刘伟鹏 牟志成 丁昊 刘嘉琛

摘 要：随着城市公共轨道交通的不断发展，城轨车辆的智能化也越来越受到重视。传统的城轨车辆虽然能满足基本的日常运行功能，但因其智能化水平不高，造成运行成本高，日常维护复杂等不利的影响。因此，本文从现有的已经初具模型的关键智能技术出发，对列车未来的智能化进行探索和展望。

关键词：智能列车;专家诊断;LCU;图像识别;多网融合

近几年来，城轨车辆技术以惊人的速度发展。其有效建设为人们的出行带来了极大的便利，给我们营造了一个非常舒适的生活环境。而值得注意的是，城轨车辆的日常维护成本非常高，而且维护过程复杂，为了能节约成本，简化维护流程，提高车辆的可用性和安全性，对城轨列车智能化的探讨势在必行。

1智能列车关键技术

1.1专家诊断分析系统

通过对轨道交通行业的调查分析，我们发现轨道交通行业有以下几种迫切的发展需求：

（1）运用状况和运用成本精细化管理需求上升

（2）充分利用状态监控信息、运用信息等大数据资源，提供更加全面的维修服务

（3）快速发现、诊断、修复故障

（4）通过数据分析，建立优化修程修制管理能力，做出预测性维修能力的建设和探索。

地面专家诊断分析系统可以利用5G、WLAN等技术收集和发送车辆主要的运行信息，并将数据存储在地面服务器。其组成为地面服务器、车载信息收集设备、地面运行控制中心信息设备、车辆段信息设备、以及其它轨旁设备。其中，地面服务器可以通过对大数据的处理分析获得正在运营列车的状态，实时跟踪列车的健康状态，对可能发生的故障进行预测和报警。

1.2逻辑控制单元LCU技术

逻辑控制单元LCU（logic control unit）是应用于轨道交通的数字逻辑控制装置，通过运用电子处理单元与PLC编程技术，将列车传统继电器等若干独立的控制装置完全替代，实现列车原有逻辑控制功能，提高了车辆运行的安全性、可靠性及可维护性。

传统的继电器逻辑电路由于其自身结构的特点，存在一些不可避免的弊端，比如走线工艺复杂、逻辑变更困难、可靠性及可用性低，日常维护困难等。而逻辑控制单元可以完全避免硬线继电器电路造成的缺点。总体来说，有以下几大优势：

1.由于采用逻辑板卡控制方式，大大降低了传统继电器因振动与频繁动作造成的故障几率。

2.数字控制技术可以直达控制点，解决了传统继电器的分层驱动问题。

3.采用热备冗余策略，可大大降低城轨列车控制电路的故障率，可广泛应用于多种城轨车辆。

此外，在系统配置方面LCU单元也比较灵活，它可以根据列车不同的编组方式来选择配置具体的数量。而且每个LCU的板卡组成也比较灵活，可以根据项目不同的需求来选择配置主控板、电源板、通信板的数量，实现逻辑控制功能。

1.3图像识别技术

在城轨车辆运营过程中，司机对于车内及车外的监控只限于操控台上的摄像头屏幕和目视观察，而传统的车载摄像头只具有录像存储的功能，不能实现距离检测及物体检测等功能。为了提高司机的驾驶体验以及无人驾驶技术的可靠性，图像识别技术都能发挥十分重要的作用。

图像识别系统可以分为客室内人物识别技术和车体外人物识别技术。客室内人物识别技术将从动画像检测任务的存在与否及动作。该技术的核心在于软件处理部分，通过对软件的改进可以实现多功能化，比如人的存在检测、动作检测、人数检测等。对软件要求再高一点，还可以实现对乘客行为能力分析、遗留物分析，危险识别等功能。

车外人物物体识别技术主要是对列车前进方向上的人物物体识别。目前司机驾驶列车时，对前方物体的判断主要依靠目视，而摄像头检测物体不受天气，时间等客观因素的影响，它是通过动画实时测试到所照物体的距离。当前方出现影响安全驾驶的情况时，司机可以提前得到提示，做出合适的操作。

1.4多网融合技术

现有城轨列车中网络系统众多，由于各个系统之间不兼容，所以每个子系统在每个车厢里都要单独配备一个交换机设备用来实现自己内部的通信，每个车厢上的交换机只能有少部分的端口被利用。这样一来，不仅布线重复，而且交换机的利用率也不高，大部分端口都被闲置。

地铁车辆智能化要求车辆网络具有兼容性，实现资源共享、降低成本。多网融合技术目的在于简化布线复杂度，减少交换机设备的数量（控制成本），实现智能化控制。同时，还可以降低后期维护的难度，维护人员只需要一个维护端口即可对整车所有的子系统进行访问，更新。

在多网融合下的列车网络采用环网冗余技术，在主线路断开的情况下，可以快速切换至备份线路，从而保证线路的稳定可靠传输。每辆车配置一台交换机设备，其端口数根据每节车的子系统端口数具体确定，所有交换机通过跨接的方式相连，组成列车网络。

2智能轨道交通未来方向

随着计算机软硬件技术不断提升，新材料、新技术的应用，轨道交通未来的方向一定是更加智能化。基于目前的科技水平，并考虑到轨道交通承担着国家重大的客、货日常运输的重要性，对智能列车的可靠性、稳定性及通用性都有着很高的要求。因此，未来几年内，智能列车的发展方向应该更加偏向于列车运行过程中的高自动化，乘坐列车体验中的便捷智能，列车维护过程中的自我诊断三大方向进行发展。

采用云计算、互联网、大数据等高智能化手段，以高铁、机车、货车、城轨等为载体，结合列车线路、列车车载、旅客出行等维度来发展智能列车。并将智能列车与整个轨道交通运行体系有机结合好，最终实现智能轨道交通运行体系的建立。

3结语

综上所述，对城轨车辆智能化的研究随时都处在正在進行时，新理念不断提出，新技术不断诞生。我们作为行业中的参与者，必须紧随智能控制技术发展的趋势和动向，在优势技术上做到精益求精，在前沿陌生领域也要敢于迈出脚步，形成自己的优势。在整个时代智能化的大背景下，城轨车辆的智能化必然是未来的大趋势，谁能紧跟趋势，谁就能在市场竞争中立于不败之地。

参考文献：

[1] 姜涛.城铁轨道交通的受流方式[J].工艺设计改造及检测检修，2017，（3）.

[2] 高喆，袁登科，项安，周巧莲.基于车载超级电容的地铁列车节能策略研究[J].城市轨道交通研究，2013，（11）：75-79.