摘要：城市轨道交通列车驾驶模式切换是指列车在自动驾驶模式和人工驾驶模式之间进行转换的过程，是影响列车运行安全和效率的重要因素。本文针对城市轨道交通列车驾驶模式切换问题，提出了一种基于多目标优化的决策方法。该方法通过建立列车运行状态评价模型和列车驾驶模式切换优化模型，实现了在不同运行场景下，根据多个目标动态地选择最优的列车驾驶模式。

关键词：城市轨道交通列车；驾驶模式切换；技术应用路径

前言：

城市轨道交通是一种高效、环保、安全的公共交通方式，广泛应用于世界各大城市。CBTC系统是一种基于无线通信的列车运行控制系统，它可以实现列车的自动驾驶、自动停车、自动开门等功能。CBTC系统下的城市轨道交通列车有多种驾驶模式，根据不同的运营需求和故障情况，可以在不同的模式之间进行切换。

一、城市轨道交通列车驾驶模式应用状况与切换要求分析

CBTC系统下城市轨道交通列车的主要驾驶模式有以下几种：

1.自动驾驶模式（ATO）：在此模式下，列车由CBTC系统自动控制，根据预设的运行图和站台位置，自动调整速度、制动、停车、开门等操作。司机只需监视列车运行状态，如有异常情况，可以通过人工干预按钮进行干预或切换到其他模式。此模式适用于正常运营情况，可以提高运行效率和安全性[1]。

2.手动驾驶模式（SM）：在此模式下，列车由司机手动控制，但仍受CBTC系统的速度和距离限制。司机需要根据信号灯和显示屏上的指示，进行速度、制动、停车、开门等操作。此模式适用于异常或紧急情况，如CBTC系统故障、信号灯故障、人为干扰等。

3.限制人工驾驶模式（RM）：在此模式下，列车由司机手动控制，但受到一个固定的最高速度限制。司机需要根据信号灯和显示屏上的指示，进行速度、制动、停车、开门等操作。此模式适用于特殊或临时情况，如施工区域、救援区域、测试区域等。

4.关闭保护模式（OFF）：在此模式下，列车由司机手动控制，但不受CBTC系统的任何限制。司机需要根据自己的判断和经验，进行速度、制动、停车、开门等操作。此模式适用于极端或紧急情况，如CBTC系统完全失效、火灾事故、撤离疏散等。其中，ATO模式是指列车由无线通信网络（WCN）和控制单元（CCU）控制，实现自动启动、加速、减速、停车和开门等功能；SM模式是指列车由WCN和CCU监控，但由司机手动控制启动、加速、减速、停车和开门等功能；OFF模式是指列车完全由司机手动控制，不受WCN和CCU的影响。

根据国内城市轨道交通列车的实际运营情况，切换驾驶模式的要求主要有以下几点：一是切换前后必须保证列车的安全性和稳定性，避免出现突然加速或减速等影响乘客舒适度的情况；二是切换时必须遵守相关的规程和流程，按照指定的条件和方式进行操作，避免出现误操作或漏操作等影响运营安全性的情况；三是切换后必须及时通知相关的人员和部门，包括司机、乘务员、中央控制室等，以便进行相应的调整和协作[2]。从手动模式切换到自动驾驶模式，需要列车司机按下相应的按钮，并确认无线通信信号正常，列车位置已被正确识别，列车速度在允许范围内，列车制动系统正常工作，无任何故障或障碍物。从自动驾驶模式切换到自动停车模式，需要列车接近目标站点，并满足以下条件：无线通信信号正常，列车位置已被正确识别，列车速度在允许范围内，站台门已打开，无任何故障或障碍物。

二、CBTC系统下列车驾驶模式转换流程分析

（一）车辆段内驾驶模式转换

车辆段内驾驶模式下，列车在车辆段内进行检修、调度或停放，由司机手动控制列车的运行，无需与CBTC系统通信。当列车需要从车辆段内出发到正线上运行时，司机需要在出站前向CBTC系统发送出站请求，并等待CBTC系统的确认。在CBTC系统确认出站请求后，司机需要将列车移动到出站信号机前，并将驾驶模式选择器从手动模式切换到自动模式。列车通过出站信号机后，CBTC系统会接管列车的控制权，并根据实时的运行计划，指导列车进入正线上的合适位置。列车需要从正线上返回到车辆段内时，司机需要在进站前向CBTC系统发送进站请求，并等待CBTC系统的确认；当CBTC系统确认进站请求后，司机需要将列车移动到进站信号机前，并将驾驶模式选择器从自动模式切换到手动模式；列车通过进站信号机后，司机会重新获得列车的控制权，并根据实际情况，将列车停放到指定位置[3]。

驾驶模式的切换涉及到多种技术设备的运作方式与收发信号情况。首先，WCN是实现驾驶模式切换的核心设备，它由地面无线通信单元（GWC）和列车无线通信单元（TWC）组成，通过无线电波实现地面与列车之间的双向数据传输。其次，CCU是实现驾驶模式切换的关键设备，它由地面控制单元（GCC）和列车控制单元（TCC）组成，通过WCN接收和发送各种控制指令和状态信息。最后，司机操纵台（DOP）是实现驾驶模式切换的重要设备，它由司机操纵器（DOP）和司机显示器（DDI）组成，通过TCC接收和显示各种运行信息和提示信息，并通过DOP输入各种操作命令。

（二）正线驾驶模式转换

正线驾驶模式下，列车在正线上进行载客运行，由CBTC系统自动控制列车的速度和距离，保证列车的安全和效率。当列车在正线上运行时，CBTC系统会根据实时的运行计划和轨道占用情况，自动选择合适的正线驾驶模式。正线驾驶模式主要有以下几种：

1.自动运行模式：该模式下，CBTC系统完全控制列车的速度和距离，司机只需监视列车的状态和乘客的安全。

2.自动停站模式：该模式下，CBTC系统控制列车在每个站点的停靠位置和时间，司机只需操作开关门按钮，并监视乘客上下车。

3.手动停站模式：该模式下，CBTC系统控制列车在每个站点之间的速度和距离，但由司机控制列车在每个站点的停靠位置和时间。

4.手动运行模式：该模式下，CBTC系统只提供列车的位置和速度信息，由司机完全控制列车的运行。

当CBTC系统需要从一种正线驾驶模式切换到另一种正线驾驶模式时，它会向司机发送相应的提示信息，并等待司机的确认或操作。当司机确认或操作后，CBTC系统会执行相应的转换流程，并向司机反馈转换结果。当列车遇到异常情况，如故障、紧急停车、人为干预等，列车会自动切换到ATP（Automatic Train Protection）模式，即自动防护模式，由CBTC系统根据安全距离和速度限制，防止列车超速或相撞等危险情况。在列车需要人工干预或调整运行状态时，司机可以通过操作台将列车切换到SM-C模式，即手动驾驶模式，由司机根据CBTC系统提供的信息和指示，手动控制列车的速度和方向。当列车进入终点站或需要停靠边线时，司机可以通过操作台将列车切换到SM-I模式，即手动防护模式，由司机根据信号系统的指示，手动控制列车的停车和开门等动作。

结论：

根据本文的研究，城市轨道交通列车驾驶模式切换是一种复杂的人机交互过程，涉及到多种因素的影响，如列车运行状态、驾驶员能力、环境条件等。为了提高列车的安全性和效率，需要对驾驶模式切换进行合理地设计和管理，遵循故障导向安全这一核心原则。

参考文献：

[1]崔亦博，焦怡博，孙旺，王壮锋.城市轨道交通列车驾驶模式切换研究[J].铁道运输与经济，2017，39（4）：74-78+89.

[2]洪海珠.城市轨道交通信号系统列车驾驶模式及转换要求研究[J].城市轨道交通研究，2016，19（11）：56-58.

[3]耿文波，陈海燕.轨道交通信号系统列车定位与驾驶模式转换的探讨[J].铁道通信信号，2019，55（5）：73-76.