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摘要：全自动驾驶系统代表城市轨道交通的无人化、智能化，是城市轨道交通发展的趋势，未来会越来越多的城市地铁车辆采用全自动驾驶技术，同时对其设计的安全性要求也越来越高。
关键词：全自动驾驶;无人化;安全性
1 概述
根据标准IEC62267标准定义，目前国内已经开通的地铁驾驶自动化等级主要出于GOA2的等级，即为半自动化列车运营），极少数城市的线路采用了GoA3，即为无人驾驶列车运营。
苏州5号线运营设计为GOA3，在这个自动化等级要求中，车辆为全自动驾驶车辆，车上无操控列车人员，只有值守司机。为使全自动驾驶车辆达到安全、自动化的运营效果，分析影响苏州5号线全自动驾驶的安全因素主要有：
（1）车辆出站前，自动关门代替司机手动关门，同时要监督车辆具备动车条件。
（2）车辆运行过程中，障碍物、脱轨的探测。
（3）列车车厢内出现异常情况，如火灾、车门故障等，车辆应有对应的系统或功能解决异常情况。
基于以上因素以及全自动化驾驶的要求，目前苏州5号线车辆设计基于以上设计了障碍物探测系统、脱轨检测系统、火灾报警系统等，同时被车门解锁、乘客对讲、远程控制等适用于无人驾驶的功能。
2 车辆安全性分析
2.1 障碍物检测
为防止车辆在运行过程中因障碍物造成脱轨等恶劣情况，苏州5号线车辆设计了被动障碍物探测系统和主动障碍物探测系统（也称为司机眼系统）。
2.1.1 被动障碍物探测
在头尾车靠近司机室前端转向架前端安装被动障碍物检测装置，使横梁处于相对于铁轨高度可调节的位置，用于：
（1）清除轨道上一定体积和质量的障碍物;
（2）检测较大障碍物后横梁向后一定位移，触发电子开关，提供可以触发车辆紧急制动的信号（干接点组合信号），保护转向架和车辆安全;
（3）给列车控制与监测系统（以下简称TCMS系统）提供障碍物检测信息（干接点组合信号），作为紧急信号上报给控制中心（以下简称OCC）。使OCC能够对运营状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
（4）同时在检测装置附近设置摄像机，以便在检测到障碍物时，供OCC远程调取现场图像。
（5）给信号系统提供障碍物检测信息（干接点组合信号），用于车辆触发紧急制动时，信号触发紧急停车确保安全（即追加紧急制动），同时上报OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.1.2 主动障碍物探测
在头尾车司机室前端各安装数字高清摄像机1台和1台红外高清摄像机，同时配置冗余的两台视频处理器，实现障碍物探测。在列车的行驶的线路上，司机眼系统对平直轨道250米处一定体积大小的侵界障碍物做出有效识别并提示报警。报警信息和图像信息上传OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.1.3 车门和屏蔽门二门异物检测
在每节车厢两侧中部各安装两个高清半球摄像机，同时配置冗余的两台视频处理器（与主动障碍物探测系统共用），实现两个方向内两个车门的二门区域监测。车辆进入站台区，乘客上车后所有车门关闭后，异物检测系统开始异物检测，如果检测到异物，将报警信息上传OCC，同时车辆TCMS取消列车的牵引授权，保证列车不发车。
同时站台屏蔽门系统也具备异物检测功能，检测到异物后通过信号取消牵引授权，保证列车不发车。
2.2 脱轨检测装置
脱轨检测装置为非接触式脱轨检测装置，安装在转向架车轮正后方、轨道正上方，跟随车轮沿车辆运行方向，用于检测转向架车轮是否正常运行于轨道上。非接触式脱轨检测装置具有一定的横向、垂向检测范围，当车轮运行于轨道正上方，处于正常偏摆范围内时，脱轨检测装置提供正常的检测信号。当车轮脱离轨道正上方，则提供非正常的检测信号，可以触发车辆的紧急制動，同时信号触发紧急停车确保安全（即追加紧急制动），TCMS将报警信息上报OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.3 车门的障碍物检测以及解锁手柄
列车车门在开关门方向上均具备障碍物检测的功能。
在关门方向上检测到障碍物时，门控器将会施加一个一定时间的关门力，一段时间后门自动打开一定距离，门停在当前位置一定时间后，尝试自动关闭。若连续3次激活关门的障碍检测流程，那么门会完全打开。
列车车门在开门方向上遇到障碍物时，夹持障碍物一定时间后，停在当前位置，延时一定时间后，再次尝试开门，如果尝试三次仍无法开到位，则默认当前位置为最大可开门位置。
TCMS将车门状态实时上传OCC，ATC系统也实时检测所有门关好信号，OCC可以通过车载信号下发远程再关门命令。
同时每个车门立柱上都装有紧急解锁手柄，用于紧急情况下乘客操作紧急解锁手柄。紧急解锁手柄设有3档（复位位，请求位，解锁位），TCMS将紧急解锁手柄状态信息实时上传OCC。当乘客旋至请求位（不能打开车门），会触发信号系统的下一站停车，同时对应联动摄像头。如果OCC授权紧急解锁手柄乘客可以旋至解锁位，信号将会触发立即停车，如果在区间则进入疏散模式，OCC按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.4 乘客紧急呼叫和紧急播报
每个车厢设有乘客紧急对讲装置，出现突发事件时，乘客可通过报警器上的紧急按钮向OCC发起对讲请求。
乘客通过紧急呼叫装置向客室广播控制器发送请求，客室广播控制器向司机室广播主机发送请求，司机室广播主机通过无线车载台与控制中心通信，实现乘客与OCC对讲功能。同时会联动车厢内对应摄像头，OCC可以自动调用图像。
当列车遇到紧急情况，如发生火灾、严重故障等，OCC也可以通过无线电对乘客进行人工广播，或者也可以通过控制中心预先设定的紧急信息控制指令通过WLAN传送至车载控制主机，车辆广播控制系统播放预录广播。
2.5 列车火灾报警系统
车辆火灾主要为设备因素、线缆因素、人为因素。目前苏州5号线通过在车厢内外和电气柜内布置烟火探测器，感温电缆进行识别。烟火探测器和感温电缆通过烟雾传感器和温度传感器既可以感温又可以感烟，出现火警时，火灾报警系统通过硬线输出控制对应车厢的空调新风门的开关，信号也会触发下一站停车。同时火灾报警信息实时上传OCC，并联动车厢内对应摄像头。
同时列车火灾报警系统在有人驾驶的车辆上有一定的误报率，为降低火灾系统的误报率，提高运营效率火灾系统在硬件和软件设计方面提高了可靠性、稳定性、抗干扰能力，同是在OCC可以远程复位火灾系统的误报警。
2.6 远程控制功能
为了车辆安全可靠运行，在OCC控制中心具备远程紧急停车功能。在提高车辆安全可靠运行的同时，为了保证运行效率，车辆设计了远程故障复位、远程断路器复位、远程旁路、远程控制空调、远程控制照明等功能。
3 结语
通过对苏州5号线全自动驾驶地铁车辆安全性分析，为后期运营以及故障处理提供支持。
参考文献：
[1] 李勇.城轨交通全自动驾驶核心设备系统独立第三方安全评估方案设计.隧道与轨道交通，2019（01）.
（作者单位：中车南京浦镇车辆有限公司）
关键词：全自动驾驶;无人化;安全性
1 概述
根据标准IEC62267标准定义，目前国内已经开通的地铁驾驶自动化等级主要出于GOA2的等级，即为半自动化列车运营），极少数城市的线路采用了GoA3，即为无人驾驶列车运营。
苏州5号线运营设计为GOA3，在这个自动化等级要求中，车辆为全自动驾驶车辆，车上无操控列车人员，只有值守司机。为使全自动驾驶车辆达到安全、自动化的运营效果，分析影响苏州5号线全自动驾驶的安全因素主要有：
（1）车辆出站前，自动关门代替司机手动关门，同时要监督车辆具备动车条件。
（2）车辆运行过程中，障碍物、脱轨的探测。
（3）列车车厢内出现异常情况，如火灾、车门故障等，车辆应有对应的系统或功能解决异常情况。
基于以上因素以及全自动化驾驶的要求，目前苏州5号线车辆设计基于以上设计了障碍物探测系统、脱轨检测系统、火灾报警系统等，同时被车门解锁、乘客对讲、远程控制等适用于无人驾驶的功能。
2 车辆安全性分析
2.1 障碍物检测
为防止车辆在运行过程中因障碍物造成脱轨等恶劣情况，苏州5号线车辆设计了被动障碍物探测系统和主动障碍物探测系统（也称为司机眼系统）。
2.1.1 被动障碍物探测
在头尾车靠近司机室前端转向架前端安装被动障碍物检测装置，使横梁处于相对于铁轨高度可调节的位置，用于：
（1）清除轨道上一定体积和质量的障碍物;
（2）检测较大障碍物后横梁向后一定位移，触发电子开关，提供可以触发车辆紧急制动的信号（干接点组合信号），保护转向架和车辆安全;
（3）给列车控制与监测系统（以下简称TCMS系统）提供障碍物检测信息（干接点组合信号），作为紧急信号上报给控制中心（以下简称OCC）。使OCC能够对运营状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
（4）同时在检测装置附近设置摄像机，以便在检测到障碍物时，供OCC远程调取现场图像。
（5）给信号系统提供障碍物检测信息（干接点组合信号），用于车辆触发紧急制动时，信号触发紧急停车确保安全（即追加紧急制动），同时上报OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.1.2 主动障碍物探测
在头尾车司机室前端各安装数字高清摄像机1台和1台红外高清摄像机，同时配置冗余的两台视频处理器，实现障碍物探测。在列车的行驶的线路上，司机眼系统对平直轨道250米处一定体积大小的侵界障碍物做出有效识别并提示报警。报警信息和图像信息上传OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.1.3 车门和屏蔽门二门异物检测
在每节车厢两侧中部各安装两个高清半球摄像机，同时配置冗余的两台视频处理器（与主动障碍物探测系统共用），实现两个方向内两个车门的二门区域监测。车辆进入站台区，乘客上车后所有车门关闭后，异物检测系统开始异物检测，如果检测到异物，将报警信息上传OCC，同时车辆TCMS取消列车的牵引授权，保证列车不发车。
同时站台屏蔽门系统也具备异物检测功能，检测到异物后通过信号取消牵引授权，保证列车不发车。
2.2 脱轨检测装置
脱轨检测装置为非接触式脱轨检测装置，安装在转向架车轮正后方、轨道正上方，跟随车轮沿车辆运行方向，用于检测转向架车轮是否正常运行于轨道上。非接触式脱轨检测装置具有一定的横向、垂向检测范围，当车轮运行于轨道正上方，处于正常偏摆范围内时，脱轨检测装置提供正常的检测信号。当车轮脱离轨道正上方，则提供非正常的检测信号，可以触发车辆的紧急制動，同时信号触发紧急停车确保安全（即追加紧急制动），TCMS将报警信息上报OCC，使OCC能够对状况进行评估，并按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.3 车门的障碍物检测以及解锁手柄
列车车门在开关门方向上均具备障碍物检测的功能。
在关门方向上检测到障碍物时，门控器将会施加一个一定时间的关门力，一段时间后门自动打开一定距离，门停在当前位置一定时间后，尝试自动关闭。若连续3次激活关门的障碍检测流程，那么门会完全打开。
列车车门在开门方向上遇到障碍物时，夹持障碍物一定时间后，停在当前位置，延时一定时间后，再次尝试开门，如果尝试三次仍无法开到位，则默认当前位置为最大可开门位置。
TCMS将车门状态实时上传OCC，ATC系统也实时检测所有门关好信号，OCC可以通过车载信号下发远程再关门命令。
同时每个车门立柱上都装有紧急解锁手柄，用于紧急情况下乘客操作紧急解锁手柄。紧急解锁手柄设有3档（复位位，请求位，解锁位），TCMS将紧急解锁手柄状态信息实时上传OCC。当乘客旋至请求位（不能打开车门），会触发信号系统的下一站停车，同时对应联动摄像头。如果OCC授权紧急解锁手柄乘客可以旋至解锁位，信号将会触发立即停车，如果在区间则进入疏散模式，OCC按照程序启动相关措施以保障运营安全。
2.4 乘客紧急呼叫和紧急播报
每个车厢设有乘客紧急对讲装置，出现突发事件时，乘客可通过报警器上的紧急按钮向OCC发起对讲请求。
乘客通过紧急呼叫装置向客室广播控制器发送请求，客室广播控制器向司机室广播主机发送请求，司机室广播主机通过无线车载台与控制中心通信，实现乘客与OCC对讲功能。同时会联动车厢内对应摄像头，OCC可以自动调用图像。
当列车遇到紧急情况，如发生火灾、严重故障等，OCC也可以通过无线电对乘客进行人工广播，或者也可以通过控制中心预先设定的紧急信息控制指令通过WLAN传送至车载控制主机，车辆广播控制系统播放预录广播。
2.5 列车火灾报警系统
车辆火灾主要为设备因素、线缆因素、人为因素。目前苏州5号线通过在车厢内外和电气柜内布置烟火探测器，感温电缆进行识别。烟火探测器和感温电缆通过烟雾传感器和温度传感器既可以感温又可以感烟，出现火警时，火灾报警系统通过硬线输出控制对应车厢的空调新风门的开关，信号也会触发下一站停车。同时火灾报警信息实时上传OCC，并联动车厢内对应摄像头。
同时列车火灾报警系统在有人驾驶的车辆上有一定的误报率，为降低火灾系统的误报率，提高运营效率火灾系统在硬件和软件设计方面提高了可靠性、稳定性、抗干扰能力，同是在OCC可以远程复位火灾系统的误报警。
2.6 远程控制功能
为了车辆安全可靠运行，在OCC控制中心具备远程紧急停车功能。在提高车辆安全可靠运行的同时，为了保证运行效率，车辆设计了远程故障复位、远程断路器复位、远程旁路、远程控制空调、远程控制照明等功能。
3 结语
通过对苏州5号线全自动驾驶地铁车辆安全性分析，为后期运营以及故障处理提供支持。
参考文献：
[1] 李勇.城轨交通全自动驾驶核心设备系统独立第三方安全评估方案设计.隧道与轨道交通，2019（01）.
（作者单位：中车南京浦镇车辆有限公司）