浅析智能动车组自动驾驶技术

浅析智能动车组自动驾驶技术

姜航  ,刘陆 ,王磊  ,董睿  ,阴昀

中车长春轨道客车股份有限公司  吉林长春  130062

摘要：随着城市化和交通网络的发展，高速铁路已成为现代化交通的重要组成部分。而在高速铁路运营中，智能动车组自动驾驶技术的应用，不仅能够提高列车的安全性和运营效率，还能够减少人为操作误差和疲劳，降低劳动力成本，因此备受关注。本文详细介绍了智能动车组自动驾驶技术的定义、分类和构成，并对其关键技术进行了详细阐述，包括环境感知技术、决策算法技术和自动控制技术。

关键词：CRH3型动车组；牵引系统；工作原理；牵引变流器

Analysis of intelligent EMU automatic driving technology

Abstract：With the development of urbanization and transportation network, high-speed railway has become an important part of modern transportation. In the operation of high-speed railways, the application of intelligent EMU autonomous driving technology not only improves train safety and operation efficiency, but also reduces human operating errors and fatigue, and reduces labor costs, thus attracting much attention. In this paper, the definition, classification and composition of intelligent EMU autonomous driving technology are introduced in detail, and its key technologies are elaborated, including environmental perception technology, decision algorithm technology and automatic control technology.

Keyword:CRH3 type EMUs; Traction system; Working principle; Traction converter

引言

当前，动车组自动驾驶技术已经开始在一些地方得到应用，但整个行业仍处于初级阶段。未来，随着技术的不断进步和应用的不断推广，动车组自动驾驶技术将成为动车组行业的重要趋势之一，可以显著提高动车组的安全性、运行效率和客户体验。

动车组自动驾驶技术的发展面临着技术、安全和管理等多方面的挑战，需要在技术、政策和管理等方面做出有力的解决方案。例如，需要不断提高技术的可靠性和安全性，建立完善的技术标准和法律法规，加强对技术开发和应用的监管等。

1 动车组自动驾驶相关技术介绍

1.1 动车组自动驾驶技术基本原理和构成

动车组自动驾驶技术的基本原理是通过多种传感器和算法实现对车辆行驶状态和环境的感知、分析和决策，并控制车辆自主行驶。其构成主要包括感知模块、决策模块和执行模块。

感知模块是指通过各种传感器对列车运行环境进行实时感知，并将感知到的信息进行采集、处理和分析。感知模块通常包括激光雷达、相机、超声波传感器、惯性导航等设备，通过这些设备可以获取列车周围的信息，包括车速、车辆位置、道路状况、障碍物位置、行人位置等。

决策模块是指根据感知模块获取的信息，通过人工智能算法进行分析和决策，制定最佳的运行方案。决策模块的算法通常包括路线规划、车速控制、障碍物避让、紧急制动等，以确保列车行驶的安全和顺畅。

执行模块是指根据决策模块的指令，对列车进行控制和操作，实现自动驾驶功能。执行模块通常包括电控制动系统、车载电脑、电力系统等设备，通过这些设备可以控制列车的运行方向、车速、制动等动作，实现自动驾驶功能。

1.2 动车组自动驾驶技术的关键技术

动车组自动驾驶技术的关键技术包括：环境感知技术，包括激光雷达、摄像头等多种传感器技术；决策算法技术，包括基于深度学习的神经网络算法、SLAM算法等；自动控制技术，包括自动驾驶控制和车辆网络控制技术等。

决策算法技术是指通过人工智能算法对感知模块获取的环境信息进行分析和决策，从而制定最佳的运行方案。目前，常用的决策算法技术包括基于深度学习的神经网络算法、SLAM算法等。神经网络算法可以学习和识别图像和语音等多种复杂数据，可以用于车辆目标检测、场景分析等。而SLAM算法则可以实现车辆自主定位和地图构建等功能，可以提高车辆的自主性和安全性。

自动控制技术是指通过控制系统对列车进行自动驾驶控制和车辆网络控制等操作。目前，常用的自动控制技术包括自适应控制、模型预测控制等。自适应控制可以根据不同的环境变化和参数变化进行自动调节，从而保证列车的运行稳定性和可靠性。

1.3 动车组自动驾驶技术的应用案例

目前，国内外已经涌现了一些动车组自动驾驶技术的应用案例，例如国内的CRRC株洲电力机车有限公司研发的“智能交会+列车控制系统”和西门子公司的“Trainguard Auto”等。这些应用案例证明了动车组自动驾驶技术在提高列车运行效率、提高安全性等方面具有显著的优势，并为未来的应用和发展提供了有力的支撑和借鉴。

2 动车组自动驾驶技术的发展趋势

2.1技术发展趋势

未来动车组自动驾驶技术的发展将主要体现在以下几个方面：智能化水平不断提高，感知、决策和控制能力更加强大；系统可靠性不断提高，安全性和稳定性更高；智能化服务更加人性化，用户体验更佳；与其他智能交通系统的联动更加紧密，整体效益更高。

2.2应用发展趋势

未来动车组自动驾驶技术的应用将主要体现在以下几个方面：城市轨道交通的智能化升级；高铁、动车组等长途出行的智能化服务提升；货运列车的智能化运营；国际间高速列车的智能化运营。

2.3发展策略和建议

未来动车组自动驾驶技术的发展需要政府、企业和科研机构等多方合作，制定相应的发展战略和建议。例如，应该加强技术研发和创新，建立完善的标准和规范，完善法律法规和政策环境，提高应用普及率和市场化程度等。

3结论

本论文对动车组自动驾驶技术进行了全面的研究和分析，介绍了其基本原理、关键技术和应用案例，探讨了其发展趋势和面临的挑战，并提出了相应的发展策略和建议，具有一定的理论和实践价值。

最后，未来研究还需要与其他智能交通系统的联动更加紧密，实现智慧交通的全面升级，例如与智能路网、智能停车等系统联动，共同实现智慧交通的目标。

参考文献

[1]耿旭，郑宁，王凡，王健. 基于深度学习的高速列车自动驾驶控制系统[J]. 智能与模糊系统，2018，35(5)：5255-5266.

[2]刘慧，张帅，赵伟. 高速动车组自动驾驶关键技术研究[J]. 交通工程与信息化，2020，18(6)：22-28.