全自動駕駛車輛基地作業管控系統運用

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0引言

隨著GoA4等級的全自動駕駛技術的不斷成熟及應用，全自動駕駛作業區域人員的人身安全及作業效率也越來越受到關注，傳統的非全自動駕駛車輛基地檢修運營模式難以滿足全自動駕駛車輛基地的運營管理要求[1]。在傳統的非全自動駕駛車輛基地檢修運營模式中，部門之間、層級之間以手動填寫的紙質文件來傳達任務和交接信息，信息不能及時、快速及準確地分發，歷史數據難以快速準確查詢。一線工作任務采用對講機呼喚應答方式溝通，難以準確記錄檢修過程，不滿足質量管理體系的過程控制要求。作業安全主要依靠人工流程控制，人員狀態不佳時可能出現安全隱患。系統之間數據鏈路不通，導致信息記錄工作重復勞動，例如故障記錄需要在多個電子、紙質平臺手動填寫，工作效率有待提高[2]。根據南寧地鐵5號線那洪車輛基地全自動駕駛區域的檢修運營場景要求，有必要通過多種可靠、穩定的檢測及控制手段，如生物特征識別技術、區域邊界視頻偵測技術、PLC控制技術等，實現停車列檢庫隔離開關邏輯聯鎖及遠程分合閘、人員進出無人區過程卡控、人員走行區域安全防護等功能，達到可靠控制、精準卡控，作業留痕及可追溯的使用要求，提高運用庫列檢作業效率及作業安全。本文依托南寧地鐵5號線那洪車輛基地項目，結合全自動駕駛車輛基地全自動駕駛區域的檢修運營場景需求，對全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統的各功能項點進行分析，總結得出全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統在全自動駕駛區域檢修運營模式的實際應用效果及特點，為后續全自動駕駛區域檢修運營模式下作業綜合管控系統的應用發展提供相關指導意見[3]。

1全自動駕駛對車輛基地的功能需求

根據全自動駕駛運營檢修作業場景需求，車輛基地應具備以下功能。（1）車輛基地應設置派班室，內設置TIAS設備、CCTV、專用電話、專用無線、廣播、應急搶修等設備，供車輛基地工作人員監控管理車輛基地運營狀況，對車輛基地區域設備故障或突發事件開展應急處置。此外，車輛基地無人區應設置SPKS工作人員防護開關，庫內停車股道SPKS就地設置于庫尾部，洗車庫、咽喉區的SPKS設置在DCC控制室IBP盤。在DCC控制室設置無人區“車場緊急關閉”按鈕DESB，以蘑菇形式，設置在IBP盤。（2）車輛基地的每個SPKS單獨設置一個旁路開關（此旁路開關只適用于檢修維護施工期間SPKS開關故障無法恢復的情況下使用）。（3）為了保證司機和一般作業人員進入停車列檢庫各分區的安全和便捷性，需設置橫向通道。通道位置宜與輔跨內派班室/DCC位置相對應，可設在庫前、庫中和庫尾。（4）設置無人駕駛區域和有人駕駛區域，無人駕駛區域一般為停車、列檢、洗車等自動運行的區域；有人駕駛區域一般為靜調、吹掃、鏇輪、周月檢、定臨修、試車線等。兩個區域劃分界面應清晰并配有物理隔離措施[4-5]。（5）當無人區與有人區分界處的隔離跨越股道時，應有相應的安全防護措施（不能侵入限界，推薦虛擬電子圍欄安全防護），并能在車輛基地派班室/DCC中顯示，并聲光報警[6]。（6）對進入無人區作業的工作人員，應設有保護區安全防護措施（SPKS）且標識明晰，SPKS防護分區的劃分應體現安全與效率兼顧的原則。（7）對工作人員在車輛基地停車列檢庫的上、下車作業，宜配套設置工作人員登乘平臺，并具備工作人員上下車的安全措施[6]；為保證工作人員上下車的安全，登乘通道與一般無人區軌行區作業人員通道應嚴格分離，互不交叉。（8）無人區不同的SPKS防護分區應有物理隔離措施，防止工作人員侵入相鄰防護分區。（9）洗車庫應設于無人區，并滿足自動洗車的要求；洗車機控制室應設于有人區，并考慮從洗車機控制室（有人區）進入洗車庫（無人區）的作業人員的安全[7-12]。

2作業綜合管控系統組成及功能分析

基于全自動運營場景要求，全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統包含作業人員及計劃管理系統、作業安全管理系統和作業質量管理系統3大部分組成。

2.1作業人員及計劃管理系統作業計劃管理子系統主要由人員管理、作業計劃、作業手續、檢修作業統計、用戶權限、司機通道門禁6大版塊組成，如圖1所示。（1）人員管理版塊包括人員出勤登記和人員作業動態列表功能。作業人員點名時，工班長在系統上勾選出勤人員，系統由此獲取當班人員名單，生成并顯示出名牌。掛出名牌后的作業人員才能接收新發作業任務。當作業人員有作業任務進行時，通過名牌可以看到作業人員的工作進度等情況。（2）作業計劃版塊用于定制地鐵車輛的列檢計劃檢修信息，包括根據收發車生成的列檢作業計劃，可進行作業任務編輯、審批、派發、開始作業提醒、作業結束提醒等。同人工制定計劃一樣，作業綜合管控系統需要得到收發車計劃來制定基本的檢修計劃，而收車計劃是廠調在TIAS系統終端制定的。作業綜合管控系統可以通過與TIAS的數據接口獲取實時收發車計劃，收發車計劃變更時，檢修計劃同步改變。車輛入庫時，作業綜合管控系統可以從TIAS系統確定分區車輛已停穩，第一個準備進入對應檢修分區的人員先領取SPKS開關門鑰匙，同時領取門禁卡，然后打開SPKS開關，進入檢修分區，開始檢修作業。作業綜合管控系統設有與TIAS、360°軌旁綜合檢測系統、車輛專家診斷系統等的數據接口，通過協商好的WebServiceAPI、MySQL中間數據庫等數據交互技術，獲取收車計劃、需要人工檢查的故障或疑似故障信息。系統將這些非常規任務與檢修規程要求的基本任務整合，自動生成列檢作業計劃。（3）作業手續版塊包括列檢作業、清潔作業、庫內調車、司乘人員登車、庫內設備檢修、外來人員入庫等手續。系統能卡控各個作業的流程，以保證安全，同時形成包含時間、地點、車輛、人員、事件等完整信息的過程記錄。（4）檢修作業統計版塊主要用于查詢作業明細、作業時長明細、人員實時明細、檢修質量評價、效率評價、列檢作業評價等。（5）用戶權限版塊包括基礎信息和人員狀態，基礎信息包括人員編號、姓名、性別、職位等，系統初始建設時，先統計整理錄入所有作業人員的基本信息和系統權限等級到電子表格，經過審核后采用數據導入的方式導入到管理系統。后期系統運行時，由管理員來進行人員信息的增加、刪除、修改、權限調整等操作。（6）司機通道門禁版塊用于對司乘人員進行動態下發門禁權限，可通過與乘務派班系統的數據接口，自動導入乘務派班計劃，通過結合當日司機及多職能人員的出乘計劃綜合判定司機及多職能人員進出各檢修分區的門禁權限，實現動態權限管理；即在出乘計劃規定的時間段內，司機及多職能人員有相應的檢修分區權限進入規定的檢修分區，在規定的時間段外，該門禁權限將被撤除；可有效減少作業人員的登記及審核工作量，縮短司乘人員出勤登記時間，提高出車效率。

2.2作業安全管理系統作業安全管理子系統主要由顯示調度版塊、安全聯鎖控制版塊、智能門禁控制版塊、視頻監控版塊、轉換軌區域管理版塊、庫內上車區域防護版塊、咽喉區區域管理版塊7大版塊組成，如圖2所示。（1）顯示調度版塊主要用于實時顯示庫內關鍵設備的運行狀態，供使用人員清晰地獲取運用庫各檢修分區及各股道的關鍵設備狀態，如：各股道接觸網有電/無電，各股道接觸網接地/未接地，各股道臺位有車/無車，各檢修分區SPKS開關激活/關閉，各檢修分區內有人作業/無人作業，各檢修分區門禁解鎖/封鎖等關鍵管控信息，圖形表示及文字提示簡單清晰，布局合理，針對性強，實時性高。（2）安全聯鎖控制版塊用于采集現場各關鍵設備的運行狀態，建立一系列設備操作流程的安全條件聯鎖管控，如：各股道隔離開關遠程分閘/合閘操作，庫尾檢修通道門禁與SPKS開關信號的安全聯鎖控制，現場各警示燈及LED顯示屏的顯示控制等，規范作業流程、自動化管控、保證設備操作安全。（3）智能門禁控制版塊用于運用庫庫尾檢修通道及司機下穿通道的人員進出權限管理及安全卡控，采用生物特征識別技術、自助領卡、人員動態門禁權限下發、多工種人員進出流程安全管理等多種技術及管理方式，實現人員進出檢修分區的全流程自動化管控，門禁使用記錄留痕等功能，提高檢修作業效率，把好檢修作業安全管理第一關。（4）視頻監控版塊主要用于對庫內關鍵區域進行視頻監控并存儲錄像，供使用人員通過監控畫面查看庫內關鍵設備狀態及區域人員活動情況，如：各股道隔離開關刀閘位置、庫尾檢修通道門禁人員進出活動、司機下穿通道門禁人員進出活動等，支持實時查看及錄像回放功能。（5）庫內上車區域防護版塊用于對司機等多職能人員進入檢修分區后的活動范圍進行限制及安全防護，利用視頻偵測技術及現場聲光警示等技術手段，對違規橫跨股道、侵入危險區域等越界行為進行檢測及警示，防護司機等多職能人員的人身安全，降低因人員違規活動及車輛動作導致生產安全事故的風險。（6）轉換軌區域管理版塊用于轉換軌區域司機登車梯的門禁管理，通過生物特征識別技術及人員門禁權限動態下發管理方式，確保門禁使用角色（司機）唯一，限制其他人員進入登車梯。（7）咽喉區區域管理用于咽喉區區域有人區與無人區邊界的人員侵界報警，利用激光檢測技術在邊界處設立無形的警戒線，檢測違規人員闖入無人區的行為動作，并及時給出報警信息，降低因誤闖無人區導致的人身傷害事故。

2.3作業質量管理系統作業質量管理系統是以視頻監控為手段，配合監控管理軟件、檢修錄像拼接軟件、流媒體播放軟件及作業路線巡檢管理軟件，并結合檢修作業管理的實際情況，綜合開發的一套針對檢修作業質量檢查、監督和評判的系統，是保障檢修質量和安全的一項重要設備和手段。作業質量管理系統通過高分辨率視頻攝像頭對檢修車組底部及其兩側作業實施全程跟蹤、監控。同時，可實現檢修作業過程的各個作業者的錄像剪切和拼接，使檢修作業過程具有可追溯性，并對其作業過程及質量進行打分和評價。通過規范檢修生產作業，及時發現漏檢、漏修及違章作業，避免因檢修質量問題所造成的安全事故。從而達到生產作業規范、有序可控的目的。系統自動采集現場數據，進行統計分析，完成作業時間效率等按天、月、年的綜合統計和時長分布圖，并可與標準作業時間進行對比，作為對檢修作業評價的依據。完成單列車入庫檢修總檢修時間、各項作業時間，待檢停時間等數據的實時自動采集記錄和統計，并結合大數據技術進行分析，為提高檢修效率提供數據分析支撐和依據。利用多維數據統計技術作業人員工作時長和工作量按天、月和年的分布圖，通過統計表可以直觀查看作業人員的巡檢情況。

3測試驗證及結果分析

本文依托南寧地鐵5號線那洪車輛基地項目，實地調研全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統各功能模塊在那洪車輛基地檢修作業生產中的應用效果，研究總結得出：全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統利用計算機邏輯控制、專家判斷、安全聯鎖、智能門控、實時聯動、智能告警、實時定位等先進技術，建立一個程序化、網絡化、可視化、標準化的安全保障及質量評價體系，并與管理措施相配套，進行人機聯控，實現自動駕駛區作業過程的全面綜合管控，其適用于全自動駕駛車輛基地的生產組織，滿足全自動駕駛車輛基地的檢修運營模式要求，提高了運用庫列檢作業效率及作業安全。同時，該系統存在以下問題：（1）系統融合了多種技術，基層傳感技術的成熟度決定了系統的穩定性；（2）該系統設計運營多個部門管理，后期維護組織協調難度較大，但有效消除了各部門之間作業管理的“真空帶”。

4結束語

本文給出了全自動駕駛車輛基地作業綜合管控系統的功能與應用分析。該系統以當前計算機及信息技術發展的前沿成果為基礎，針對全自動駕駛車輛基地自動駕駛區的人員、車輛以及設備的管理難題，搭建了一套綜合管理系統，系統主要包含人員及計劃管理、作業安全管理及作業質量管理3大主要功能模塊，實現作業人員、作業計劃、作業手續的智能化、信息化管理，實現自動駕駛區的門禁管控以及特殊區域的安全防護、侵界報警，確保人員及設備安全。統以多種技術手段解決了自動駕駛區內檢修作業人員安全保障技術難題；實現地鐵車輛基地檢修管理方式及手段的信息化、智能化，最終實現地鐵車輛運用維修過程向智能運維方向的全面升級。

參考文獻：

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[5]朱翔,孫少軍,余海斌,等.南寧市軌道交通5號線一期工程全自動運行場景說明書[Z].上海申通軌道交通研究咨詢有限公司.

作者:趙磊通 李愿望 林業彬 單位:南寧軌道交通集團有限責任公司 中鐵第一勘察設計院集團有限公司 北京鐵道工程機電技術研究所股份有限公司