关于全自动驾驶与运营安全管理研究

李泽进1

佛山市地铁运营有限公司  广东省佛山市

【摘 要】：随着自动驾驶技术的不断完善，智能设备的功能和性能的发展，国内越来越多的城市轨道交通建设选择全自动驾驶建设方式；据不完全统计。目前国内共有28个城市按照全自动驾驶系统建设以及规划线路，未来会有越来越多的全自动驾驶轨道交通系统投入使用。本文从列车安全管理、轨行区安全管理、车辆段安全管理三个方面出发，对全自动驾驶以及安全运营展开研究，以期完善全自动驾驶模式下安全管理理论基础。

【关键词】：全自动驾驶；列车安全管理；车辆段安全管理；轨行区安全管理

Research on fully automated driving and operational safety management

LI Ze-jin 

(1 Foshan Rail Transit Group Co., Ltd., Foshan, Guangdong Province)

Abstract: With the continuous improvement of fully automatic driving technology and the continuous development of the functions and performance of supporting intelligent facilities, more and more urban rail transit construction in China chooses the construction mode of full automatic driving; According to incomplete statistics. At present, a total of 28 cities in China are building and planning lines according to the fully automatic driving system, and more and more fully autonomous driving rail transit systems will be put into use in the future. Starting from the four aspects of train safety management, rail area safety management, depot safety management and safety risk point analysis, this paper studies full automatic driving and safe operation, in order to improve the theoretical basis of safety management in the full automatic driving mode.

keywords:Fully autonomous driving; Train safety management; Depot safety management; Security risk points

0引言

随着国内全自动无人驾驶技术的迅猛发展，地铁无人驾驶技术已趋于成熟，国内北京、上海等多个城市已开通运行等级为GoA3级-GoA4级全自动运行线路，并且上海等20个城市规划建设运行等级为GoA3级-GoA4级全自动运行线路。

根据国家建设规划要求，佛山地铁四号线、十一号线将采用全自动驾驶建设标准进行建设，并且后期建设线路将全部采用全自动无人驾驶进行运营，基于国内轨道交通的发展趋势，研究符合佛山地铁特色的全自动驾驶已迫在眉节。

国内很多学者对全自动驾驶与运营安全管理研究开展研究，刘海云[1]分析车辆段、正线运营、应急处置三种场景下无人驾驶模式的优点与安全运营问题，提出优化建议。史时喜[2]梳理全自动驾驶模式下车辆基地作业区域采用的安全防护存在的现状问题，针对不同作业人员进出该区域的作业场景，拟定不同作业人员的管控策略。李伟[3]对比10号线与常规线路分析全自动驾驶管理模式特点，得出全自动驾驶模式下管理架构岗位设置和岗位职责的变化。

但国内对全自动驾驶与运营安全管理研究的研究较少，本文考虑佛山地铁全自动驾驶与运营安全管理研究起步晚、不完善现状，总结分析自动驾驶模式下与常规线路运营安全管理的不同，提出对自动驾驶模式下运营安全管理的几点思考。

1.全自动驾驶简介

全自动驾驶的核心是将地铁司机对列车的控制权交由智能化运营调度系统以及调度员，通过智能化运营调度系统完成对列车的操纵，从而降低人为失误对正线运营的影响。

全自动运行的等级，按自动化程度从低至高分为GOA0至GOA4，其中，自动化程度GOA0等级为全人工驾驶，自动化程度GOA1等级为有ATP防护下的人工驾驶，自动化程度GOA2等级为半自动列车运行，自动化程度GOA3等级为无司机驾驶，自动化程度GOA4等级为无人值守列车运行。本文重点介绍自动化程度GOA4等级的全自动驾驶模式。

自动化程度GOA4等级的全自动驾驶模式即无人值守列车运行，是指在列车运行过程中发生故障，系统自动执行故障处理程序，无需依靠地铁司机以及其他人员的辅助，简称UTO。

各种运行等级下，对应的驾驶模式及所具备功能如下图所示：

图1驾驶模式及所具备功能

Figure 1Driving mode and functions

2.列车安全管理

2.1障碍物检测

若轨道上留有异物或异物侵限，会对列车的运行产生巨大影响，列车与障碍物相撞，轻则损害列车，重则脱轨倾覆，造成无可挽回的损失。为避免此种情况，全自动驾驶系统需要识别精度高的障碍物检测系统。

由于地铁列车运行速度快的特点，对障碍物检测系统提出了较高要求。障碍物检测系统应具有实时传输检测结果、远距离探测异物、探测结果准确、探测设备小巧、设备可靠性高等特点。由于地铁轨道存在弯道，会限制探测设备的探测距离，因此也需要考虑无法正常发挥设备功能的情况。

2.2 脱轨检测

列车运行过程中出现脱轨的情况后，如若列车继续运行，极有可能出现列车颠覆情况，对乘客人身财产安全造成极大隐患。因此需要列车脱轨检测装置来判断列车运行状态，在运行列车发生脱轨情况时触发紧急制动装置使列车立即停车，同时向调度中心报警，避免列车颠覆以及更严重的事故发生。

2.3走行部故障检测

地铁列车走行部有牵引、制动、电源等重要设备，走行部设备正常是列车正常运行的必要条件，走行部设备发生故障会引起列车牵引制动功能出现异常，造成车辆故障情况，因此需要走行部故障检测装置来判断走行部设备情况，及时发现异常情况，预防车辆故障情况发生。

2.4列车车门夹人夹物检测及再关门控制

地铁列车按照时刻表运行，到达车站后自动进行开门作业，等待规定时间后播放关门广播并关闭车门，若车门或站台门间有障碍物，车门则会自动重开，如果车门三次重开仍能检测到障碍物，则需将信息报告中央调度部门，远程介入开关门作业。在全自动驾驶列车中，只要车门没有关到位，列车判断不具备起动条件而不运行，保证了被夹乘客的安全。列车车门夹人夹物检测装置精度有限，无法识别尺寸较小或者柔软的物品，此时若无法及时发现动车存在安全隐患，因此需要加强列车车门夹人夹物检测装置精度。

2.5 车门/站台对位隔离功能

当列车检测到车门发生故障时，可将车门关闭并自动锁闭车门后，采用电气隔离的方式将故障车门隔离，列车确认车门已完成隔离后，向信号系统发送故障车门位置，信号系统收到列车报告故障车门位置的信息后，当列车到达下一站时，故障车门侧对应的站台门可自动隔离，列车在站台停妥时，对应的站台门将不会自动打开，可保证列车车门故障情况下，乘客不会错误从隔离的车门上车；同理，当站台发生故障时，系统可自行对站台门进行电气隔离，并向信号系统报告故障站台的位置，每列到站列车的对应车门将不会打开。

2.6 列车火灾报警系统

在全自动驾驶列车中，列车配置车火灾报警系统，报警及时性较有人驾驶列车的火灾报警系统更高，误报率更低。车内火灾起因大致分为人为因素、设备因素。人为因素包含携带违禁品、乱扔烟头、故意纵火等；设备因素包括车辆材质易燃，电气设备老化、烧损起火。

2.7 紧急手柄

紧急手柄安装于客室内，当发生应急情况，乘客可操作紧急手柄，此时车载信号上报中央调度系统，中央调度系统处理策略如下：

⑴列车在车站范围内紧急手柄激活，处理策略如下：出站列车触发紧急制动；停站列车，联动扣车；进站列车在站台停车，停稳后，联动扣车。

⑵列车在区间紧急手柄激活，列车可运行到下一站停车或施加紧急制动。

2.8 紧急呼叫

当乘客触发客室内的紧急呼叫按钮后，会将列车通讯信息发送至中央调度系统，从而实现乘客和中央调度中心的直接对讲功能，同时中央调度系统触发警告后，乘客调度及时介入，根据对讲情况执行下一步措施。

2.9 远程控制运行列车停车

(1) 单列车紧急停车功能：在正线或车辆发生事故时，中央调度系统可远程控制单列车紧急停车。

(2) 全线列车紧急停车功能：中央调度系统设有全线列车紧急停车按钮，在正线或车辆发生事故时，调度人员及时按压全线列车紧急停车按钮，远程控制全线列车紧急停车。

3.轨行区安全管理

3.1人员防护开关（SPKS开关）

全自动运行模式下轨道需要设置SPKS开关（人员防护开关），当车站多职能队员、设备维护人员需进入轨行区时，按下SPKS开关，避免出现人车冲突，设置原则为在站台、区间及存车线等位置均设置SPKS开关。

3.2  列车运行安全

当列车发生故障无法动车，列车自动尝试动车，如能动车，列车向中央调度系统发送列车申请转换为限速模式的请求，中央调度系统同意列车进入限速模式后，列车会以25km/h的速度动车，当天车运行至下一站台，会自动打开车门、站台门疏散乘客，待乘客疏散完毕后，则在原地待令，等待下一个指令。

3.3站台火灾

站台发生火灾时，车站综合监控会在第一时间将现场情况信息发送给中央调度系统，中央调度系统根据站台火灾情况判断是否影响正常运营，若现场火势较大，中央调度系统需组织列车执行越站停车、站台外停车或紧急制动等措施，同时需要将车站情况以及列车运营组织方式发送至全线PIS系统，并改变事故车站的电梯运行方式，阻止乘客继续进入车站。车站多职能队员需及时赶到事故车站进行灭火，同时需要通知当地消防部门。

3.4 区间火灾

（1）系统报告区间火灾时，OCC调度通过自动调整的CCTV确认现场情况，有乘客提起轨旁电话时及时向乘客了解情况、进行安抚，对区间现场进行人工广播。

（2）系统报告区间火灾时，中央及两端车站工作站会有弹出框提示并有声光报警，各岗位要做好相关处置准备。

（3）区间火灾（区间列车火灾）时，OCC调度要确认区间智能疏散系统（疏散指示灯方向可以根据疏散方案和排烟方向进行智能化调整）是否启动。

3.5 车站发生疏散

(1)若列车在区间发生紧急情况，原则上应维持列车进站，列车进站后站台门自动打开，现场交由站务员处理，站务员处理完毕后应向调度中心汇报处理情况。

(2)发生列车（车辆及车载）紧急制动不缓解故障情况下，系统会接入故障车辆的车载摄像头图像，调度中心乘客调度接收到现场图像后需要根据现场情况播放广播并安抚乘客。

4.车辆段安全管理

4.1 无人区管理

运用库内的无人区需设计有区域封锁开关（SPKS），该开关可由调度通过人机界面控制或系统自动根据需求运作。当开关起作用时，无人区运用库内将禁止动车，可以兼顾日常检修的作用。

4.2有人区与无人区链接

列车从无人区经过转换轨到有人区进行检修时，由于列车在有人区无法自动运行，建议首选人工驾驶，由电客车司机进行操作调车，电客车司机在转换轨处登乘，并在转换轨处附近设置司机待车办公室。

4.3 车厂内人员防护开关（SPAK）

全自动运行线路在段场自动化区域设置有SPKS开关，段场设置SPKS开关的区域包括：运用库、洗车库、试车线、出入段线、咽喉区。

5.总结

全自动无人驾驶运营模式与传统的地铁运营模式有着较大的变化，系统各项设备自动化程度加深，部分岗位将进行深度融合，各类设备操作要求均有较大变化，从而导致运营风险点及安全管理要求均产生较大变化，建议在编制各个场景时，需加入各个场景内的具体存在的风险点，这样可全面分析全自动驾驶过程中，存在的各种不安全因素及需注意事项，并将相关注意事项结合实际操作或加入至建设方案中，以提高全自动运行的安全系数。

参考文献

[1]刘海云. 全自动驾驶对南京地铁运营管理的影响与对策研究[J]. 科技资讯, 2022(020-003).

[2]史时喜. 地铁全自动驾驶车辆基地自动驾驶区安全防护系统研究[J]. 城市轨道交通研究, 2022(025-006).

[3]李伟. 上海地铁10号线全自动驾驶运营管理模式分析[J]. 经贸实践, 2018(12X):2.