全自動運行系統的運行模式分析

摘 要：全自動運行系統由于其安全可靠、靈活運營及節能減排等方面的優勢，已成為軌道交通運行控制系統的發展方向。本文從設計原則著手，對列車全自動運行系統下的運行模式進行了梳理。指出了全自動運行模式的分類，并整合了其自動化水平、功能職責劃分和場景實現操作，總結了基于全自動運行模式的系統優勢。

關鍵詞：全自動運行系統；運行模式；DTO；UTO

中圖分類號：U284.48 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）05-0178-03

Analysis of Operation Mode of Fully Automatic Running System

ZHANG Yunyun

（Shenzhen Metro Group Co.，Ltd.，Shenzhen 518026，China）

Abstract：The advantages of automatic operation system，such as safety，reliability，flexible operation，energy saving and emission reduction，have become the development direction of rail transit operation control system. This article starts with the design principle and sorts out the operating mode under the fully automatic train running system. Pointed out the classification of automatic operation mode，and integrated its automation level，function division of duties and scene realization operation，and summarized the advantages of the system based on fully automatic operation mode.

Keywords：fully automatic operation system；operation mode；DTO；UTO

1 全自動運行系統

自21世紀以來，隨著城軌系統快速發展、城市現代化進程加快，交通堵塞問題已經成為制約城市發展的重要因素之一。而城軌系統具有大運量、高效率等優勢，可實現客流集中和大規模的出行，成為了緩解交通堵塞的最佳解決方案。隨后，為提升城軌系統的運營服務質量，全自動運行系統（Fully Automatic Operation，FAO）應運而生。

全自動運行系統是指以自動化實現系統功能取代列車駕駛員的人為操作，系統通常具備列車自動喚醒、啟動和休眠、自動出入停車場、自動清洗、自動行駛、自動啟停車、自動開關車門等功能，提高了軌道交通的整體自動化水平，可實現列車最佳化運行[1-4]。2017年底，北京燕房線作為國內首個自主化全自動運行系統線路，實現了“中國自主”的全自動運行[5]。目前，全自動運行系統已加入城軌競標行列，北京地鐵新線未來將全部實現“自主化”運行。

由于全自動運行較人工駕駛和半自動運行在運行模式上有很大區別，所以針對全自動運行系統運行模式的研究至關重要。本文將從全自動運行模式的設計原則、特點及其優勢等方面進行介紹。

2 全自動運行模式設計原則

在列控系統中，各運行系統區別的本質是其運行模式的不同。全自動運行模式（Fully-Automatic Train Operating Mode，FAM）是全自動運行系統下的操作模式。該模式在設計上采用的是向下兼容的設計原則，即全自動運行模式在人為操作鑰匙或故障時可降級為非自動運行模式。如圖1所示，全自動運行模式在正常運行中可被遠程喚醒，并在列車回庫后被遠程控制進行休眠。同時，在網絡故障時，全自動運行會轉為蠕動模式（Creep Automatic Model，CAM）。除此之外，在人為操作或者系統發生故障降級時，系統可由全自動運行模式轉為編碼人工駕駛模式（CM），并在人工升級情況下繼續轉為全自動運行模式。另外，系統可由編碼人工駕駛模式升級為自動駕駛模式（AM）后再次人工升級為自動運行模式。除此之外，編碼人工駕駛模式也可人工降級為受限人工駕駛模式（RM）。

全自動運行模式可實現駕駛模式的向下兼并，運行模式的靈活選擇，在系統故障情況下仍能降級安全運行。因此，該系統運行模式可使系統靈活運營。

3 全自動運行模式分類及其對比

全自動運行模式分為有人值守的列車自動運行（Driv erless Train Operation，DTO）和無人值守的列車自動運行（Unattended Train Operation，UTO）。兩種運行模式均在無需乘務人員參與的情況下進行列車全自動運行，其系統與人員功能劃分一致。但是，較DTO而言，UTO具有更高的全自動運行等級，該運行模式無需任何車上乘務人員的協助，所有的功能均由系統和地面控制人員操作處理。本文將從自動化水平、功能職責劃分以及不同場景下對應的系統操作等方面對DTO和UTO進行對比分析。

3.1 DTO和UTO的自動化水平對比

根據國際公共交通協會（UITP）標準，DTO與UTO兩種運行模式所對應的列車運行自動化水平如表1所示。兩者均可自動實現行駛中調整列車和列車停車等功能。但是在關閉車門和列車在干擾事件下運行時，DTO需要車上乘務員的幫助來完成該功能。其中的干擾事件主要指屏蔽門夾人、煙火報警以及車門與屏蔽門故障對位等情況。由此看來，UTO可自動實現所有的列車運行功能。

3.2 DTO與UTO的功能職責劃分

根據IEC62267-2009[6]標準，DTO與UTO運行模式下系統和運營人員的功能職責如表2所示。

由表2可知，在列車的安全運行、駕駛與軌道監控等方面，DTO與UTO均采用系統實現此類功能。在監控乘客乘降、列車運行以及緊急事件等功能實現方面，DTO的部分功能可在人工操作下或系統操作下實現，但是此類操作由于DTO的系統特點建議由人工來完成；而UTO除乘客乘降監控可由控制中心控制外均采用系統執行各種功能操作。

全自動運行模式減少了列車和地面的運營人員，降低了人為誤操作帶來的風險，優化了車上的人力資源配置，提升了系統的運輸能力。因此，全自動運行模式的應用在城軌交通中發揮了至關重要的作用。

3.3 場景操作對比

列車全自動運行模式可實現列車運行過程中的上電、喚醒、休眠及停車等正常場景。

除此之外，該模式還具有針對車輛火災、雨雪模式等場景的解決方案。針對不同場景，DTO與UTO的操作如表3所示。

由此可知，DTO與UTO均可自動執行不同場景下的操作。較UTO而言，DTO針對喚醒、休眠、站臺發車、車門監督、雨雪模式和車輛火災等場景可采用人工操作，實現方式更加靈活。

4 基于全自動運行模式的系統優勢

基于全自動運行模式的列車運行系統可由設備完成不同操作場景下原司機操作的各項任務，實現了列車控制、系統聯動監測、故障管理和乘客監督管理等所有功能，保證了列車安全、可靠地運行。

相比于非自動運行系統，全自動運行系統在DTO和UTO的基礎上取得的進展為：

（1）減少人為操作，提高自動化程度，提高準點率，從而提升了城軌運營安全性與高效性。

（2）達到高頻率行車，縮短了乘客等待時間，從而提高了服務水平。

（3）優化行車組織與計劃，實現了更大的行車靈活性，從而符合了客流變化需求。

（4）節約了人力資源，降低了運行成本。

全自動運行系統不僅提升技術裝備的自動化水平，也全面提升了軌道交通技術水平和運營方式，提高了整個軌道交通控制設備的RAMS等級，以保障在無人監控情況下的高安全、高可靠、高度自動化運行。

5 結 論

本文介紹了全自動運行系統的產生背景，闡述了該系統運行模式的設計原則，并從自動化水平、功能職責劃分以及場景實現三方面對DTO和UTO這兩大運行模式進行了對比。最后，本文還對基于全自動運行模式的系統優勢進行了梳理。由于DTO與UTO在工程實現方面區別不大，將兩者統一為一項最優的運行模式解決方案有待研究，以提升城軌全自動運行系統的一致性及可拓展性。

參考文獻：

[1] 肖衍，蘇立勇.全自動駕駛信號系統功能需求分析 [J].鐵道通信信號，2014，50（12）：39-42.

[2] I.S.EN 62290-1-2014. Railway Applications-Urban Guided Transport Management And Command/control Systems-Part 1：System Principles And Fundamental Concepts [S]. Verband Deutscher Elektrotechniker，2014.

[3] IEC 62290-2：2011.Railway Applications-Urban Guided Transport Management And Command/control Systems-Part 2：Functional Requirements Specification [S]. IX-IEC，2011.

[4] 肖衍，蘇立勇.軌道交通全自動駕駛系統集成技術研究 [J].中國鐵路，2015（5）：109-113.

[5] 北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室.國內首條“無人駕駛”地鐵燕房線將試車 [J].智能建筑與智慧城市，2017（5）：11.

[6] IEC 62267-2009.Railway applications. Automated urban guided transport （AUGT）：Safety requirements [S].IX-IEC，2009.

作者簡介：張赟昀（1987.10-），女，內蒙古烏蘭察布人，工程師，本科。研究方向：城市軌道交通信號。