全自動駕駛系統中的通信技術胡雪瑞2008080304334 20080803041A摘要： FAO系統是引導城市軌道交通發展趨勢的先進客運交通系統，在世界很多城市得到了應用。本文對城市軌道的全自動駕駛系統進行了分析，并提出了其中的通信方案。1引言目前，國內許多城市都在建設城市軌道交通網絡，那些人口在千萬以上的特大城市，其發展往往是跨越式的，要求建設的城市軌道交通在互聯互通、安全、快捷、舒適性方面具有很高的水平。FAO系統是引導城市軌道交通發展趨勢的先進客運交通系統，在世界很多城市得到了應用。FAO系統與傳統系統相比，具有安全可靠性高、增大線路通過能力、提高旅行速度、減少車輛需求量、減少定員、提高服務、降低系統生命周期成本、易于工程實施和城市路網互聯互通等優勢。本文第二部分介紹了FAO系統的特點和它的系統組成，并在第三部分著重介紹了FAO系統中的通信控制部分。第四部分介紹了FAO系統通信方案的選擇，并在第五部分介紹了無線傳輸GSM-R的原理。2 FAO系統無人駕駛系統是指列車駕駛員執行的工作完全自動化的、高度集中控制的列車運行系統。無人駕駛系統具備列車自動喚醒啟動和休眠、自動出入停車場、自動清洗、自動行駛、自動停車、自動開關車門、故障自動恢復等功能，并具有常規運行、降級運行、運行中斷等多種運行模式。實現全自動運營可以節省能源，優化系統能耗和速度的合理匹配。全自動駕駛系統(簡稱FAO，Fully Automatic Operation)要求建設的城市軌道交通在互聯互通、安全、快捷、舒適性方面具有很高的水平20世紀90年代，隨著通信、控制和網絡技術的發展，可以在地車之間實現大容量、雙向的信息傳輸，為高密度、大運量的地鐵系統成為真正意義上的FAO系統提供了可能FAO系統的主要功能是地車的雙向信息傳輸和運營組織的綜合與應急處理車一地信息傳輸通道是列車運行自動控制系統的重要組成部分自動控制系統的車載設備完全靠從地面控制中心接受的行車控制命令進行行車，實時監督列車的實際速度和地面允許的速度指令，當列車速度超過地面行車限速，車載設備將實施制動，保證列車的運行安全。FAO系統實現列車的自動啟動及自動運行、車站定點停車、全自動駕駛自動折返、自動出入車輛段等功能，同時對列車上乘客狀況、車廂狀態、設備狀態進行監視和檢測，對列車各系統進行自動診斷，將列車設備狀況及故障報警信息傳送到控制中心，對各種故障和意外情況分門別類，做出處置預案。目前基于CBTC控制的FAO系統的典型組成下圖。3 FAO中的通信控制部分在FAO系統中，在傳統軌道交通通信系統配置的基礎上，將主要增加列車上的電視監控系統、廣播系統和應急電話系統，使控制中心能隨時監控列車和旅客的情況，保證在緊急情況下能與旅客進行直接通信，并直接對列車下達控制命令，確保旅客的安全。增加的通信系統包括以下部分。(1)控制中心與旅客雙向通信的廣播與對講系統。(2)專用的信息傳輸系統，實現列車車輛的狀態與控制中心的信息傳輸，主要包括公共服務信息、CCTV視頻監視信息等。4車一地通信方案選擇在城市軌道交通領域，列車自動控制系統的車一地通信信道主要采用點式和連續式2種通信方式來實現列車與軌旁設備間的信息傳輸地到車的信息主要是列車自動防護(A伸)信息，車到地的信息主要是列車動態信息(包括列車位置、速度、駕駛模式、停車保證等)和車載信號設備及列車車輛相關狀態信息等為了實現精確、安全、可靠的控車目標，要求車一地通信通道具有高可靠性、安全性和兼容性車一地信息傳輸系統一般采用基于通信的多服務冗余數據傳輸系統(Data Trmlsmission Systemcs)，實現地車的雙向信息傳輸目前，主要的CBTC系統實現車一地信息傳輸的方式有：感應環線、漏泄波導漏纜、無線傳輸等5無線傳輸的通信原理5.1 GSMR組成利用GSMR數字綜合移動通信平臺，結合我國鐵路發展的需求，可以建立一種基于電路交換技術的數據采集傳輸應用系統，來實現列車和地面之間的雙向數據傳輸車一地雙向數據傳輸通道建立在GSMR網絡與鐵路ISDN網絡互聯的基上在互聯過程中，需要應用到數據業務互聯單元IWr(Inter Working Function)鐵路的有線通信已經比較完善，完全可以利用現有的有線資源GSMR+PBX，即ISDN專用自動交換機的無線有線混合網，進行無線用戶(移動終端)和有線用戶(固定終端)的統一調度指揮利用GSMR進行無線列調組網，可以將無線方式和有線方式結合起來完成調度通信任務我國的GSMR網主要由3部分組成：GSMR陸地移動網絡、固定網絡、移動終端和固定終端5.2 GSMR網絡與鐵路ISDN通信原理GSMR網絡與鐵路ISDN網絡互聯完成車一地之間數據通信的網絡配置如圖5所示網絡的組成主要包括：車載設備(虛線方框內部分)、GSMR網絡(橢圓內的部分)及地面控制中心(調度臺、監測中心和定位設備等地面控制中心各終端通過鐵路ISDN網絡的基本速率接口(64 KbitS-1)連接到一個接入服務器，接入服務網絡中的移動業務交換機(Msc)每一路由器再通過2Mbits“的基群接入到GSMR數據業務都要通過MSC中的一個IWF來完成車載移動設備和地面固定設備之間的互聯5.3 GSMR網絡的優勢采用GSMR無線傳輸信息的列車運行自動控制系統與基于軌道電路傳輸信息的系統相比，有突出的優點：1)在各種列車混跑的區間，由于軌道電路信息量的局限，無法向列車傳遞軌道電路長度信息，因此，由軌道電路限定的閉塞分區通常設計成固定長度，從而根據兩列車相隔幾個閉塞分區獲得列車間的距離而GSMR的信息量大，足以傳送前方列車的距離信息，可以構成隨列車速度、線路參數改變的優化列車間隔2)在使用軌道電路時，閉塞分區的長度與該區段列車的最大運行速度有關隨著列車運行速度的提高或制動性能的改善，固定長度的閉塞分區限制了運輸能力的進一步提高對于無線控制系統來說，列車速度提高或制動性能的改善，對應的僅是程序參數的改變，系統發展、完善十分簡單3)無線列車運行自動控制系統由于無固定的閉塞分區長度，所以對于任何類型的列車都可以提高運行速度4)GSMR的應用可以進一步取消固定信號機及軌道電路，又可以節省大量的安裝、維護費用6 結論FAO系統采用先進的通信、計算機、網絡和控制技術，對列車實現實時、連續控制。它采用現代通信手段，直接面對列車，可實現車地間的雙向數據通信，傳輸速率快，信息量大，后續追蹤列車和控制中心可以及時獲知前行列車的確切位置，使得運行管理更加靈活，控制更為有效，更加適應列車自動駕駛的需求。參考文獻1 洪翔全自動無人駕駛系統中的綜合監控系統J城市軌道交通研究，2006(12)：772 朱學偉GSM-R系統在我國鐵路應用狀況分析J鐵路通信信號工程技術，2006，3(1)273 宗