地鐵全自動駕駛車輛基地與常規(guī)車輛基地工藝設(shè)計差異的研究

楊 超

廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，廣東廣州 510010

1 研究背景

地鐵全自動駕駛系統(tǒng) （fully automatic operation，F(xiàn)AO），是基于現(xiàn)代計算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，是城市軌道交通自動化等級最高的系統(tǒng)[1]。截止2016年7月，全球37個城市55條線路采用全自動駕駛最小可技術(shù)，運營里程達(dá)803km，車站848座。預(yù)計到2025年全自動駕駛軌道交通線路里程將超過2300km[2]。

近年來，國內(nèi)越來越多的城市軌道交通線路開始應(yīng)用全自動駕駛技術(shù)，例如，已經(jīng)開通的北京燕房線、上海10號線、廣州APM線及設(shè)計中的南京地鐵7號線、福州地鐵4號線等。

全自動駕駛線路的設(shè)計，對車輛基地也提出了新要求，采用全自動駕駛模式設(shè)計的車輛基地，有利于最大限度發(fā)揮列車無人駕駛功能，減少車輛基地內(nèi)檢修作業(yè)調(diào)度時間和人力成本，確保車輛及檢修作業(yè)人員安全。本文結(jié)合福州全自動駕駛車輛段的設(shè)計，對全自動駕駛模式下車輛段工藝設(shè)計方案與常規(guī)車輛段工藝設(shè)計方案進(jìn)行了比較研究，指出了兩者的差異。

2 全自動駕駛車輛基地概述

車輛基地是保證軌道交通線網(wǎng)正常運營的綜合性基地，車輛基地以車輛段或停車場為主體。全自動駕駛車輛基地，能夠?qū)⒄€對列車的運營控制權(quán)延伸至車輛基地全自動運行區(qū)域，既可以滿足常規(guī)車輛基地所具備的列車停車、整備、清潔、檢查、定期檢修、調(diào)試等一般要求，還能滿足自動洗車、自動“喚醒”待班列車、啟動列車并自動運行至正線等全自動駕駛新要求[3]。

3 全自動駕駛車輛段與常規(guī)車輛段工藝設(shè)計的差異

3.1 總平面布局的差異

采用全自動駕駛的車輛基地，需進(jìn)行全自動運行區(qū) （又稱無人區(qū)） 和非全自動運行區(qū) （又稱有人區(qū)） 的劃分，列車在轉(zhuǎn)換軌上進(jìn)行自動駕駛模式與人工駕駛模式的切換后，方能從一個區(qū)域行駛至另一個區(qū)域。車輛在全自動運行區(qū)內(nèi)，可實現(xiàn)自動休眠、喚醒、準(zhǔn)備、自檢、運行、停車、洗車等操作[4]。一般來講，停車列檢庫、洗車庫、牽出線、咽喉區(qū)、出入段線等屬于全自動運行區(qū)，而檢修庫、鏇輪庫、工程車庫、調(diào)機(jī)庫等屬于非全自動運行區(qū)。全自動運行區(qū)與非全自動運行區(qū)在出入口位置設(shè)置門禁系統(tǒng)，并用圍蔽進(jìn)行隔離，人員或車輛經(jīng)授權(quán)后方能通過門禁系統(tǒng)。

福州全自動駕駛車輛段定位為本線定修段，設(shè)計時采用了全自動駕駛的理念，并與原常規(guī)車輛段設(shè)計方案進(jìn)行了比較，如圖1所示，可以看出，常規(guī)車輛段總體布局方案雖較好的貫徹了節(jié)約用地、節(jié)約能源和資源的原則[5]，且滿足布置齊整、緊湊、合理的要求，但沒有區(qū)分全自動運行區(qū)和非全自動運行區(qū)。而全自動駕駛車輛段的總體布局，對段內(nèi)全自動運行區(qū)和非全自動運行區(qū)進(jìn)行了徹底的隔離。車輛段總體布局方案見圖1。

圖1 車輛段總體布局方案

3.2 停車列檢庫設(shè)計的差異

停車列檢庫、檢修庫為車輛段的主體，檢修庫屬非全自動運行區(qū)，與常規(guī)車輛段檢修庫工藝設(shè)計相同，停車列檢庫屬全自動運行區(qū)，工藝設(shè)計差異較大：

（1） 常規(guī)停車列檢庫，檢修作業(yè)人員在庫內(nèi)某一位置出發(fā)可沿庫內(nèi)道路到達(dá)庫內(nèi)的任意股道，全自動運行區(qū)的停車列檢庫，為保證人員及車輛安全，同時嚴(yán)格控制進(jìn)入停車列檢庫的人員，需在庫內(nèi)設(shè)置防護(hù)分區(qū)，并用圍蔽和門禁進(jìn)行隔離。

（2） 常規(guī)停車列檢庫，一線兩列位的停車列檢庫庫內(nèi)檢查坑一般按50%設(shè)置，全自動運行區(qū)的停車列檢庫，由于庫內(nèi)防護(hù)分區(qū)的設(shè)置及檢修時間不足，庫內(nèi)檢查坑按100%設(shè)置。

（3） 常規(guī)停車列檢庫，檢修作業(yè)人員在地面上到達(dá)庫內(nèi)各個位置，全自動運行區(qū)的停車列檢庫，檢修作業(yè)人員主要通過貫通庫房的地下通道至各防護(hù)分區(qū)，必要時可通過門禁系統(tǒng)至各區(qū)域。地下通道可設(shè)置在庫房前中后位置，當(dāng)設(shè)置在中部時，可僅設(shè)一條地下通道，但應(yīng)保證一個分區(qū)至少有兩個出入口，地下通道及出入口的數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體要求確定。

（4） 常規(guī)停車列檢庫，庫房長度一般根據(jù)工藝設(shè)計需求確定，全自動運行區(qū)的停車列檢庫，庫房長度除滿足工藝要求外，還應(yīng)滿足信號的要求，因此庫房長度有所增加。

圖2為常規(guī)車輛段停車列檢庫設(shè)計方案與福州全自動駕駛車輛段停車列檢庫設(shè)計方案的比較，庫房均為一線兩列位布置，每兩股道設(shè)為一跨。常規(guī)車輛段停車列檢庫庫內(nèi)一般設(shè)置運轉(zhuǎn)綜合樓，采用50%的柱式檢查坑，庫長設(shè)計為280m左右。全自動駕駛車輛段停車列檢庫，庫內(nèi)每跨設(shè)為一個防護(hù)分區(qū)，采用100%柱式檢查坑，同時設(shè)有兩條通往各分區(qū)的地下通道，根據(jù)本段信號要求，一線兩列位間預(yù)留安全距離≥20m，后一列位車尾距車擋安全距離≥15m，導(dǎo)致最終設(shè)計的庫長增加20m至300m。同時，根據(jù)實際情況，將人員出入較多的運轉(zhuǎn)綜合樓優(yōu)化合并至非自動運行區(qū)的檢修庫 （詳見圖1（b） 全自動駕駛車輛段總體布局方案） 。

圖2 車輛段停車列檢庫設(shè)計方案

3.3 洗車方案的差異

常規(guī)車輛段洗車時，列車通過人工駕駛的方式通過洗車機(jī)，完成洗車作業(yè)，全自動運行區(qū)的洗車線，洗車時無需配備司機(jī)，信號系統(tǒng)自動接收洗車機(jī)發(fā)來的洗車線狀態(tài)和清洗模式，然后控制車輛以設(shè)定的模式和速度通過洗車機(jī)，完成洗車作業(yè)，避免人工駕駛產(chǎn)生的誤操作，列車自動換端節(jié)省時間，提升洗車效率。

為實現(xiàn)全自動洗車功能，車輛段洗車庫需配置可與信號系統(tǒng)聯(lián)動的全自動駕駛洗車機(jī)。

3.4 試車線功能的差異

常規(guī)車輛段試車線主要對列車的牽引和制動性能進(jìn)行動態(tài)試驗，包括起動、加速、運行、制動狀態(tài)試驗和運行數(shù)據(jù)的檢查、測試，試車時列車需司機(jī)人工駕駛控制。全自動運行區(qū)的試車線，在常規(guī)試車線動態(tài)試驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了對全自動無人駕駛功能的測試，包括列車自動休眠、自動喚醒、自動開門關(guān)門、自動停車、自動換端等。

4 結(jié)語

本文通過全自動駕駛車輛段與常規(guī)車輛段設(shè)計方案的比較分析，以福州全自動駕駛車輛段設(shè)計為例闡明了全自動駕駛車輛段的特點，與常規(guī)工藝設(shè)計相比，全自動駕駛車輛段有以下的改變：

（1） 段內(nèi)進(jìn)行全自動運行區(qū)域與非全自動運行區(qū)的劃分，并用門禁及圍蔽進(jìn)行隔離。

（2） 段內(nèi)增加駕駛模式切換的轉(zhuǎn)換軌。

（3） 停車列檢庫內(nèi)劃分若干個防護(hù)分區(qū)，并用門禁及圍蔽進(jìn)行隔離。

（4） 停車列檢庫增設(shè)通往各防護(hù)分區(qū)的地下通道和出入口。

（5） 停車列檢庫設(shè)置100%的檢查坑。

（6） 增加列車清洗機(jī)與信號系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)全自動洗車。

（7） 門禁系統(tǒng)與信號、供電、車輛控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖。

（8） 試車線增加對全自動無人駕駛功能的測試。

此外，全自動駕駛車輛段還要增強(qiáng)諸多系統(tǒng)，例如，供電系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)等，并能夠?qū)崿F(xiàn)各系統(tǒng)間的聯(lián)動。

[1] 任安萍.淺談我國全自動無人駕駛地鐵的發(fā)展[J].科技視界，2012（25）：207-208.

[2] 城市地鐵列車全自動駕駛最新發(fā)展?fàn)顩r[EB/OL]. （2017-06-15）.http：//www.sohu.com/a/190453667_703060/.

[3] 任菲. 全自動駕駛地鐵車輛檢修基地工藝設(shè)計研究[J]. 科技創(chuàng)新，2016（10）：45.

[4] 郭澤闊. 全自動駕駛車輛段總體布局方案設(shè)計[J]. 都市快軌交通，2017（30）：42-47.

[5] GB 50157-2013，地鐵設(shè)計規(guī)范[S].