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法国TC-Rail远程驾驶项目开展情况

发布时间:2020-08-03 【字体:

  

    【《IRT2020年第4期】法国国营铁路企业(SNCF)2017年开始实施为期五年的无人驾驶客货列车项目,并希望于2025年之前在干线网络上开行无人驾驶列车。由于干线网络远比当前普遍的自动化地铁系统复杂,因此,该无人驾驶列车项目被分解成多个子项目,每个项目开发单独的构建模块,共同实现列车自动运行(ATO)TC-Rail作为其中一个核心项目,旨在开发和验证一种机车远程驾驶解决方案,使驾驶员能够从一个远程站点安全地控制和驾驶列车。该项目于201710月启动,由SNCF与法国铁路技术研究所(Raileniun)、泰雷兹集团(Thales)、欧科佳通信集团(Actia Telecom)和法国国家太空研究中心(CNES)合作实计划于2021年完成。

  TC-Rail项目研究人员将开发一种远程驾驶台,支撑法国未来自动干线路网的第一英里、最后一英里以及紧急情况下的运行控制,并为列车自动运行系统出现故障时提供安全保障。项目组于2019年年中成功研制了首个演示平台,主要用于确定系统架构,功能方面只关注牵引和制动任务。目前,项目组正在开发第二个演示平台,旨在进一步整合与驾驶相关的任务,包括将通信技术整合到系统中,进一步提高系统的安全性。第二个平台计划于2020年年底或2021年初开始相关试验。

  TC-Rail项目的主要挑战之一是在列车和地面之间建立一条强大的高传输量通信链路。这一链路必须能够承载大量数据,并保证低延迟和高传输质量,以实现符合安全协议要求的远程驾驶。该项目将卫星通信和4G确定为试验首选通信平台,用于支撑列车状态、实时视频流、定位信息和机车驾驶室内声音的传送。

  TC-Rail项目中所使用的卫星通信系统由双向Ka波段卫星链路组成,主要的子系统包括移动(OTM)天线、地球同步卫星、位于CNES的地面部分枢组,以及连接CNES站点和远程驾驶站点的地面光纤链路。其中,移动(OIM)天线由 Actia Telecom设计和提供,安装在放置于货车上的公路用车上。该天线由室外装置和惯性参考系统组成,并配有调制解调器、本地监控器等室内装置。其中,室外装置包括Ka辐射板、低噪声块转换器(LNB)、天线控制装置(ACU)。该天线负责列车的所有通信,其频段规划包括用于前向链路的具有自适应编码调制(ACM)DVB-S2载波,以及用于返回链路的具有不同调制的三个DVB-RCS2时分多址(TDMA)载波。这种配置増加了抵御降雨等不利气象条件的能力,有助于降低两端的信噪比水平。地面光纤链路允许数据通过专用链路进行路由,因此延迟能够稳定在600毫秒,并且进一步增加了演示平台的安全性。

  此外,项目研究人员还开发了一个视觉系统,为远程驾驶员提供必要的信息。该系统由五个子系统组成,包括两个摄像机子系统、两个分别位于列车前部和后部的红外光发射子系统,以及个处理单元。每个摄像机子系统由彩色摄像机和近红外(NIR)摄像机组成,这两个摄像机都可以通过信号跟踪色信息,并通过对每个摄像机拍摄的图像进行组合来提高夜间的对比度。

  20194月,研究人员在巴黎南部新城圣乔治( Saint Georges)和于维西(Juvisy)之间 RER Line D线的4公里路段上,进行了现场远程驾驶试验,列车以50公里/小时的速度运行,远程驾驶员通过演示平台成功实行了加速、制动等操作。试验过程中4G连接运行良好,但卫星通信存在一定困难,由于接触网阻挡信号导致视频流被切断。项目组计划在下一阶段的试验中采用不同的带宽和不同的系统重新尝试卫星通信,同时对专用4G网络进行进一步试验,并增加公共4G网络。项目组的目标是将上述通信方式结合起来,以便在没有4G可用时能够有效地切换到另一种通信技术。此外,未来的开发工作还将考虑5G通信网络,但不会在现有项目范围内实施。

                                                                          (来源:中国铁道科学研究院集团有限企业科学技术信息研究所)

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