摘  要：HXD2型机车自动驾驶系统安全导向主要是根据相关标准，并且根据驾驶系统组成与特点，考虑机车运行司机控制习惯所研发的一种安全防护措施。基于此，本文主要分为四个方面，首先阐述了自动驾驶系统安全导向，其次，对HXD2型机车自动驾驶系统安全导向结构设计以及技术优化等相关内容，进行了分析和研究，最后通过实例验证HXD2型机车自动驾驶系统安全导向的可靠性，希望可以为相关工作人员的研究工作，提供一定的参考和分析。

关键词：HXD2型机车；自动驾驶系统；安全导向

引言

我国铁路运输期间，具有线路繁忙、客货混跑、信号多变等特点，再加上受到复杂地质环境的影响，如果操作不合理，就会导致安全隐患的产生，这样不仅会影响铁路的运输效率，还会导致重大的伤亡。对此，就需要围绕铁路机车的运行状态，持续化的展开安全防护工作，这样不仅可以保证铁路运行的安全性，也促使自动驾驶系统安全导向呈现智能化的趋势发展。但是，从HXD2型机车的角度来说，由于自动驾驶系统安全导向结构较为复杂，所以一定要保证结构设计的合理性，并且做好技术优化措施，这样才能保证HXD2型机车自动驾驶系统安全导向使用的安全性。

一、自动驾驶系统安全导向

自动驾驶系统安全导向属于利用非驱动轨道引导列车运行的一种轨道交通，从而保证列车运行的安全性和稳定性。同时，自动驾驶系统安全导向主要根据故障导向安全的理念展开设计，并且如果信号设备出现故障的话，应当采取合理的手段作出反应，并且导向时安全，降低安全故障产生的可能性[1]。 另外，HXD2型机车自动驾驶系统安全导向主要的是根据机车的特点、运行路线、机车信号状态、机车运行时间，以及限速等方面，实现在线优化列车的运行速度，并且对制动状态进行牵引，促使列车呈现最佳的运行状态，满足安全、稳定、平稳等运行要求。

二、HXD2型机车自动驾驶系统安全导向设计

HXD2型机车自动驾驶系统安全导向结构内容有很多，根据控制方式可以分为：自动驾驶正常状态安全导向、自动驾驶异常状态安全导向、人工驾驶异常状态安全导向、其他安全导向方法等方面，下面就针对这几项内容，展开了分析和阐述。

1.自动驾驶正常状态安全导向

其实，自动驾驶正常状态通常表现为机车运行期间，完全处于自动驾驶系统的控制状态下，并且驾驶人员作为监测人员，实时掌握机车的运行状态[2]。同时，为了保证列车运行的安全性和稳定性，自动驾驶正常状态安全导向可以根据实时监测的情况，对运行路线、退行速度、信号状态等方面进行综合调整，促使机车呈现最优的运行状态。但是，在自动驾驶正常状态安全导向设计期间，需要重点考虑以下几项内容。

（1）在HXD2型机车运行期间，如果出现偏离预先规划好的速度曲线，并且在短时间内时候未能消失，这时自动驾驶正常状态安全导向就会根据实际情况进行调整，将当前的状态作为新的起始点，从对速度曲线进行规划[3]。同时，在速度曲线重新规划完成以后，对机车的运行状态进行严格的控制，确保机车运行处于稳定、安全的状态，并且快速回到原有的规划状态。

（2）HXD2型机车可以根据规划好的速度曲线进行运行，这时如果出现异常情况，自动驾驶正常状态安全导向就会对防护控速进行降速处理，并且通过空气制动、空电联合等方式，对HXD2型机车的行驶速度进行控制，确保处于安全的速度范围内。

2.自动驾驶异常状态安全导向

HXD2型机车在长期行驶期间，经常受到一些因素的影响，出现异常情况，这些异常情况如果不及时处理，就会产生较大的安全事故。然而，自动驾驶异常状态安全导向可以针对异常情况立即作为反映，并且该安全导向主要表现为HXD2型机车在自动驾驶的状态下，驾驶系统、设备等出现异常情况，进而导致HXD2型机车处于非正常的形式状态[4]。对此，自动驾驶异常状态安全导向根据安全原则，立即做出反应，并且采取合理的措施进行处理。

（1）HXD2型机车运行处于异常状态以后，如果异常程度较为紧张，这时自动驾驶异常状态安全导向可以通过人机交互现单元，实现提醒语音、提示文字、报警鸣笛等方面功能，做到循环提醒驾驶人员。在这种情况下，驾驶人员如果未能做出响应，系统在启动10s以后，就会倒计时且弹出窗口，然而倒计时结束以后，驾驶人员依旧没有反应，就会立即启动紧急防护安全导向装置，触发空气制动，避免安全事故的产生。

（2）异常状态导安全的紧急程度如果为一般的情况下， 系统就会根据HXD2型机车的运行情况，对HXD2型机车的运行继续控制，并且依旧是利用是交互显示单元、语言、文字提示的方式，提示HXD2型机车驾驶人员[5]。在这种情况下，驾驶人员就需要根据HXD2型机车的实际运行状态、形成规划曲线，以及运行线路等情况，进行综合的调整，减少异常问题的产生。

3.人工驾驶异常状态安全导向

人工驾驶异常状态安装导向主要是表现为HXD2型机车在人工驾驶的状态下，自动驾驶系统、机车设备等出现异常情况，导致HXD2型机车无法由人工驾驶模式行驶，自动转换成自动驾驶模式。另外，自动驾驶模式运用非完整的预警安装导向，利用人机交互现实单元、语音、文字提醒等方式，提醒驾驶人员系统存在异常，并且异常的原意，以及操作建议，驾驶人员根据具体的建议进行操作。

4.其他安全导向

HXD2型机车在自动驾驶运行的模式下，可以有效帮助驾驶人员快速、高效的驾驶机车，有效避免操作人机显示单元，并且退出自动模式方式所出现的故障。同时，根据冗余安全导向原则，驾驶人员可以通过以下的方式对HXD2型机车进行控制。

（1）驾驶人员根据实际情况，对司控器手柄进行操作，将其离开零位转向牵引位或者制动位。同时，需要对自动制动手柄离开转位。

（2）驾驶人员脚踩撒砂脚踏的时间，应当持续在15s以上，并且点击人机交互显示单元界面标识按键[6]。

三、HXD2型机车自动驾驶系统安全导向技术优化

在HXD2型机车自动驾驶系统安全导向设计完成以后，需要结合实际情况，对系统技术体系进行优化，主要表现为以下几点。

1.线路条件检测技术

通常情况下，铁路车辆可以支持一定的运行速度，并且留有10%的设计余量，信号系统根据设计速度，对线路的允许速度进行设定，在监控的状态下进行行驶。但是，如果HXD2型机车出现异常情况，这时如果按照信号系统所设定的速度行驶，很容易出现颠覆的现象，出现较大的安全事故，对此需要通过驾驶人员结合实际情况进行降速处理，避免出现安全风险。例如：在大风的或者暴风雪的条件下运行，就需要结合天气情况，设置临时的限速，并且如果驾驶人员已经感觉到车辆有着明显的晃动，这时就需要主动降低性式速度，一直到车辆不在晃动位置[7]。另外，如果运行线路出现路基沉降的现象，这时需要进行降速处理，从而保证车辆运行的安全性和稳定性。

2.障碍物检测技术

（1）我国铁路网络分布较为广泛，地铁和车站设备经常在复杂的条件下长期运行，这样不可避免的会发生故障。同时，设备发生故障以后，主要依靠驾驶人员目视行车或者引导接发车来进行车辆行驶，并且驾驶员需要再认故障区是否存在其他列车如刀位置等。同时，在调车、重联的情况下，也需要驾驶人员确认与列车信号之间是否存在其他列车，并且如果铁路列车在开放的线路环境下运行，很容易存在障碍物侵入泄露的情况，进而对车辆行驶带来一定的危害，这时可以采用视频监控或者障碍物检测的方式进行故障检测。另外，调度员和驾驶人员通过人工感知来，采取相应的解决措施，例如：提前停车、鸣笛驱逐的方式，从而避免安全隐患的产生。

（2）自动驾驶系统的出现，对障碍物检测的范围、准确性，以及实时性都有着较高的要求。所以，就需要实现全天候高速度、大范围的监测，这样可以及时检测出危险障碍物，并且自动驾驶系统会结合实际情况自动进行决策，从而保证铁路列车运行的安全性和稳定性。

3.人员检测技术

铁路列车在车站上下层期间，由于一些列车没有屏蔽门，所以很容易出现乘客跌落站台的情况，并且如果乘客较多，严格按照发车时间关闭车门，很容易出现假装乘客的情况【8】。对此，为了避免各项安全风险的产生，驾驶员需要及时与车站人员进行沟通，并且由于自动驾驶系统的出现，可以自动完成地面或者车站人员的自动检测，并且自动驾驶系统会结合实际情况自动进行关闭车门，以及启动列车，从而降低安全风险的产生。

4.设备检测技术

目前，铁路列车已经实现了设备检测功能，主要是对轴承温度、冷却系统温度、制动系统状态、车内环境等方面进行实时监测，如果出现故障，可以自动采取限速或者停车措施，避免产生较大的安全隐患。但是，由于部分设备，检测的能力相对较低，容易导致设备出现损坏的情况，并且尽管一些设备能够自动完成检测，但是如果在异常的情况下，一些功能还会失效，这样车辆不仅不能自动检测出异常情况，还容易出现损坏。所以，为保证汽车运行的安全性，还需要通过驾驶人员进行消除，并且自动驾驶系统的出现，可以由系统完成检测，这样可以及时发生故障，进行有效的解决，从而避免发生损坏【9】。

四、应用使用

HXD2型机车自动驾驶系统安全导向在实际应用的时候，根据不同故障展开了不同的安全导向试验，简单通道两个案例展开描述。

1.应用实例一

HXD2型机车在行驶期间，发生了惩罚及时，主要是因为HXD2型机车自身故障所因为的惩罚制动，并且车自动驾驶系统安全导向根据惩罚及时所发出的信号，对故障需要展开部的惩罚制动进行停车处理。同时，根据惩罚制动的危害程度，展开安全导向处理，并且在安全导向处于完成以后，就会根据HXD2型机车的安全导向作为基础，不会给HXD2型机车制定其他控制指令，自动驾驶模式退出。

2.应用实例二

如果HXD2型机车在行驶期间，发生速度异常的情况，并且在更换轮以后，未能对更换轮径数据，导致预设速度与实际速度不符，这样也会给HXD2型机车运行带来一定的危害。为了消除该危害，自动驾驶系统需要进行安全导向控制，并且在显示屏中，语音提示等操作，这样在驾驶人员根据提示，从而做出调整，从而避免安全隐患的发生。另外，在自动驾驶的状态下，经常出现驾驶员注意力不集中的情况，如果电视剧是15s以后，驾驶人员因没有反应，自动驾驶员就会进行停车处理。

五、结语

综上所述，铁路车辆运输的时间周期相对较长，所以在长期行驶期间，很容易出现各种异常情况，影响着HXD2型机车的正常行驶。然而，自动驾驶系统的出现，可以有效降低驾驶人员的工作强度，并且在保证机行驶安全、稳定的情况，有着十分重要的作用。本文从HXD2型机车的角度出发，将安全导向作为基础，对自动驾驶系统进行研究，通过合理的设计，从而实现安全导向的原则。另外，HXD2型机车自动驾驶系统安全导向在应用之前，该需要对各项技术进行优化，并且落实到具体实际情况中，从而对自动驾驶系统安全导向在HXD2型机车中的应用情况进行验证，根据案例可以知道自动驾驶系统安全导向具有良好的应用效果，可以很好的保证HXD2型机车运行的安全性和稳定性，值得推广。

参考文献：

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[3]吴昊 ，王浩， 苏醒等.自动驾驶系统中视觉感知模块的安全测试[J]. 计算机研究与发展 ，2022， 59（05）： 1133-1147.

[4]蔡永辉， 张朋刚， 姜正等.HX_D2型机车自动驾驶系统安全导向方法研究及应用[J]. 铁道机车与动车， 2021（12）： 6-9+5.

[5]刘法旺， 李艳文. 自动驾驶系统功能安全与预期功能安全研究[J]. 工业技术创新， 2021， 08（03）： 62-68.

[6]茹锡勇， 刘振华， 肖家博等. 机车自动驾驶系统安全导向策略研究[J]. 机车电传动， 2020（01）： 65-68+84.

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[8]江明. 高速铁路自动驾驶系统安全风险分析及发展方向[J]. 铁路通信信号工程技术，2019，16（04）：1-6.

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