城市轨道交通ATO系统性能指标评价

对运行过程 中平均 冲击率 的评价为
ｆ ｆ
，
Ｊ… ，
—
式 中 ， 运行速度 ， 运行距离 。 为 Ｓ为
２ ２ 精确 停 车 ．
由于 现 在 的 车 站 都 配 置 了 屏 蔽 门 系 统 ， 求 Ａ Ｏ 要 Ｔ
冲击率 的峰值 和平 均冲击率要求越小越好 。
２ ４ 运 行 准 点 率 ．
本 研 究 主 要 针 对 Ａ Ｏ 自动 驾 驶 列 车 过 程 中 的 相 关 要 Ｔ
车， 存在列车平均速度低 、 安全性差 、 车不 准等缺点 。 停 在人工驾驶 的情 况下 ， 决定列 车运 行状 况 的最重 要 因 素就是 司机 的驾驶 技术 。然 而 ， 司机驾 驶技 术 的掌握 主要是依靠长期实践 、 不断积 累经 验 ， 这样培训 出来 的
可 以看 出， 了不影响乘客正 常 的上 下车 ， 车误 为 停 差至少要满足屏蔽 门打开宽度 与车 门打 开宽度 的差值
半
式 中，ｎ ７ 为计划站间运行时问， １ 为实际站问运行时间。 站问运行时间的误差越小越好 。
１２的要求 ， ／ 一般 在 ３ ｍ范 围 内。Ａ Ｏ 的停 车过 程 ， ０ｃ Ｔ
评 价 指 标 北 京 地 铁 亦庄 线
中图分类 号 文章 编号
Ｕ ３ ． ２ １７
文献标识 码
Ａ
制算法都不尽相同 ， 如何评 价一个 Ａ Ｏ系 统 的优 劣非 Ｔ
常重要。
１７ ６ ７ （０ １０ ０ ２ ０ ６ ２— ０ ３ ２ １ ） ４— ０ ６— ４
确定 了评价原 则 ， 仅能 够 向用 户 提供 一个 验 收 不
司 机 要 对新 线 路 长 期 实践 才 能 达 到 较 好 控 制 效 果 的 问
Ｏ）系统 在城 市轨道 交通 中的应 用情 况 ， 明其 重要 说
性 、为 了 评 价 不 同 厂 家 提 供 的 Ａ （ Ｔ）系统 的 综 合 性 能 ，
需要 建 立 一 个 对 Ａ ０ 系 统 评 价 的 标 准 。 对 Ａ Ｏ 系统 Ｔ Ｔ
应该 是一个稳定地跟踪一条恒定 制动率 的制动 曲线 的
过程 （ 图 ３ 。 见 ）
２ ５ 节 能 ．
在 列车 载 客 的 运 行 过 程 中 ， 引 、 动 、 明 、 调 牵 制 照 空
等因素都会对 能耗产生影 响。由于 Ａ Ｏ对列车 的控 制 Ｔ
主要在牵引 、 制动方 面， 以本研 究的对象为 Ａ Ｏ在 驾 所 Ｔ 驶过程 中对动力 系统 的节能评 价。Ａ Ｏ驾驶 应该根 据 Ｔ 不同运行效率的要求 ， 实现当前条件下 的最优节能运行 。
城 市轨 道交通 Ａ Ｏ 系统性 能指标 评价 Ｔ
线 路限 速 Ａ Ｏ 度 Ｔ速
Ａ Ｏ的精确停车评 价 函数 为 Ｋ ＝ Ｊｔ ｓ ， Ｔ ｏ 。Ｊ该 ｓｐ—
制动 触发 速度
指标越小越好 。
２ ３ 运行 舒 适 度 ．
在 自动驾驶过程 中 ， 必须保证 乘客 的舒适度 ， 于 对 站立或 坐着 的乘客都应该保证 他们在列 车的运行过 程
司机 往 往 只 习惯 于 在 一 条 线 路 上 驾 驶 ， 到 另 一 条 陌 换
生线路上就不 一定 能够 胜任 。另外 ， 工驾 驶也 加重 人
了司机 的劳动强 度 ， 驾驶效 率 和舒适 性上 不一 定能 在
够 达 到 最 优 的控 制 效 果 。
素进行评价 。
２ １ 不超 过 紧 急 制动 触 发 速 度 ．
将上式转换为用于计算的加速度和速度 ， 即
步分析 Ａ Ｏ控车效果。 Ｔ 车载 Ａ Ｏ系统在司机确认（ Ｔ 方向手柄向前 、 牵引制动
Ｊ ’ Ｊ ｄ Ｆｄ ｍ‘ ｖ 。
在列车运行 过程 中 ， 车辆 载重 随着乘 客 的增 减在 不断发生变化 ， 为了对不同载重列车 能耗 进行 比较 ， 需 要将二者放在 同一个水平线上 ， 即去除质量的影响 ， 有
的运 行 可靠性 、 行 效 率 、 客舒 适 度 、 运 旅 能耗 等 进 行 研
究 ， 建立性 能 评价 模 型 利 用 北 京地 铁 亦庄 线 ＡＩ 并 ｒ） ’ （
系 统 的 实 际 运 行 数 据 ， 该 评 价 模 型 进 行 验 证 结 果 对
题 。列车 自动驾驶 还 可 以大 幅减 少 司机 的Ｔ作 量 ， 改 善司机的工 作 条件 。综 上所述 ， 车 自动驾驶 已经成 列 为轨道交通 发展 的重要 目标之一 。
运行 在列 车 超速 防护 （ ｕ ｍ ｔ ａ ｕ ｅ ｉｏ ， ａｔ ａ ｃｔ ｉ ｓｐｒ ｓ ｎ ｏ ｉ ｒｎ ｖｉ
ห้องสมุดไป่ตู้
通过列车 自动驾驶 （ｕ ｍ ｔ ａ ｐｒ ｉ ，Ｔ ） ａｔ ａｃｔ ｉ ｏｅ ｔ ｎＡ Ｏ ， ｏ ｉ ｒｎ ａｏ
收 稿 日期 ２ １ ０ １ ０ １－ ５— ４
式 中， 。为加速度 ， 为速度 ， ｓ为运行距离 。 能耗参数越小越好 。
４ Ａ ｏ 运行 数据 分析 Ｔ
以 Ａ Ｏ控车过程中 的一个 站 问数据 为例 ， Ｔ 对运 行 数据进行分 析 ， 问运行 曲线如 图 ５所示 。 站
— —
２ ６ 牵 引 、 动切 换 频 繁 度 ． 制
向、 计原则都有非常重要 的引领作 用。 设
２ Ａ Ｏ 评价 要 素分析 Ｔ
Ａ Ｏ在控 车过程 中， Ｔ 主要承担 了两方面 的职责 ： 自 动驾驶列车运行到 目标点和实现运 营需要 的相 应控制 功能 ， 如开关 门 、 报站 提示 等 。对 于后者 ， 能 由用户 功 需求决定 ， 实现 和评 价 的标 准很 清楚 ， 常容 易评 价。 非
评 价 函数 为
ｒ （ １ ≥Ｖ ） Ａ
对 冲击率 峰值 的评 价为
Ｋｊ
，
…
（ ）
ｄ２ ｔ／
ｌ （ ） ＜ Ａ ０
式 中， 为运行 速度 ， 为紧急制动触发速度。 在 Ａ Ｏ全程 运行过程 中， Ｔ 该指标不 能大于 ０ 否则 ，
Ａ Ｏ将 由于 紧 急 制 动 而被 切 除 。 Ｔ
摘
要
论述 列车 自动驾驶 （ ｕｏ ａｉ ｔ ｉ ｏ ｅａｉ ， ａｔｍ ｔ ａ ｐ ｒｔ ｎ ｃｒｎ ｏ
可 以在保证列车安 全 的前提 下 ， 高或 改善 列车 旅行 提 平均速度 、 车准确 性和旅 客舒适度 等多项指标 ； 停 可根 据线路数据 库 自动 进行 修正 ， 只需要 将 新数据 输 入 自 动驾驶系统就可 以在新 线路 上实 现 自动驾驶 ， 存在 不
都市快轨交通 ・第２ 卷 第４期 ２ １ 年 ８月 ４ ０１
《 热点研讨
ｄｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １７ ６７ ．０ １０ ．０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．６ ２— ０ ３２ １ ．４ ０７ ｓ
城市 轨 道 交通 Ａ Ｏ系统性能指标评 价 Ｔ
张 强 陈德 旺 于振 宇
（ 北京交通大学电子信息工程学院 北京 １０ ４ ） ０ ０ ４
ｌ ６ 究背 景 Ｊ ｆ
目前 ， 行车密度 、 行车速度等是 国内城 市轨道 交通 发展 中所面临 的问题 ， 而列 车控制 系统 的 自动化 程度
较 低 是 产 生 这 些 问 题 原 因 之 一 。对 于 非 自动 化 的 列
或 选 择 Ａ Ｏ 系 统 的 准 则 ， 时 对 Ａ Ｏ 系 统 的 发 展 方 Ｔ 同 Ｔ
Ａ Ｐ 的紧急制动防护曲线之下 （ Ｔ） 见图 １ ， 在运行过 ） 保证
程 中不能超速 ， 且不能 由于 Ａ Ｏ的原因触发紧急制动。 Ｔ Ａ Ｏ在控制列 车运行 过程 中， Ｔ Ｔ Ａ Ｐ系统 也在 计算 紧急制动触发速 度来 保证 行车 过程 的安 全性 ， 由于 前
作者简介 张 强， 硕 士， 男， 工程 师， 从事轨道 交通 列车运行 控制系统
手柄在零位 、 按下 Ａ Ｏ启动按钮 ） ， 动列牟从起 点运 Ｔ 后 启
行至终点。在运行过程 中， 当前时问 、 对 列车位置 、 速度 、 紧急制动触发速度 、Ｔ 目 Ａ Ｏ 标速度 、 ｝ 输｝ 的牵引／ １ 制动指令 进行实时计算 ， 并发送给记录系统 ， 记录系统每周期将接 收到的数据写入记录文件。在运营结束后 ， 将 录数据拷 出， 利用分析软件对其进行分析， 得 相应的指标。
Ｐ
能耗的适应度值 函数可 以简化为列车 牵引力 Ｆ乘
以速 度 对 时 间 的 积 分 ， 即
一
距 离／ ｍ
图 ３ Ａ Ｏ精确停车过程 Ｔ
Ｋ ＝ｆ ・ｔ Ｆ ｄ ｖ
Ｕ Ｂ ＮＲ ＰＤＲ ＩＴ Ｎ Ｉ ２ Ｒ Ａ Ａ Ｉ ＡＬ Ｒ Ｓ ７ Ａ Ｔ
都市快轨交通 ・ ２ 第 ４卷 第 ４期 ２ １ 年 ８月 ０１
速度也在不 断地被计 算 。在整 个运行 过 程 中 ， Ｔ Ａ Ｏ必 须保证控制 车辆 的速 度 低于 紧急 制动触 发 的速度 ， 以 达到不触发 紧急制动 、 持 Ａ Ｏ模式运 行 的 目的。由 维 Ｔ 于车辆 的响应有一 定 的延 时 ， 以 Ａ Ｏ必 须采用 一定 所 Ｔ 的预判来提前做 出响应。不超过紧 急制动触 发速度 的
目前， 城市轨道交通的运行密度大 、 运力高， 对列车运
必须实现精确停 车作业 ， 能影响乘 降作业 的效率 ， 不 即 车 门要能够完整地对乘客 开放 （ 见图 ２ 。 ）
屏 蔽门开 门 宽度
行过程的准点率要求非常高。对于 Ａ Ｏ系统来说 ， Ｔ 只有
按 照列 车 自动监 控 系 统 （ ｕ ｍ ｔ ａ ｕｅｖｉ ， Ｔ ） ａｔ ａｃｔｉ ｓｐｒ ｓ ｎ Ａ Ｓ ｏ ｉ ｒｎ ｉｏ
由于 具 有 以 上 明 显 的 优 势 ， 期 开 通 的城 市 轨 道 近
表 明 ， 模型 是 行 之 有 效 的 ， 为 建 立 Ａ （ 该 可 ＴＪ系统 评 价 标 准提 供 参考 ．
关键 词 能 城 市轨 道 交通 列 车 自动 驾 驶 系 统 系 统 性
交通线路（ 如北京亦 庄线 、 昌平线 、 ４号线 等 ） 配备 ｒ 均 Ａ Ｏ系统。不 同厂家 Ａ Ｏ系统的功能 、 Ｔ Ｔ 硬件 、 件 、 软 控
在 Ａ Ｏ控车过 程 中 ， 要不 断 地切 换 牵 引 、 动 Ｔ 需 制 和惰 行 ， 保证 列车准确 、 舒适 地运行到 目的地 。从舒适 度的角度 ， 降低 牵引 制动切 换 的频率 有利 于舒 适度 的 提高 ， 且有 利 于延长设 备 寿命 ； Ａ Ｏ过快 的牵 引 并 而 Ｔ 制动切换 可能会导 致车 辆对 指令 的误判 断 ， 图 ４中 如 左侧较 短 的 制 动 脉 冲 会 导 致 车 辆 对 制 动 指 令 的 误
图 １ Ａ Ｏ 运 行 在 紧 急 制 动 触 发 速 度 之 下 Ｔ
中无不适感 。在列 车加 速 、 制动和站 间巡 航 的过 程 中 ， 均应该保证列 车的平稳运行 。 分 析表明 ， 加速 度 的变化 会导 致舒 适度 变 差。通 过对运行 过程 中的速度 进行 两次 微分 ， 到 列车 的加 得 速度变化率 ， 即冲击率 。冲击率越 大 ， 则舒适度越差 。
的指挥 ， 保证准点运行 ， 才能实现全系统的高效运行。
］宽Ｉ ［ 门 车 门［ 度 开
图 ２ 屏 蔽 门 打 开 宽 度 与 车 门 打 开 宽 度
对于准点的要求， 是列车从起点列车启动到终点列车
停 车 的这 段运 行过 程 中 ， 际运行 时 间与计 划 运行 时 间 的 实
差应该小于一个允许 的误差范围， 不能晚点也不能早点。 在本研究 中， 准点是指站间运行时间， 不考虑停站时间。 运行准点率 的评价 函数为
的 研 究 ， ｉｎ ｈ ｎ ＠ ｂ— ｔｃ ｍ ｑａ ｇ ｚ ａ ｇ ｊｃ ｏ ｔ 基 金 项 目 北 京市 科 委 项 目 （ ０ １ ０ ４ ６ ０ ０ Ｄ１ １ ０ ０ ９ １ ０ ２）
车、 线路 限速 、 坡度 、 弯道等因素 的影 响 ， 紧急 制动触发
２ Ｕ Ｂ ＮＲ Ｐ ＡＬ Ｒ Ｎ Ｉ ６ Ｒ Ａ Ａ Ｉ Ｒ ＩＴ Ａ ＳＴ Ｄ