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    全自動(dòng)運(yùn)行地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

    2020-05-08 08:28:20劉迪
    科技與創(chuàng)新 2020年8期
    關(guān)鍵詞:洗車機(jī)洗車車輛段

    劉迪

    全自動(dòng)運(yùn)行地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

    劉迪

    (北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司,北京 100037)

    隨著全國(guó)各個(gè)城市地鐵線路建設(shè)數(shù)量的增多以及智慧地鐵、智慧城市的不斷發(fā)展,目前按照全自動(dòng)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)建造的地鐵線路越來(lái)越多。全自動(dòng)運(yùn)行模式可以實(shí)現(xiàn)地鐵列車無(wú)人值守下的自動(dòng)運(yùn)行,從而提升自動(dòng)化程度、系統(tǒng)安全性、可靠性和運(yùn)行組織靈活性。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)給地鐵車輛段的設(shè)計(jì)提出了新的要求,對(duì)比傳統(tǒng)有人駕駛的車輛段需要新增加滿足全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的需求,對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

    地鐵;車輛段;全自動(dòng)運(yùn)行;自動(dòng)化程度

    1 全自動(dòng)運(yùn)行模式特點(diǎn)

    全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵列車可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒、自動(dòng)出庫(kù)運(yùn)行、自動(dòng)退出正線運(yùn)行、自動(dòng)休眠,正常狀態(tài)下無(wú)需人為進(jìn)行操作,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的全自動(dòng)運(yùn)行。全自動(dòng)運(yùn)行車輛段主要由全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、廠前區(qū)等組成。由于地鐵車輛段是地鐵車輛停放、運(yùn)用、檢修、辦公的場(chǎng)所,各類運(yùn)營(yíng)及檢修工作人員較多,在全自動(dòng)運(yùn)行模式下,為保證安全及系統(tǒng)功能,車輛段需要進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行區(qū)及非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的分隔,在自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的建筑單體也需要針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)。

    2 車輛段總平面設(shè)計(jì)分析

    由于車輛在全自動(dòng)運(yùn)行模式與非全自動(dòng)運(yùn)行模式條件下?tīng)顟B(tài)不同,為保證車輛段內(nèi)地鐵車輛的全自動(dòng)運(yùn)行的安全可靠,正常情況下工作人員不得隨便進(jìn)入車輛全自動(dòng)運(yùn)行的區(qū)域內(nèi),地鐵車輛段內(nèi)需劃分全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、廠前辦公生活區(qū)。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)包括停車列檢庫(kù)、洗車庫(kù)、出入段線,非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)包括聯(lián)合檢修庫(kù)、工程車庫(kù)、試車線,廠前辦公生活區(qū)包括綜合辦公樓以及換熱站、水處理站、變電所等生產(chǎn)生活配套施設(shè)。

    全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)及廠前區(qū)形成物理隔離,有效防止人員隨意進(jìn)出全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域,保障全自動(dòng)運(yùn)行的安全可靠。由于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)是檢修車的區(qū)域,需要人工檢修維護(hù)并調(diào)車作業(yè),進(jìn)入到這一區(qū)域的列車需要進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換,由全自動(dòng)運(yùn)行模式調(diào)整為人工駕駛模式,車輛段總平面中還需布置一處模式轉(zhuǎn)換軌,列車運(yùn)行到轉(zhuǎn)換軌處進(jìn)行全自動(dòng)與非全自動(dòng)的模式轉(zhuǎn)換。

    車輛從全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)至非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)流程:車輛從全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)自動(dòng)運(yùn)行至自動(dòng)、非自動(dòng)轉(zhuǎn)換軌處,司機(jī)在此處登車駕駛至目標(biāo)庫(kù)。

    車輛從非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)至全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)流程:司機(jī)駕駛車輛從非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行至自動(dòng)、非自動(dòng)轉(zhuǎn)換軌處,司機(jī)在此處下車,給車載信號(hào)發(fā)送命令,車輛自動(dòng)運(yùn)行至全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的目標(biāo)股道。

    為保障人員安全,車輛段內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)之間、軌行區(qū)與人行區(qū)之間用欄桿隔離,并在欄桿的出入口處設(shè)置門禁系統(tǒng)。車輛段總平面如圖1所示。

    圖1 車輛段總平面圖

    3 運(yùn)用庫(kù)設(shè)計(jì)分析

    運(yùn)用庫(kù)一般由停車列檢庫(kù)及洗車庫(kù)所組成。停車列檢庫(kù)主要承擔(dān)車輛的停放、運(yùn)用、整備作業(yè)、內(nèi)部清掃及定期消毒等工作。

    全自動(dòng)運(yùn)行模式停車列檢庫(kù)的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下。

    全自動(dòng)運(yùn)行模式下的停車列檢庫(kù)為便于人員進(jìn)入庫(kù)區(qū)內(nèi)不影響大部分列車的自動(dòng)回庫(kù)及出庫(kù),在庫(kù)內(nèi)每2股道(或3股道)作為一個(gè)分區(qū),分區(qū)之間通過(guò)欄桿隔開(kāi)。停車列檢庫(kù)兩列位中間平交道處設(shè)置地下走廊,每個(gè)分區(qū)設(shè)置下走廊的樓梯,在走廊處樓梯口設(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng)。在庫(kù)后設(shè)欄桿并在欄桿門處設(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng)。

    根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)信號(hào)的要求,考慮到全自動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)休眠、自動(dòng)喚醒的功能,每股道兩列位的停車列檢庫(kù)中,前一列位為車頭距庫(kù)外平交道距離大于等于18 m,兩列位之間的距離大于等于20 m,后一列位車尾距車擋距離大于等于12 m(按5 km/h可碰撞車檔考慮)。所以停車列檢庫(kù)的庫(kù)長(zhǎng)往往比正常設(shè)計(jì)的庫(kù)長(zhǎng)要長(zhǎng)20 m左右,并且為方便在庫(kù)內(nèi)進(jìn)行列檢作業(yè),減少調(diào)車工作,停車列檢庫(kù)會(huì)由傳統(tǒng)設(shè)置一半列位的列檢檢查坑調(diào)整為設(shè)計(jì)成全部列位均為列檢檢查坑的形式。

    全自動(dòng)庫(kù)區(qū)庫(kù)門的開(kāi)關(guān)與信號(hào)聯(lián)鎖。由于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)列車上線運(yùn)行均為自動(dòng)喚醒、自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行,無(wú)人參與駕駛,出庫(kù)前信號(hào)系統(tǒng)需發(fā)送信號(hào)開(kāi)門指令給庫(kù)門,庫(kù)門自動(dòng)打開(kāi),完成列車自動(dòng)出庫(kù)。同理,車輛回庫(kù)后大門就能自動(dòng)關(guān)閉。

    全自動(dòng)運(yùn)行車輛段內(nèi)的人員防護(hù)系統(tǒng)主要由停車列檢庫(kù)人員防護(hù)、自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)防護(hù)組成。停車列檢庫(kù)內(nèi)的人員防護(hù)又分為分區(qū)人員防護(hù)及上車頂平臺(tái)人員防護(hù),無(wú)論是否是全自動(dòng)運(yùn)行車輛段,上車頂平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)是比較成熟的系統(tǒng),已有車輛段在運(yùn)行;自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)防護(hù)主要在分區(qū)之間欄桿門處安裝檢修安全智能管控系統(tǒng),限制人員進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。

    在全自動(dòng)運(yùn)行的車輛段內(nèi),停車列檢庫(kù)和洗車庫(kù)設(shè)于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。停車列檢庫(kù)每2股道或3股道設(shè)為1個(gè)物理分區(qū),分區(qū)之間通過(guò)庫(kù)后通道及中通道處貫通全庫(kù)的地下走廊可將各個(gè)分區(qū)聯(lián)系起來(lái),并在庫(kù)后平交道處及地下走廊的樓梯口處設(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng),控制人員的進(jìn)出。清掃、列檢或司機(jī)等人員可通過(guò)庫(kù)中的地下走廊及庫(kù)后平交道,經(jīng)過(guò)檢修安全智能管控系統(tǒng)的許可進(jìn)入目標(biāo)分區(qū)。進(jìn)入停車列檢各區(qū)人員有清掃人員、列檢人員、司機(jī)。針對(duì)不同性質(zhì)的人員進(jìn)入停車列檢區(qū)的授權(quán)級(jí)別不同。

    地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護(hù)如圖2所示。

    圖2 地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護(hù)

    列檢原則如下:①晚上列車結(jié)束運(yùn)營(yíng)后回庫(kù)進(jìn)行列檢。②白天回庫(kù)列車可利用空窗期進(jìn)行列檢,列檢時(shí)所在分區(qū)應(yīng)做好人員的安全防護(hù)工作。③退出運(yùn)行的車輛返回停車列檢庫(kù)需要列檢的,集中在一個(gè)防護(hù)分區(qū)中進(jìn)行停放。在一個(gè)防護(hù)分區(qū)停滿后,再停入下一個(gè)防護(hù)分區(qū)。停滿后的防護(hù)分區(qū),列檢人員從調(diào)度中心獲得授權(quán)后,方可到目標(biāo)區(qū)列檢作業(yè)。

    清掃或列檢人員進(jìn)入停車列檢庫(kù)流程如下:①行調(diào)人員確定列車停穩(wěn)休眠后通知清掃或列檢人員進(jìn)行清掃或列檢作業(yè);②清掃或列檢人員在運(yùn)轉(zhuǎn)值班室登記;③運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員控制SPKS開(kāi)關(guān),將SPKS開(kāi)關(guān)置于防護(hù)位;④運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員聯(lián)系控制中心電調(diào)人員進(jìn)行牽引供電系統(tǒng)的斷電操作;⑤清掃或列檢人員申領(lǐng)門禁卡;⑥清掃或列檢人員通過(guò)庫(kù)前地下檢修通道刷門禁卡進(jìn)入相應(yīng)的停車列檢庫(kù)區(qū)域;⑦清掃或列檢人員完成相應(yīng)作業(yè)后退出停車列檢庫(kù)分區(qū); ⑧清掃或列檢人員把門禁卡退還至運(yùn)轉(zhuǎn)值班室;⑨運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員確認(rèn)所有人員退出停車列檢庫(kù)分區(qū);⑩恢復(fù)SPKS開(kāi)關(guān)復(fù)位;?通知電調(diào)恢復(fù)供電。

    發(fā)車前司機(jī)進(jìn)入停車列檢庫(kù)流程(降級(jí)模式或初期需要司機(jī)監(jiān)控模式下)為:①司機(jī)向運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員申請(qǐng)進(jìn)入停車列檢庫(kù);②運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員操作SPKS開(kāi)關(guān)關(guān)閉;③司機(jī)領(lǐng)取門禁卡,司機(jī)門禁卡與其他人員所持門禁卡分為兩類,區(qū)別分發(fā);④司機(jī)從地下通道刷門禁卡進(jìn)入停車列檢庫(kù)內(nèi);⑤司機(jī)上車向值班員通過(guò)TETRA匯報(bào)已經(jīng)到位后,值班員將SPKS開(kāi)關(guān)復(fù)位;⑥司機(jī)啟動(dòng)列車。

    洗車庫(kù)納入到全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域。洗車庫(kù)由于是經(jīng)常性且規(guī)律性的作業(yè)工作,并且由機(jī)器自動(dòng)洗車。在全自動(dòng)運(yùn)行車輛段中,一般設(shè)置在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi),納入全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域管理,減少全自動(dòng)與非自動(dòng)區(qū)的模式轉(zhuǎn)換,降低調(diào)車作業(yè)量,有利于保證洗車作業(yè)效率。洗車庫(kù)輔助間人員通向洗車主庫(kù)的入口設(shè)置門禁系統(tǒng)。

    洗車庫(kù)控制室配備一名負(fù)責(zé)監(jiān)控洗車機(jī)的值班人員,此人員通過(guò)車輛段非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域與自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的門禁系統(tǒng)進(jìn)入到自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域里,自行進(jìn)入到洗車機(jī)的控制室。

    洗車機(jī)作業(yè)流程如下:①人工為洗車機(jī)上電,洗車機(jī)檢查正常后,開(kāi)始向聯(lián)鎖匯報(bào)準(zhǔn)備就緒;②洗車機(jī)就緒信號(hào)準(zhǔn)備就緒后,發(fā)送高電平信號(hào)給聯(lián)鎖,直到列車進(jìn)入洗車庫(kù)并被洗車機(jī)檢測(cè)到,洗車機(jī)開(kāi)始輸出低電平;③聯(lián)鎖將洗車機(jī)各種狀態(tài)發(fā)送給TIAS;④由信號(hào)樓設(shè)定頭碼,辦理進(jìn)路;⑤洗車機(jī)準(zhǔn)備就緒狀態(tài)下,列車運(yùn)行至洗車機(jī)前停車(利用牽出線排列向洗車線的進(jìn)路);⑥車載VOBC向CI發(fā)送洗車請(qǐng)求;⑦CI轉(zhuǎn)發(fā)車載VOBC洗車請(qǐng)求給洗車機(jī);⑧洗車機(jī)向CI回復(fù)請(qǐng)求確認(rèn);⑨CI收到請(qǐng)求確認(rèn)后,向車載VOBC發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)信息;⑩車載VOBC接收到請(qǐng)求確認(rèn)信息后向車輛TCMS發(fā)送網(wǎng)絡(luò)洗車工況,信號(hào)發(fā)牽引命令;?車輛控制列車恒速運(yùn)行(車速3~5 km/h),運(yùn)行至前端洗位停車;?車載VOBC通過(guò)聯(lián)鎖向洗車機(jī)發(fā)送前端洗位停穩(wěn)信息;?洗車機(jī)收到前端洗位停穩(wěn),執(zhí)行前端洗車完畢后,通過(guò)聯(lián)鎖向車載VOBC發(fā)送前端洗車完成移動(dòng)指令;?車載VOBC收到移動(dòng)指令后繼續(xù)向前運(yùn)行至后端洗位,停車; ?車載VOBC通過(guò)聯(lián)鎖向洗車機(jī)發(fā)送后端洗位停穩(wěn)信息;?洗車機(jī)收到停穩(wěn)指令,執(zhí)行后端洗車完畢后,通過(guò)聯(lián)鎖向車載VOBC發(fā)送移動(dòng)指令,車載信號(hào)收到移動(dòng)指令后繼續(xù)向前移動(dòng)至折返軌區(qū)段停穩(wěn),車載VOBC退出洗車工況,車載VOBC不再向TCMS發(fā)送網(wǎng)絡(luò)洗車模式;?退出洗車工況后,完成折返換端,列車?yán)^續(xù)以FAM模式運(yùn)行,根據(jù)信號(hào)駛離洗車庫(kù),信號(hào)開(kāi)放應(yīng)檢查洗車機(jī)歸位至限界處; ?列車處于洗車工況時(shí),車載VOBC將洗車工況信息發(fā)送給TIAS。

    其中,TIAS為行車綜合控制自動(dòng)化系統(tǒng),VOBC為車載控制器,CI為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng),TCMS為列車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),MVB為多功能車輛總線,F(xiàn)AM為全自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式。

    4 結(jié)語(yǔ)

    近些年隨著地鐵車輛技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)化水平的不斷提高,全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵線路建設(shè)逐漸增多,全自動(dòng)運(yùn)行模式延伸至車輛段是實(shí)現(xiàn)最高等級(jí)全自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)之一,也是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行諸多優(yōu)勢(shì)的重要方面。通過(guò)分析全自動(dòng)運(yùn)行方式下車輛段需要實(shí)現(xiàn)的一系列自動(dòng)化作業(yè),探討全自動(dòng)運(yùn)行車輛段的功能需求,為全自動(dòng)運(yùn)行車輛段的設(shè)計(jì)提供頂層目標(biāo)和總體思路。由于目前的技術(shù)處在發(fā)展過(guò)程中,在今后對(duì)于車輛段設(shè)計(jì)的要求還會(huì)不斷地變化,設(shè)計(jì)的功能、需求及方案也要隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展而不斷完善。

    [1]蔡于.城市軌道交通實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的若干問(wèn)題研究[J].城市軌道交通研究,2012(5):15-17.

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    U231.94

    A

    10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.020

    2095-6835(2020)08-0053-02

    〔編輯:王霞〕

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