建设中有必要大力发展自主化FAO系统，推动自主化装备达到国际先进水平并引领该项技术。

2全自动运行系统应用截止2016年7月，全球已建成6条无人自动驾驶的轨道交通线路，共789km。

北京地铁燕房线于2017年12月开通，是我国首条自主研发的全自动运行线路。

国际公共交通协会(UITP)预测，全自动运行在今后将会有一个巨大的增长，2022年全球将有2000公里以上的地铁线路采用全自动运行方式，75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术。

近年来，无人驾驶地铁在国内越来越普及，多个城市相继开通了无人驾驶地铁，可以预见无人驾驶将是地铁未来发展的趋势。

同时无人驾驶地铁的安全性也得到越来越多关注，对车辆的安全性提出了更高的要求，尤其对车辆关键设备：TCMS、BCU及牵引控制单元（DCU）提出更高的安全等级。

目前牵引控制系统中核心设备牵引控制单元安全等级仅达到SIL0，尚不能满足无人驾驶SIL2安全要求。

本文基于铁路应用安全标准EN50126、EN50128、EN50129和EN50159，通过危害性分析，得出控制系统的功能安全需求，然后详细阐述了功能安全设计和安全指标计算。

一、牵引控制单元安全需求1. 系统定义地铁牵引控制单元（DCU）主要完成牵引系统逻辑控制，包括：变流器柜内主断路器、充电接触器、短接接触器的时序控制逻辑、监测、保护与故障处理， BCU、司机钥匙、受流器、方向手柄、牵引/制动手柄指令的逻辑判断；通过符合列车通信网络（TCN）IEC61375标准的MVB/以太网通信接口，与TCMS 等设备通信；采集变流器电压、电流量、电机速度，完成对电机的实时控制，产生PWM脉冲，驱动逆变模块。

DCU的关系图见图1。

图1 DCU关系图2.危害识别与风险评估危害识别与风险评估在系统定义阶段之后进行，一般流程如图2所示：第一步，找出系统中的潜在危害，并估计危害发生的频率；第二步，对于每一个危害，预测可能导致的事故；第三步，得出每个事故的实际风险；第四步，比较每个事故的实际风险与目标风险，最终得到每个危害的安全需求和允许危险率。

对于DCU，根据其在牵引系统中起的作用，其潜在的危害主要有如下几点：紧急制动失败；牵引方向错误；跳断路器失败；经过危害识别与风险评估后，得出DCU的安全需求如表1。

表 1 DCU安全功能需求安全功能SIL方向控制保护功能2分主断控制功能2紧急制动控制功能2二、安全功能设计针对无人驾驶安全功能需求，DCU分解为安全功能和非安全功能两部分，两部分采用隔离设计，既可兼容原平台，又可满足安全标准设计要求，安全功能框图见图3。

一种多系统融合的全自动列车运行控制系统及方法随着城市化进程的加速，城市交通问题成为了各大城市亟需解决的难题之一。

在地铁交通领域，由于安全性、高效性和舒适性等方面的优势，地铁成为了城市内部主要的公共交通工具。

然而，随着地铁线网的日益扩建和运营的不断提升，对于列车运行控制系统的要求也变得越来越高。

在过去，地铁列车运行控制系统主要由固定闭环信号系统和集中式自动列车控制系统组成。

虽然这种系统在一定程度上可以满足地铁列车行驶的基本要求，但是受限于系统的闭环性和集中化控制，其安全性、智能性和灵活性都存在一定的局限性。

针对这些问题，本文将介绍一种多系统融合的全自动列车运行控制系统及方法，该系统在提高列车运行效率的还能够满足安全性、灵活性和智能性的要求。

一、系统架构该列车运行控制系统主要由列车控制器、信号系统、通信系统和列车状态监测系统等多个子系统组成。

其中，列车控制器负责对列车的速度、加速度和制动进行控制；信号系统主要用于路线的指示和列车间的通信；通信系统用于列车与调度中心之间的数据传输；列车状态监测系统则用于监测列车各个部件的状态信息。

二、系统特点1.多系统融合：该系统采用了多系统融合的设计理念，通过将列车控制器、信号系统、通信系统和列车状态监测系统等多个系统进行有机整合，实现了多系统间的高效协同，从而提高了列车运行的智能化和灵活性。

2.分布式控制：该系统采用了分布式控制架构，将列车控制器部署在列车上，实现了对列车运行的实时监控和控制。

相比于集中式控制系统，分布式控制系统能够更加灵活地应对不同情况的处理，并且具有更高的可靠性和容错性。

3.动态路径规划：该系统引入了动态路径规划算法，能够根据列车实时的位置、速度和线路情况等因素，动态地优化列车的运行路径，提高了列车行驶的效率和安全性。

4.智能维护监测：该系统通过列车状态监测系统实时监测列车各个部件的运行状态，对设备的健康状况进行实时评估和预测，为列车的维护保养提供了有效的参考依据，提高了列车设备的可靠性和使用寿命。

全自动无人驾驶地铁功能分析及故障应对发表时间：2020-06-19T09:52:56.270Z 来源：《基层建设》2020年第6期作者：曹泽乾[导读] 摘要：随着我国科技水平的进步，目前已被广泛应用到生活中。

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000摘要：随着我国科技水平的进步，目前已被广泛应用到生活中。

针对全自动无人驾驶场景，提出远程唤醒、远程限制驾驶模式、自动洗车、蠕动模式、车门／站台门对位隔离以及计轴故障复位确认等新功能需求，可为后续线路的建设、信号系统设计以及运营指导提供参考和借鉴。

关键词：轨道交通；全自动运行；无人驾驶；运营场景引言为提升运营服务水平，以增强系统装备功能和性能为目的的新一代城市轨道交通全自动运行系统，是城市轨道交通技术发展的趋势。

技术先进、性能稳定、效率优先的全自动运行系统具有更高的系统集中度、更为复杂的运行场景和更高的服务要求，其运营管理需要快速、高效地获取信息和作出决策判断。

随着全自动无人驾驶系统的发展，轨道交通跨专业系统集成趋势愈发明显。

除了与列车运行相关的车辆、信号、通信等系统，电力、机电、环境、乘客相关系统都逐步被集成在一起。

复杂度的提升，造成轨道交通运营维保管理能力跟不上运营网络的快速扩展，这在全球范围内也属于新的巨大挑战。

1试验线全自动运行系统设计方案1.1控制中心控制中心工程包括控制中心UPS(不间断电源)供电、设备分线柜和调度室设备安装。

控制中心设置信号系统专用设备分线柜和公用设备分线柜。

公用设备包括站台信号机、有线骨干环网、站台安全门、远程视频监控、站台紧急停车按钮(PESB)、工作人员作业防护开关(SPKS)、扣车和折返按钮等。

1.2通信系统在线路上布设光纤骨干网群，提供给通信信号、综合监控、站台电气设备等系统使用。

构建3套环网，其中信号系统由2套冗余的工业环网及综合承载网组成，负责通信、监控、PIS(乘客信息系统)等系统的传输业务。

无线网络采用2．4GWi-Fi和1．8GLTE制式，分别使用板状天线和漏缆进行发射，轨旁设备布置。

自主化城市轨道交通全自动运行系统项目承担单位：北京市轨道交通建设管理有限公司全自动运行系统是什么？在早晨天刚蒙蒙亮，停车场内一列列车准时从休眠中自动唤醒，完成自检之后从车辆段里徐徐开出，开始在正线按照时刻表运营，完成站间行驶、到站精准停车、自动开闭车门、自动发车离站、自动折返，完成运营后自动清客、自动回库、自动休眠……，第2辆、第3辆也依时刻表进行同样的动作，全过程都不需要司机和乘务人员介入，这就是城市轨道交通全自动运行系统运营的场景。

国际公共交通协会将列车运行的自动化水平（Grades of Automation，简称GoA）划分为5级：全自动运行（图中GoA3和GoA4的统称）是城市轨道交通列车运行自动化水平的最高等级，是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统。

全自动运行系统已在国外城市轨道交通广泛应用。

截止2013年，全球共有32个城市开通运营48条线、700座车站、674 km 全自动运行系统。

据国际公共交通协会估计，2020年全自动运行系统将增长3.5倍，到2025年总运营里程将达到1800公里（见图），到2020年国际上75%新线将采用全自动运行技术，40%的既有线改造时将采用全自动运行技术。

UTO发展趋势图国际全自动运行系统增长倍数全自动运行列车运行控制系统是城市轨道交通系统集成技术的一次质的飞跃，是城市轨道交通列车运行控制系统未来的发展方向，具有广阔的发展前景。

创新驱动发展，自主化全自动运行系统应运而生目前国内引入全自动运行技术的轨道交通线路成功案例较少，且都是由国外公司提供技术方案, 国内一直未能掌握核心技术。

在北京市科委重大科技项目的持续支持下，北京市轨道交通建设管理有限公司、北京市地铁运营有限公司、北京市基础设施投资有限公司、北京交通大学、北京交控科技有限公司等单位掌握了大容量的基于通信的列车自动控制系统（CBTC），并成功应用于北京地铁亦庄线、14号线和7号线以及深圳、天津、重庆、成都等城市的轨道交通线路。

1 全自动无人驾驶系统发展现状近年来，城市轨道交通全自动无人驾驶线路呈现加速增长的态势，截至2018年12月，全世界共有64条全自动无人驾驶地铁线路投入运营，为42个城市提供1 026 km的公共交通服务。

据国际公共交通协会估计，到2020年国际上75%新线将采用全自动无人驾驶技术，40%的既有线改造时将采用全自动无人驾驶技术[1-2]。

根据我国各城市轨道交通建设规划，北京地铁3号线、12号线、17号线、19号线以及新机场线等新一轮轨道交通线路，以及上海地铁浦江线和未来几条新线，均为全自动无人驾驶运营等级。

深圳、成都、武汉、苏州等城市，在建及规划中的地铁线路也逐步开始采用全自动无人驾驶运营等级的系统。

全自动无人驾驶系统正在被越来越多地了解和接受，同时经过近年来我国城市轨道交通技术的发展，全自动无人驾驶技术也正逐步走向成熟。

在此，重点对全自动无人驾驶系统与传统基于通信的列车控制系统（CBTC）在系统组成、主要功能点及应用场景等方面的差异进行分析，总结全自动无人驾驶技术的优势和主要功能特点，提出针对全自动无人驾驶系统主要功能点的设计思路以及系统实现的相关建议。

2 系统组成差异分析全自动无人驾驶系统与传统CBTC系统的系统组成按照设备所属的区域划分，主要包括车载设备和轨旁设备两大部分，其中轨旁设备包括车站设备、车辆段设备、控制中心设备。

第一作者：王向阳（1968—），男，高级工程师。

E-mail ：*****************通信作者：高晓菲（1989—），女，工程师，硕士。

E-mail ：****************城市轨道交通全自动无人驾驶系统与传统CBTC系统差异分析与探讨王向阳1，朵建华1，高晓菲2（1. 宁波市轨道交通集团有限公司 运营分公司，浙江 宁波 315500；2. 浙江众合科技股份有限公司，浙江 杭州 310051）摘 要：随着城市轨道交通的快速发展，全自动无人驾驶系统已成为大力发展的方向，是城市轨道交通未来发展的重点。