全自動運(yùn)行系統(tǒng)初期運(yùn)營條件偏差分析

郭華軍

摘 要：隨著城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，全自動運(yùn)行線路逐漸成為軌道交通建設(shè)的發(fā)展趨勢，文章分析了城市軌道交通全自動運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)營過程中的全自動駕駛系統(tǒng)的主要技術(shù)原則，提出了全自動運(yùn)行系統(tǒng)和CBTC系統(tǒng)的主要區(qū)別，以期提高城市軌道交通列車自動化水平，推動軌道交通產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

關(guān)鍵詞：全自動運(yùn)行;初期運(yùn)營;條件;偏差

中圖分類號：U284.48 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 全自動駕駛系統(tǒng)的主要技術(shù)原則

1.1 全自動運(yùn)行系統(tǒng)---信號新增功能

正線信號系統(tǒng)具備全自動運(yùn)行功能，具備休眠、喚醒、自動進(jìn)出段/場、自動進(jìn)站停車、自動開關(guān)門，自動發(fā)車，自動折返等自動控制功能。ATS具有調(diào)度自動化功能，ATS能根據(jù)預(yù)定的故障運(yùn)行模式，自動推送多種變通進(jìn)路或運(yùn)行交路，經(jīng)人工確認(rèn)自動控制列車自動運(yùn)行。此外，還能實(shí)現(xiàn)列車到站過沖或欠標(biāo)下的自動對位調(diào)整功能。在車輛網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，或車輛與車載信號設(shè)備通信故障時(shí)，增加蠕動駕駛（CAM）模式應(yīng)急運(yùn)行。

車場信號系統(tǒng)采用與正線一致的基于無線通信的移動閉塞ATC系統(tǒng)，支持車場自動化區(qū)內(nèi)GOA4自動化等級下的列車全自動運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)車、自動洗車等功能。

1.2 全自動運(yùn)行系統(tǒng)---車輛新增功能

全自動運(yùn)行系統(tǒng)將駕駛模式由STO升級為FAO，原本司機(jī)做的事情全部轉(zhuǎn)移到OCC運(yùn)營控制中心來進(jìn)行，因此針對全自動駕駛模式，考慮在車輛設(shè)備故障后能夠遠(yuǎn)程控制或自動降級。車輛可實(shí)現(xiàn)自動喚醒、自檢、自動休眠等功能，列車將相關(guān)狀態(tài)、故障等信息實(shí)時(shí)傳輸給OCC，以使OCC了解列車信息，為列車排查故障及應(yīng)急反應(yīng)提供依據(jù)。列車前端和末尾配有機(jī)械障礙物探測裝置，這種壓力敏感裝置可探測列車兩端的障礙物。一但探測到障礙物，會立即觸發(fā)緊急制動，同時(shí)將信息通過TCMS發(fā)送至OCC。

1.3 全自動運(yùn)行系統(tǒng)---車輛段新增配置

全自動無人駕駛地鐵車輛段分為有人駕駛區(qū)和無人駕駛區(qū)。其中，無人駕駛區(qū)包括運(yùn)用庫及出入段線和咽喉區(qū)、轉(zhuǎn)換軌、牽出線試車線、洗車線等相關(guān)區(qū)域;有人駕駛區(qū)包括大架修線、定/臨修線做輪線、吹掃線、靜調(diào)線、內(nèi)燃機(jī)車線、特種車輛存放線，平板車停放線、材料線、檢修牽出線、存車線等。在人工駕駛區(qū)城設(shè)置有人/無人轉(zhuǎn)換牽出線，進(jìn)而減少調(diào)車作業(yè)干擾，提高車輛的運(yùn)行效率，整個車輛段納入中央ATS系統(tǒng)監(jiān)控，車輛段內(nèi)設(shè)車站級ATS工作站。正常情況下，全自動運(yùn)行區(qū)域由控制中心“車場調(diào)度/計(jì)劃員”工作站控制，非自動運(yùn)行區(qū)城由停車場控制室ATS終端控制。

無人駕駛區(qū)可以完成列車自動出入車輛段/停車場，及休眠，喚程和自動洗車等功能。為了保證檢修安全，嚴(yán)格控制人員進(jìn)入停車列檢區(qū)。因此，停車列檢區(qū)域需要劃分成多個防護(hù)分區(qū)，通常按2-4股道設(shè)置為1個防護(hù)分區(qū)，各防護(hù)分區(qū)入口設(shè)置門禁，當(dāng)門禁被激活時(shí)，該區(qū)域被封鎖，禁止分區(qū)的列車移動，該分區(qū)也不能接、發(fā)車或調(diào)車。

2 全自動運(yùn)行系統(tǒng)和CBTC系統(tǒng)的主要區(qū)別

2.1 運(yùn)營目標(biāo)

相比于常規(guī)CBTC系統(tǒng)，全自動運(yùn)行系統(tǒng)節(jié)省時(shí)間，可以有效縮短行車間隔，提高旅行速度，加速車輛周轉(zhuǎn)。提高運(yùn)營效率，且全自動運(yùn)行系統(tǒng)通過崗位綜合減少定員，有效降低運(yùn)營成本。

2.2 全自動運(yùn)行與CBTC信號系統(tǒng)差異

（1）對比類型：系統(tǒng)架構(gòu)。

（2）對比項(xiàng)：中心設(shè)備配置，車站設(shè)備配置，車輛段、停車場設(shè)備配置，車載設(shè)備配置。

（3）CBTC系統(tǒng)：a.冗余的 ATS 實(shí)時(shí)服務(wù)器及對外接口設(shè)備;行調(diào)工作站。b.配置聯(lián)鎖、ATS、地面 ATP/ATO、DCS、軌道檢測、電源等設(shè)備。c.配置聯(lián)鎖、ATS、DCS、軌道檢測、電源等設(shè)備。d.配置聯(lián)鎖、ATS、DCS、軌道檢測、電源等設(shè)備。

（4）全自動運(yùn)行系統(tǒng)：a.宜設(shè)置備用控制中心，主備中心服務(wù)器及接口設(shè)備應(yīng)熱備冗余;宜增設(shè)車輛監(jiān)控工作站。b.宜增設(shè)車站專用 FEP，與站臺門通信; 設(shè)置站臺開門/關(guān)門按鈕、清客確認(rèn)按鈕及SPKS（含旁路開關(guān)）;正線待避線增設(shè)休眠喚醒應(yīng)答器。c.增設(shè)地面 ATP/ATO 設(shè)備;設(shè)置SPKS（含旁路開關(guān)）;停車列檢庫內(nèi)增設(shè)休眠喚醒應(yīng)答器，車輛段、停車場內(nèi)增設(shè)無源應(yīng)答器;宜增設(shè)車輛網(wǎng)關(guān)。d.增設(shè)休眠喚醒單元;測速及定位系統(tǒng)頭尾冗余;宜增設(shè) PWM 輸出，直接控制車輛牽引制動。

2.3 全自動運(yùn)行與CBTC系統(tǒng)車輛差異

（1）對比類型：系統(tǒng)架構(gòu)。

（2）對比項(xiàng)：a.障礙物和脫軌檢測系統(tǒng)。b.走行部在線檢測系統(tǒng)。c.受電弓檢測系統(tǒng)。d.蓄電池管理系統(tǒng)。e.照明系統(tǒng)。f.司機(jī)室內(nèi)裝設(shè)備。g.司機(jī)臺防護(hù)蓋。h.電氣柜柜門。i.司機(jī)室側(cè)門。j.客室緊急操作裝置。

（3）CBTC系統(tǒng)：a.轉(zhuǎn)向架前端可設(shè)置排障器;人工瞭望并負(fù)責(zé)應(yīng)急處理。b.可設(shè)置走行部在線檢測系統(tǒng);走行部在線檢測系統(tǒng)自成體系，狀態(tài)、故障不上傳。c.可設(shè)置受電弓檢測系統(tǒng);受電弓檢測系統(tǒng)自成體系，狀態(tài)、故障不上傳。d.充電機(jī)進(jìn)行監(jiān)控蓄電池;蓄電池容量滿足應(yīng)急用電 45 分鐘需求。e.照明設(shè)備由司機(jī)手動控制;可設(shè)客室照明亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的智能照明系統(tǒng);前照燈由司機(jī)手動控制。f.配置司機(jī)座椅;配置司機(jī)室后端墻系統(tǒng);司機(jī)室設(shè)有全高結(jié)構(gòu)電氣柜;司機(jī)臺器件操作區(qū)不封閉;司機(jī)室外露電氣件，如左右側(cè)屏等。g.不設(shè)置司機(jī)臺防護(hù)蓋。h.電氣柜柜門可設(shè)有打開報(bào)警提示。i.配置司機(jī)室側(cè)門，便于司機(jī)上下車;司機(jī)室側(cè)門配置手動開關(guān)門操作。j.不配置客室緊急操作裝置。

2.4 全自動運(yùn)行與CBTC綜合監(jiān)控系統(tǒng)差異

2.4.1 對比類型

（1）系統(tǒng)架構(gòu)。

（2）系統(tǒng)功能。

2.4.2 對比項(xiàng)

（1）中心配置。

（2）聯(lián)動功能。

2.4.3 CBTC系統(tǒng)

（1）只有主控中心，無備用中心;無乘客服務(wù)的工作站。

（2）停、送電沒有自動申請;無站臺門故障后與 IMS 的聯(lián)動;車站火災(zāi)聯(lián)動。

2.4.4 全自動運(yùn)行系統(tǒng)

（1）宜增置備用控制中心，主備中心服務(wù)器及接口設(shè)備熱備冗余;宜設(shè)置乘客服務(wù)工作站。

（2）自動接收停電、送電申請;站臺門故障后，自動聯(lián)動 IMS 與 PA 系統(tǒng);增加車站火災(zāi)多系統(tǒng)聯(lián)動。

2.5 全自動運(yùn)行與CBTC通信系統(tǒng)差異

（1）專用電話系統(tǒng)：CBTC系統(tǒng)：中心設(shè)置行車調(diào)度、環(huán)境調(diào)度、防災(zāi)等席位。增加車輛監(jiān)控、乘客服務(wù)設(shè)備。

（2）無線通信系統(tǒng)：CBTC系統(tǒng)：中心設(shè)置行車調(diào)度、環(huán)境調(diào)度、防災(zāi)等席位。增加車輛監(jiān)控、乘客服務(wù)設(shè)備。

（3）視頻監(jiān)視系統(tǒng)：CBTC系統(tǒng)：中心設(shè)置行車調(diào)度、環(huán)境調(diào)度、防災(zāi)等席位。增加車輛監(jiān)控、乘客服務(wù)設(shè)備。

（4）廣播系統(tǒng)：CBTC系統(tǒng)：中心設(shè)置行車調(diào)度、環(huán)境調(diào)度、防災(zāi)等席位。增設(shè)乘客服務(wù)設(shè)備。

2.6 全自動運(yùn)行與CBTC站臺門系統(tǒng)差異

2.6.1 系統(tǒng)架構(gòu)

車門、站臺門間隙探測設(shè)備;CBTC系統(tǒng)：無;全自動運(yùn)行系統(tǒng)：增設(shè)車門與站臺門間隙探測設(shè)備。

2.6.2 系統(tǒng)功能

信號系統(tǒng)對站臺門的控制;CBTC系統(tǒng)：對站臺門的整側(cè)滑動門單元的開、關(guān)門控制。全自動運(yùn)行系統(tǒng)：對站臺門的整側(cè)滑動門單元的開、關(guān)門控制。有故障列車門和站臺門的對位隔離功能;有故障站臺門和列車門的對位隔離功能。

2.7 運(yùn)營組織差別

CBTC系統(tǒng)控制下，行車調(diào)度員負(fù)責(zé)監(jiān)視列車運(yùn)行狀態(tài)，保證按圖行車，在故障情況下，通過調(diào)度命令指揮司機(jī)及相關(guān)專業(yè)人員處理。而全自動駕駛模式下控制中心調(diào)度員可以直接遠(yuǎn)程控制列車運(yùn)行，通過遠(yuǎn)程傳輸與列車內(nèi)乘客直接對話。因此，在全自動運(yùn)行模式下，控制中心的調(diào)度功能增強(qiáng)了，車控室的功能削弱了。運(yùn)營管理人員崗位設(shè)置和定員數(shù)量也與傳統(tǒng)軌道交通有區(qū)別。

第一，在運(yùn)營控制中心設(shè)主控制中心，在車輛段調(diào)度中心設(shè)后備控制中心，互為冗余?？刂浦行脑黾榆囕v檢修調(diào)度和客運(yùn)調(diào)度員。其中車輛檢修調(diào)度員負(fù)責(zé)車輛檢修計(jì)劃安排和調(diào)度工作。客運(yùn)調(diào)度員主要負(fù)責(zé)車站內(nèi)和列車內(nèi)乘客聯(lián)系，站內(nèi)或車內(nèi)信息廣播等工作。

第二，取消正線運(yùn)營司機(jī)，保留車輛段試車司機(jī)和軌道車司機(jī)。

以上參與行車運(yùn)營人員上人員應(yīng)經(jīng)過全自動運(yùn)行系統(tǒng)崗位培訓(xùn)，應(yīng)進(jìn)行車輛故障、火災(zāi)、停電和脫軌等險(xiǎn)情的模擬操作，應(yīng)進(jìn)行全自動運(yùn)行各場景的模擬操作，考核合格后持證上崗。

綜上所述，初期運(yùn)營基本條件評估除應(yīng)按照交通運(yùn)輸部辦公廳關(guān)于印發(fā)《城市軌道交通初期運(yùn)營前安全評估技術(shù)規(guī)范第1部分：地鐵和輕軌》（交辦運(yùn)[2019]17號）的通知完成初期運(yùn)營前安全評估工作外，還需以全自動運(yùn)行場景為指引進(jìn)行現(xiàn)場檢測，驗(yàn)證系統(tǒng)完備性和評估運(yùn)營單位行車及應(yīng)急組織能力。

3 結(jié)語

全自動系統(tǒng)自動控制、優(yōu)化控制等領(lǐng)域的新技術(shù)即將進(jìn)一步提供軌道交通自動程度。全自動駕駛系統(tǒng)作為軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢，其他關(guān)鍵技術(shù)要進(jìn)一步研究，從而提升全自動駕駛系統(tǒng)的安全運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《太原市軌道交通2號線一期工程全自動運(yùn)行場景說明書2020723》.