沈陽軌道交通全自動運行的建設(shè)運營體系需求研究

楊 寧 黃智霆

（沈陽地鐵集團有限公司，遼寧沈陽 110001）

1 系統(tǒng)概況

全自動運行系統(tǒng)（fully automatic operation，F(xiàn)AO）是基于現(xiàn)代計算機、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)[1]。

全自動運行系統(tǒng)通過高度集成化、信息化、智能化列控系統(tǒng)替代司機需要完成的各項工作，其核心設(shè)備系統(tǒng)主要包括全自動運行的行車綜合自動化系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、車輛段系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及車地?zé)o線綜合承載系統(tǒng)。與傳統(tǒng)地鐵運行系統(tǒng)相比，控制中心增加乘客調(diào)和車輛調(diào)，全自動運行區(qū)域增加區(qū)間視頻監(jiān)控和工作人員防護開關(guān)，列車增加車頭攝像頭、乘客緊急呼叫和障礙物檢測等。

2 建設(shè)現(xiàn)狀

2008年7月開通的北京機場線是國內(nèi)首條按照全自動運行等級建設(shè)的線路。機場線車輛由北車長客和龐巴迪聯(lián)合制造，后期有部分車輛部件采用國產(chǎn)，采用阿爾斯通的信號系統(tǒng)。機場線以DTO運營以后司機勞動強度減小，列車的準(zhǔn)點率提高。

全自動駕駛在雨雪天氣需要根據(jù)機場線的運營情況啟動雨雪模式，雨雪模式啟動以后，由于車輛運行速度較低，易造成全線晚點，為避免此種情況發(fā)生，在雨雪天氣應(yīng)轉(zhuǎn)為人工駕駛。

2010年4月開通的上海10號線，線路長36 km，共29站，于2014年8月開始應(yīng)用有人值守的全自動運行。

2017年底開通試運營的北京市軌道交通燕房線全自動運行系統(tǒng)作為國家自主創(chuàng)新示范工程，城市軌道交通協(xié)會以此編制了中國城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)技術(shù)指南，為全自動運行系統(tǒng)建設(shè)和運營提供決策依據(jù)和指導(dǎo)[2]。

3 全自動運行場景的系統(tǒng)優(yōu)化

城市軌道交通自動化等級是向下兼容的，即按GoA4等級建設(shè)的線路可以按GoA2或GoA3模式運營。目前沈陽地鐵設(shè)置的系統(tǒng)/專業(yè)，如信號、通信、綜合監(jiān)控、車輛、停車場/段、站臺門、控制中心等，需要依據(jù)全自動運行場景需求對系統(tǒng)/專業(yè)的功能進行增強/新增。

（1）信號系統(tǒng)。

在全自動運行系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)在沒有司機參與的情況下，根據(jù)運行圖在控制中心的統(tǒng)一控制下實現(xiàn)全自動運營。列車控制自動化的核心升級部分是升級信號系統(tǒng)，主要變化如表1所示。

表1 信號系統(tǒng)升級變化內(nèi)容

（2）車輛系統(tǒng)。

采用全自動運行后，車輛系統(tǒng)由人工監(jiān)控改為由設(shè)備執(zhí)行，為了減少降級模式的可能性，提高可用性，實現(xiàn)無人區(qū)域的障礙物檢測、配合信號系統(tǒng)實現(xiàn)喚醒休眠以及中心對車輛的遠(yuǎn)程控制等功能，車輛系統(tǒng)需要做相關(guān)變化。①新增功能：增加車輛自動喚醒、自檢、自動休眠的功能；增加列車狀態(tài)、故障報警信息上傳功能；增加障礙物檢測和列車脫軌檢測功能；增加低壓系統(tǒng)恢復(fù)供電功能。②增強功能：車輛關(guān)鍵系統(tǒng)具有熱備份能力，各子系統(tǒng)需要冗余；增強火災(zāi)報警功能；增強車門系統(tǒng)功能；增強電磁兼容性；頭車車鉤聯(lián)掛后具有指令傳輸功能；增強列車空轉(zhuǎn)滑行控制與信號系統(tǒng)聯(lián)動；增強廣播系統(tǒng)自動報站、聲音采集、故障檢測記錄的功能；司機室操作臺增加保護罩，后門、間壁增強為可拆卸方式，客室照明增加為具有感應(yīng)光照強度功能照明。

（3）通信系統(tǒng)。

在FAO的理念下，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的CCTV監(jiān)控、乘客與OCC的語音呼叫等功能都得到了加強。如果條件允許，車地?zé)o線傳輸?shù)脑O(shè)計也應(yīng)得到加強。

（4）綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)或集成信號ATS系統(tǒng)均可滿足全自動運行的需求，集成信號ATS系統(tǒng)的行車綜合自動化系統(tǒng)更適合全自動運行系統(tǒng)。

（5）停車場/段。

車輛段、停車場在多個方面應(yīng)考慮配合FAO理念的設(shè)計，需要考慮在無司機確認(rèn)行車的工況下如何確保運維人員的安全，進行人車隔離設(shè)計，如何配合FAO的理念提高場、段內(nèi)的自動化程度等，如全自動洗車的設(shè)計等。

（6）站臺門。

為了保證全自動運行中，列車車門或站臺門滑動門故障狀態(tài)下的隔離和無人區(qū)的邊界防護，站臺門系統(tǒng)需要做如下變化：增加與信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口；端門納入控制范圍內(nèi)；車與站臺門之間增加激光探測裝置。

（7）控制中心。

如果在控制中心內(nèi)增設(shè)乘客調(diào)度、車輛維修調(diào)度等，需優(yōu)化調(diào)整調(diào)度大廳內(nèi)調(diào)度臺的布局，在不改變控制中心調(diào)度大廳規(guī)模的情況下，滿足全自動運行調(diào)度員設(shè)置的需要。

通信系統(tǒng)新增內(nèi)容如表2所示。

表2 通信系統(tǒng)新增內(nèi)容

4 全自動運行場景的運營體系優(yōu)化

全自動運行場景運營的核心理念是根據(jù)列車運行的場景，將司機的駕駛工作車外化、遠(yuǎn)程化、自動化。

（1）行車與運營組織。

在全自動運行系統(tǒng)中，司機的職責(zé)由系統(tǒng)自身或控制中心的運營人員承擔(dān)，因此，通過對司機作業(yè)任務(wù)的分析，將司機作業(yè)任務(wù)逐一分解到各個核心設(shè)備系統(tǒng)和控制中心的調(diào)度人員中。有計劃的列車操作可由系統(tǒng)根據(jù)時間/事件觸發(fā)自動完成；突發(fā)情況可由控制中心進行遠(yuǎn)程監(jiān)控；需要站臺現(xiàn)場確認(rèn)復(fù)雜情況的由站臺人員完成相應(yīng)的操作[3]。因此，既有的運營體系需根據(jù)全自動運行場景進行優(yōu)化。根據(jù)運營場景的需求，中心調(diào)度人員可通過全自動運行系統(tǒng)直接控制列車，并與乘客進行信息交互，指導(dǎo)乘客處理緊急事務(wù)。

（2）運營組織機構(gòu)。

采用全自動運行模式后需在控制中心需增設(shè)乘客調(diào)度、車輛維修調(diào)度等崗位，保障控制中心對全線各類工況的掌控。對運營人員進行崗位輪換及綜合業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷提高其綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平，成立多職能巡查隊伍，以適應(yīng)全自動運行模式的特點。列車上配備多職能隊伍，對正常運營進行巡查，可設(shè)置備用控制中心，將場段的DCC優(yōu)化改造成備用控制中心。

（3）運營管理。

實施全自動運行系統(tǒng)對線路運營管理的影響主要包括控制中心調(diào)度指揮管理、車站日常、應(yīng)急管理、列車運行控制管理等方面。

①控制中心調(diào)度指揮管理?？刂浦行淖鳛榫€路運營的決策中心，當(dāng)需要現(xiàn)場干預(yù)時，控制中心調(diào)度員可要求車站值班員、站臺操作員或多職能巡邏人員提供協(xié)助，并進行現(xiàn)場非正常情況的干預(yù)?？刂浦行母叨燃泄芾?，調(diào)度員分工應(yīng)更加細(xì)化，專業(yè)水平和運營管理要求更高。除行調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、維調(diào)、調(diào)度主任外，增設(shè)乘客調(diào)度、車輛調(diào)度等。

②車站日常管理及應(yīng)急管理。車站設(shè)置的人員主要包括車站值班員、站臺值班員。系統(tǒng)正常運營時，車站及軌旁值班員主要為乘客服務(wù)，須對乘客的要求做出快速反應(yīng)，以確保實現(xiàn)對乘客的高質(zhì)量的服務(wù)。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障降級運行時，車站及站臺值班員必須配合控制中心調(diào)度員處理故障。

③列車運行控制管理。在GoA3級條件下，列車采用DTO運行模式，列車應(yīng)配置巡查人員處理日常乘客事務(wù)及列車應(yīng)急操作。GoA4級條件下，列車采用UTO運行模式，列車可不配置工作人員。系統(tǒng)設(shè)置降級功能，為了提高系統(tǒng)安全可靠性，全自動運行系統(tǒng)的降級模式涵蓋GoA0～GoA2級。建議運營初期仍保留司機配置，待運營經(jīng)驗成熟后適當(dāng)減少司機配置。

5 結(jié)語

目前在國內(nèi)按照UTO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的已開通線路較少，可借鑒的運營管理模式的經(jīng)驗不多。全自動運行系統(tǒng)具備高度統(tǒng)籌、集中指揮與協(xié)調(diào)等運營特點，運營理念與有人駕駛線路區(qū)別較大。沈陽地鐵可根據(jù)建設(shè)時序，選擇客流量相對較小的線路，在建設(shè)規(guī)劃階段對運作模式、規(guī)章制度、業(yè)務(wù)流程等運營管理模式進行重點研究，以指導(dǎo)后期線路的建設(shè)。