城轨交通无人驾驶信号系统关键技术的分析.pdf
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2022-10-26
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城轨交通无人驾驶信号系统关键技术的分析
摘要：随着我国城市机械化进程的不断加快，轨道交通以其运量大、速度快、
安全可靠、准点舒适的显著特点成为了城市公共交通的重要组成部分；同时近几
年来，通信技术、计算机技术、自动化控制技术以及大数据云处理技术的蓬勃发
展不断促进着无人驾驶技术的革新，无人驾驶地铁线路在运营成本和节能方面表
现出来的巨大优势必将会使其成为未来城市轨道交通的发展重点。
关键词：城市轨道交通，无人驾驶，信号系统，自动化，安全性
1 选题背景及意义
随着城市化和机动化进程的不断加快，交通拥堵正迅速成为制约城市发展的
重要问题之一，而轨道交通以其准点舒适、安全可靠的独特优势正逐渐成为市民
出行的主要公共交通工具之一。乘客和运营单位从安全舒适、正点高效、运营灵
活、绿色节能、降低全生命周期管理（PLM）成本等方面对城市轨道交通提出了
更高的要求。近几年，自动化控制技术在全球呈现出快速增长和蓬勃发展的趋势，
无人驾驶、无人超市、智慧公路等一个个新词不断地冲击着我们的眼球，刷新着
我们的认知。轨道交通行业也不可避免地卷入到了这场革命浪潮中，“无人驾驶运
行列车”在城市轨道交通行业内日渐升温。国内北京、上海、香港、广州、南京、
武汉、成都、苏州等城市都已建成或在建轨道交通无人驾驶线路。根据“十三五”
建设工程规划，预计到 2020 年底我国无人驾驶线路将达到 37 条、1200 多公里，
国内无人驾驶技术目前处于快速发展的阶段。
轨道交通无人驾驶是指完全没有司机和乘务人员参与，列车自动实现从唤醒
自检到出库发车、自动运行、停站开关门、回库洗车、自检休眠全过程以及非正
常情况下自动恢复功能的技术[1]。信号系统作为列车无人驾驶的核心安全控制设
备，保障着列车安全、可靠、高效的运行。深入分析无人驾驶信号系统有助于建
设无人驾驶示范线、全面发展轨道交通无人驾驶技术以及开展系统集成和设计施
工工作的全面开展。在城市轨道交通火热的建设浪潮下，提前做好关键技术的研
究和技术储备，对于促进我国城市轨道交通下一步发展，提升系统的安全性和运
营组织的灵活性，加快轨道交通智能化建设有着十分重要的指导意义。
2 主要研究内容
无人驾驶信号系统实现了列车驾驶员工作的全自动化智能处理及列车的高度
集中控制，这个“智慧大脑”指挥着地铁车辆安全精准的运行[3]。本文首先将参照
IEC 62290 的定义对城市轨道交通无人驾驶系统的运营等级和驾驶模式进行简单阐
述；其次，对比传统的 CBTC 系统，重点研究分析了城市轨道交通无人驾驶信号
系统结构中与列车运营相关的关键技术，及为了实现全过程的列车自动化作业，
车辆段/停车场发生的变化；同时，结合案例探讨了无人驾驶列车运行过程中，出
现不可避免的设备故障和紧急情况时系统的解决方案。本文最后部分提出一些有
利于未来城市轨道交通无人驾驶信号系统健康发展的合理性意见，积极促进无人
驾驶信号系统在地铁线路上的推广与应用。
3 列车运营相关的关键功能
无人驾驶信号系统是列车运行安全的核心控制设备，是将传统轨道交通运行
线路中列车驾驶员所需执行的工作实现完全自动化、高度集中控制、快速智能处
理的列车控制系统。系统具备列车自动唤醒和休眠、自动出入库、自动停站控制
开关门上下客、自动运行和自动洗车等功能，即没有人员参与系统自身完成对运
行列车出库前的唤醒和检查、驾驶列车、控制车门上下客和瞭望列车运行线路前
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