摘要:随着时代的不断发展,地铁无人驾驶技术的发展将越来越成熟,自动控制技术对其发展具有积极的推动作用。通过选择自动控制系统的不同参数和组件,地铁自动驾驶技术可以更准确,安全,高效地运行,并提供更舒适的乘坐环境。未来,地铁驾驶的发展方向必须朝着智能化发展的方向发展,同时要满足方便快捷的乘客需求。改善自动火车操作系统中自动控制技术的控制性能优化仍然是我们努力工作的方向。
关键词:自动驾驶;自动控制;发展
1 引言
ATO系统,即火车自动驾驶子系统,主要实现“地面到车辆的控制”,模拟最佳驾驶员驾驶,在正常条件下实现高质量的自动驾驶,使火车高效运行,并提高火车乘坐期间的舒适度运行并节省能源。ATS子系统是ATC的核心功能,它可以自动或手动控制路线,执行交通调度命令,并向交通管制员和外部系统提供信息。它可以实现对火车运行的监督和控制,并协助火车调度员管理全线的火车运行。ATP子系统根据地面传输的信息计算出运行过程中列车的允许安全速度,从而保证了列车的间隔时间,从而实现了超速保护。具有科学,先进,合理,可调的特点;然后,它在法律上具有权威和连续性;在建设方面,具有资金保障,技术先进,时机适中的特点。具有现代化,高效,低成本,管理反应强烈的特点。在自动驾驶系统(ATO)上,国外对高密度城市轨道交通的火车驱动系统进行了研究,并在城市轨道交通系统中得到了广泛的应用。我国对此技术的研究很少。为了减少对地铁的投资,拥有独立产权并适合城市轨道交通的城市自动火车驱动系统是当务之急。
2 ATO的发展概况
城市轨道交通自动化技术已经经历了几个发展阶段:传统的运营模式;ATC(自动列车控制)技术,包括三个子系统:ATP(自动列车保护),ATS(自动列车监控)和ATO(自动列车运行);全自动无人驾驶模式,例如法国的Val系统,日本的新交通系统等。
在上个世纪,实施高载客量,无人驾驶地铁已成为技术和经济上的可能。自1980年代以来,无人驾驶技术进入了一个新阶段。它结合了自动控制,自动加速和驾驶室速度显示屏上形成的编码轨道电路,使驾驶功能实现自动。尽管火车到达车站后仍缺乏最终停车的准确性,但在提高乘客的舒适度方面可以达到预期的效果。当然,ATO的发展方向很广,但是归根结底,它可以分为两种操作模式:手动或自动。选择自动模式时,ATO系统将代替驾驶员来控制火车的牵引和制动,并自动实现基本的驾驶功能,例如火车起步加速,匀速运行,减速和制动。但是,无论是由驾驶员驱动还是由ATO自动驾驶,都需要ATP系统来执行速度监控和超速保护功能。具体的操作形式为:驾驶员手动驾驶+ ATP系统=手动驾驶;ATO系统自动驾驶+ ATP系统=自动驾驶。
2.1自动驾驶和目的制动
这是ATP和ATO装备的列车常规运行模式,3种基本的驾驶阶段是:加速(包括启动)、巡航和制动(包括惰性)。
2.2车站停车
机载ATO系统将修改程序停止的方向,以满足接收到的操作级别。通过使用跟踪电路ID和边界转换以及车站环路,可以实现准确的车站停车。跟踪电路的ID用于确定正确的停止曲线的起点。当火车经过距离车站350米的第一对地面标记时,定点停止曲线将开始。定点停车基于固定的减速率。当ATS的速度与定点停止曲线的速度相同时,列车将进入定点停止控制模式。当火车经过150m和25m的地面标记时,到最后一个停靠点的距离信息会不断更新。当火车经过8m活动地面标志并接收标志发送的信号时,火车可以切换到定位停车模式,实现完全正常制动并停止火车。车辆对准天线与地面对准天线对准。
2.3速度调节
ATO从ATP接收带有四个符号点的速度命令信息(包括最大速度,第一速度限制,第二速度限制以及入口速度的起点,终点和速度值),并计算所需的火车速度。ATO根据时间表和运行要求提供三种模式曲线:最大允许曲线,常规速度曲线(比最大速度曲线低10％),节能速度曲线(比最大速度曲线低20％):然后计算 根据各种线路条件和车辆信息所需的牵引力或制动力,以使火车达到最大加速度,该值略低于ATP的最大允许速度曲线。当超过警告曲线时,将发出警告。
3 高铁自动驾驶系统目前存在问题及发展方向
3.1高铁自动驾驶系统的概念及评判标准
高速铁路自动驾驶系统意味着列车系统可以根据地面控制系统的命令,不同的运行条件和运行区域的运行时间来选择最佳的控制策略,并完成对到达和离开的控制列车的自动开门,站台的关闭,站台的准确停车,列车的起步,加减速等,以满足车站之间安全行驶距离和速度的要求火车的运行。达到节能环保和自动调节的目的。自动列车驾驶技术的应用具有很多优点,有效地提高了列车的运行能力,降低了能耗,降低了驾驶员的疲劳程度,标志着高速铁路列车控制系统的智能化发展。
自动驾驶系统的评估标准不仅是列车的安全性,还包括准时率,准停车率,列车的舒适度以及列车运行过程中的能耗。火车自动驾驶系统的未来研究方向应该是能够在不同的线路条件,天气条件和车辆条件下达到上述指标。另外,高速铁路是一个完整而复杂的系统,系统的每一部分故障都可能导致运输故障。因此,必须在现有基础上不断提高整个系统中所有子系统的可靠性和准确性,例如通信信号和工程设计。
3.2高铁自动驾驶系统的等级划分
按照城市轨道交通管理控制系统运行功能的标准,我国高铁自动驾驶系统可分为GOA1至GOA4四个等级。当前在中国高速火车上使用的CTCS-2 / CTCS-3火车控制系统均属于此类。goa2系统的主要特点是该系统可以自动驾驶火车,但是需要在驾驶室保留驾驶员,以检查火车的安全启动条件,关门并处理紧急情况。珠三角城际使用的C2 + ATO系统和北京沈阳特种客运专线使用的C3 + ATO系统都是该等级系统。goa3系统的主要特点是该系统可以自动驾驶火车,而驾驶室中不需要驾驶员,但是火车上仍然有机组人员,他们主要负责关闭车门并处理各种情况。紧急情况;Goa4系统不需要将驾驶员和工作人员留在车内,而是由系统或火车控制中心调度员直接处理。与goa1和goa2系统相比,goa3和goa4系统取得了很大的进步,但目前尚未应用。
目前,中国高速铁路的列车运行控制系统主要由CTCS-3系统组成,在CTCS-2系统的基础上进一步发展。该系统采用GSM-R无线通信系统,实现了控制信息的双向实时传输,保证了列车的运行要求。
4 总结
高速铁路以其快速,准时和环保的优势而受到中短途旅客的欢迎。自2008年以来,中国的高铁已经建成并通车。近年来,它发展迅速,处于世界领先水平。随着高铁自动驾驶技术的不断发展,自动火车自动驾驶系统将逐步取代驾驶员。目前,高铁自动驾驶系统仍处于起步阶段,许多技术和研究还不成熟。系统架构,功能设计和分配仍需进一步讨论,研究开发和应用。关注高铁自动驾驶系统的安全性非常重要。通过分析高铁自动驾驶系统在不同情况下的安全隐患,我们提出有针对性的解决方案和技术改进措施,以确保驾驶安全和乘客生命财产安全。
参考文献:
[1]江明.高速铁路自动驾驶系统安全风险分析及发展方向[J].铁路通信信号工程技术,2019,41(4):1-6.
[2]江明,王建敏.自主化CTCS-3级列控系统技术创新及装备研制[J].铁路通信信号工程技术,2018,15(4):1-4.
[3]罗松.CTCS2+ATO城际铁路列控系统总体技术研究[J].铁路通信信号工程技术,2015,12(3):1-5.