廣州地鐵APM線無人駕駛運營模式分析

張立杰

張立杰:廣州地鐵設計研究院有限公司 工程師 510010 廣州

廣州市珠江新城旅客自動輸送系統(Autometed People Mover system以下簡稱APM)，線路全長3.94 km，全部采用地下線路，共設9個車站、1個地下控制中心和1個地下車場，已經于2010年11月正式投入運營。APM線是國內第一條無人駕駛的全自動化城市軌道交通運輸系統，不僅列車運行采用全自動無人駕駛模式，而且車站也實現無人值守。作為線路運營控制指揮中樞的信號系統，為適應APM的工程特點和功能定位，滿足列車無人駕駛、車站無人值守、高密度、靈活編組等運營要求，其系統運營模式以及與相關系統的接口等方面，均有特別之處，下面進行分析。

1 無人駕駛運營模式

目前，國內軌道交通信號系統一般采用有司機的自動運行模式，在列車的運行過程中如啟動、開門和關門時需進行必要的人工干預。而APM信號系統正線和停車線均采用無司機的無人駕駛模式，其運營模式與傳統的控制方式相比有了較大變化。現從列車運行方式、列車運行過程和故障管理等3方面，系統地介紹APM線無人駕駛運營模式。

1.1 列車運行方式

1.1.1 正常駕駛模式

正線正常模式下，列車的運行、制動、停站以及車門/屏蔽門的開關都為全自動。僅僅在發生故障而無法采用無人駕駛，或故障列車由救援列車實施救援的情況下，才采用人工駕駛模式。

停車線及洗車線也采用無人駕駛模式，車列在進入停車線及洗車線時，系統應根據線路的實際情況計算運行速度，而離開時沒有速度限制。

1.1.2 非正常駕駛模式

1．ATP監督下的人工駕駛模式。列車的監控、運行、制動及開關車門/屏蔽門由駕駛員操作。其中，車門/屏蔽門的開關需實現聯動功能。

2．無ATP保護固定限速下的人工駕駛模式。列車的監控、運行、制動及開關車門由駕駛員操作，駕駛員根據軌旁信號機和控制中心調度員的指令駕駛列車，負責列車運行的安全。

1.1.3 正線停車

由于APM車場建于地下，在保證安全運營的情況下，可以考慮在夜間正線列車服務結束之后，將列車停在正線的車站或者區間線路上。正線停車可以減少停車場面積，節約投資。同時夜間停在正線的列車，在早上開始服務之前，調度員可安排它們作為最早投入服務的列車，在運營之前檢查線路，可以提高服務水平。但是，正線停車必須符合以下2個原則:①停在正線的列車必須是無故障的，可以次日直接投入運營;②如果夜間正線維修需要工程車從車場開出，停在正線的列車所占車位必須保證工程車可以到達正線的各個地點。

1.2 列車運行過程

每天運營前，控制中心自動喚醒列車，列車采用ATP監督下的人工駕駛模式進行正線巡道，巡道無異常后，該列車轉換為無人駕駛模式投入運營，同時其他列車根據時間表自動投入運營。正常情況下，列車采用無人駕駛模式。

在車場經過維修或車載ATC系統斷電再上電的列車，在投入載客運營前，需要經過初始化和啟程測試。啟程測試正常后，列車自動投入運營。啟程測試未通過的列車需要人工駕駛回車場進行檢查維修，直至測試通過后才可以進入正線。正常運營模式中，信號系統與屏蔽門實現聯動。列車運行過程如圖1所示。

圖1 列車運行過程流程圖

1.3 故障管理

1．通知乘客和工作人員。為避免出現混亂局面，通過廣播、PIDS等系統通知并確保乘客安全，通過無線通信設備通知多職能巡查隊和維修人員，以便及時趕往故障發生地。

2．采用降級模式。如果重新配置的操作不能建立正常的運營條件，必須采用降級模式，主要包括如下內容:①實行臨時運營服務、臨時單線運營服務和擺渡模式;②采用列車人工駕駛模式;③列車救援及乘客疏散。

通過調度員工作站能夠對在線列車運行狀態、命令執行情況及系統設備狀態等進行監視。當列車運行或信號設備發生異常時，有關信息將在行調工作站上給出報警及故障源提示。列車救援及乘客疏散的處理流程如圖2所示。

3．維修介入。由控制中心(OCC)值班主任決定是否需要維修介入，以及介入的時間和方式。維修班組按照規定的程序進行操作。維修結束后，維修小組和運營方將同時宣布故障已經排除及設備運轉正常，其目的是為了證明列車可以重新投入正常運營。

圖2 列車救援及乘客疏散的處理流程

4．線路重新初始化。初始化區域由智能標簽讀取器和位標組成，在列車由于某種原因停在區間時，列車可采用人工駕駛模式通過初始化區域，此時系統就可以知道列車的位置、列車號、列車編組等信息，進而可以重新恢復到無人駕駛模式。

5．恢復正常運營。維修介入以后，正常運營的恢復應基于運營命令，由ATS修改和載入運營計劃，通知乘客和工作人員，乘客信息系統顯示新的時刻表。所有事件都保存在數據庫中。

2 無人駕駛線路與常規線路運營模式對比分析

無人駕駛線路與常規線路相比，其運營模式發生較大的變化，即由司機參與的列車運行控制功能變為全部由信號系統自動控制，或者由OCC調度員集中監控，其對比分析詳見表1。

表1 無人駕駛線路與常規線路運營模式對比分析

3 信號系統與相關系統的接口設計

由于無人駕駛線路取消了司機在列車運行過程中的參與，因此為了保障系統安全、可靠運行，其信號系統與相關系統的接口設計也做出了相應調整。

APM信號系統采用集中式結構，正線和車場劃為一個區域。正線為無人駕駛區，車-地通信采用漏纜;車場分無人駕駛區和人工駕駛區，車-地通信采用漏纜和軌道電路2種方式。

基于列車無人駕駛、站內無人值守的特點，在控制中心行調控制臺上設置了全系統緊急停車按鈕。該按鈕與信號ATP系統和牽引供電系統聯動，在出現危及列車運行或人員安全的緊急情況下，行調人員按下此按鈕，可使全線供電軌停電，列車停車。

在無人駕駛系統中，信號系統與屏蔽門系統之間的接口是保證乘客、行車安全和列車正點運行的關鍵接口之一。與常規地鐵線路相比，在它們之間的接口設計中，增加了信息交換的內容，適當延伸信號系統對屏蔽門的監控深度，使得運營控制中心行車調度人員能夠對車站單個屏蔽門進行有效地監控。信號系統與屏蔽門系統的接口界面及信息內容如圖3所示。

圖3 信號系統與屏蔽門系統的接口界面示意圖

4 結論

廣州地鐵APM線無人駕駛線路由于徹底取消了司機對列車運行過程的干預和控制，其運營模式與常規有人駕駛線路相比，在列車運行方式、列車運行過程和故障管理等方面均發生了較大的變化，強化了信號系統與行車相關專業的自動控制和控制中心調度員的集中監控功能。APM線自2010年開通運營以來，運行安全、可靠。實踐證明，APM線無人駕駛線路運營模式的系統設計是可行的、完備的，可以為國內無人駕駛線路的信號系統設計提供參考。

［1］北京城建設計研究院總院.地鐵設計規范GB50157－2003［S］，北京:中國計劃出版社，2003.

［2］廣州市地下鐵道設計研究院．廣州市珠江新城核心區市政交通項目旅客自動輸送系統信號系統初步設計［R］．廣州，2007．

［3］廣州市地下鐵道總公司．廣州市珠江新城核心區市政交通項目旅客自動輸送系統車輛采購合同［R］．廣州，2007．

［4］龐巴迪(BOMBARDIER)公司．廣州市珠江新城核心區市政交通項目旅客自動輸送系統信號系統設計文件［R］．廣州，2007．