地鐵全自動駕駛車輛基地與常規車輛基地工藝設計差異的研究

楊 超

廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東廣州 510010

1 研究背景

地鐵全自動駕駛系統 （fully automatic operation，FAO），是基于現代計算機、通信、控制和系統集成等技術實現列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統，是城市軌道交通自動化等級最高的系統[1]。截止2016年7月，全球37個城市55條線路采用全自動駕駛最小可技術，運營里程達803km，車站848座。預計到2025年全自動駕駛軌道交通線路里程將超過2300km[2]。

近年來，國內越來越多的城市軌道交通線路開始應用全自動駕駛技術，例如，已經開通的北京燕房線、上海10號線、廣州APM線及設計中的南京地鐵7號線、福州地鐵4號線等。

全自動駕駛線路的設計，對車輛基地也提出了新要求，采用全自動駕駛模式設計的車輛基地，有利于最大限度發揮列車無人駕駛功能，減少車輛基地內檢修作業調度時間和人力成本，確保車輛及檢修作業人員安全。本文結合福州全自動駕駛車輛段的設計，對全自動駕駛模式下車輛段工藝設計方案與常規車輛段工藝設計方案進行了比較研究，指出了兩者的差異。

2 全自動駕駛車輛基地概述

車輛基地是保證軌道交通線網正常運營的綜合性基地，車輛基地以車輛段或停車場為主體。全自動駕駛車輛基地，能夠將正線對列車的運營控制權延伸至車輛基地全自動運行區域，既可以滿足常規車輛基地所具備的列車停車、整備、清潔、檢查、定期檢修、調試等一般要求，還能滿足自動洗車、自動“喚醒”待班列車、啟動列車并自動運行至正線等全自動駕駛新要求[3]。

3 全自動駕駛車輛段與常規車輛段工藝設計的差異

3.1 總平面布局的差異

采用全自動駕駛的車輛基地，需進行全自動運行區 （又稱無人區） 和非全自動運行區 （又稱有人區） 的劃分，列車在轉換軌上進行自動駕駛模式與人工駕駛模式的切換后，方能從一個區域行駛至另一個區域。車輛在全自動運行區內，可實現自動休眠、喚醒、準備、自檢、運行、停車、洗車等操作[4]。一般來講，停車列檢庫、洗車庫、牽出線、咽喉區、出入段線等屬于全自動運行區，而檢修庫、鏇輪庫、工程車庫、調機庫等屬于非全自動運行區。全自動運行區與非全自動運行區在出入口位置設置門禁系統，并用圍蔽進行隔離，人員或車輛經授權后方能通過門禁系統。

福州全自動駕駛車輛段定位為本線定修段，設計時采用了全自動駕駛的理念，并與原常規車輛段設計方案進行了比較，如圖1所示，可以看出，常規車輛段總體布局方案雖較好的貫徹了節約用地、節約能源和資源的原則[5]，且滿足布置齊整、緊湊、合理的要求，但沒有區分全自動運行區和非全自動運行區。而全自動駕駛車輛段的總體布局，對段內全自動運行區和非全自動運行區進行了徹底的隔離。車輛段總體布局方案見圖1。

圖1 車輛段總體布局方案

3.2 停車列檢庫設計的差異

停車列檢庫、檢修庫為車輛段的主體，檢修庫屬非全自動運行區，與常規車輛段檢修庫工藝設計相同，停車列檢庫屬全自動運行區，工藝設計差異較大：

（1） 常規停車列檢庫，檢修作業人員在庫內某一位置出發可沿庫內道路到達庫內的任意股道，全自動運行區的停車列檢庫，為保證人員及車輛安全，同時嚴格控制進入停車列檢庫的人員，需在庫內設置防護分區，并用圍蔽和門禁進行隔離。

（2） 常規停車列檢庫，一線兩列位的停車列檢庫庫內檢查坑一般按50%設置，全自動運行區的停車列檢庫，由于庫內防護分區的設置及檢修時間不足，庫內檢查坑按100%設置。

（3） 常規停車列檢庫，檢修作業人員在地面上到達庫內各個位置，全自動運行區的停車列檢庫，檢修作業人員主要通過貫通庫房的地下通道至各防護分區，必要時可通過門禁系統至各區域。地下通道可設置在庫房前中后位置，當設置在中部時，可僅設一條地下通道，但應保證一個分區至少有兩個出入口，地下通道及出入口的數量應根據具體要求確定。

（4） 常規停車列檢庫，庫房長度一般根據工藝設計需求確定，全自動運行區的停車列檢庫，庫房長度除滿足工藝要求外，還應滿足信號的要求，因此庫房長度有所增加。

圖2為常規車輛段停車列檢庫設計方案與福州全自動駕駛車輛段停車列檢庫設計方案的比較，庫房均為一線兩列位布置，每兩股道設為一跨。常規車輛段停車列檢庫庫內一般設置運轉綜合樓，采用50%的柱式檢查坑，庫長設計為280m左右。全自動駕駛車輛段停車列檢庫，庫內每跨設為一個防護分區，采用100%柱式檢查坑，同時設有兩條通往各分區的地下通道，根據本段信號要求，一線兩列位間預留安全距離≥20m，后一列位車尾距車擋安全距離≥15m，導致最終設計的庫長增加20m至300m。同時，根據實際情況，將人員出入較多的運轉綜合樓優化合并至非自動運行區的檢修庫 （詳見圖1（b） 全自動駕駛車輛段總體布局方案） 。

圖2 車輛段停車列檢庫設計方案

3.3 洗車方案的差異

常規車輛段洗車時，列車通過人工駕駛的方式通過洗車機，完成洗車作業，全自動運行區的洗車線，洗車時無需配備司機，信號系統自動接收洗車機發來的洗車線狀態和清洗模式，然后控制車輛以設定的模式和速度通過洗車機，完成洗車作業，避免人工駕駛產生的誤操作，列車自動換端節省時間，提升洗車效率。

為實現全自動洗車功能，車輛段洗車庫需配置可與信號系統聯動的全自動駕駛洗車機。

3.4 試車線功能的差異

常規車輛段試車線主要對列車的牽引和制動性能進行動態試驗，包括起動、加速、運行、制動狀態試驗和運行數據的檢查、測試，試車時列車需司機人工駕駛控制。全自動運行區的試車線，在常規試車線動態試驗內容的基礎上，增加了對全自動無人駕駛功能的測試，包括列車自動休眠、自動喚醒、自動開門關門、自動停車、自動換端等。

4 結語

本文通過全自動駕駛車輛段與常規車輛段設計方案的比較分析，以福州全自動駕駛車輛段設計為例闡明了全自動駕駛車輛段的特點，與常規工藝設計相比，全自動駕駛車輛段有以下的改變：

（1） 段內進行全自動運行區域與非全自動運行區的劃分，并用門禁及圍蔽進行隔離。

（2） 段內增加駕駛模式切換的轉換軌。

（3） 停車列檢庫內劃分若干個防護分區，并用門禁及圍蔽進行隔離。

（4） 停車列檢庫增設通往各防護分區的地下通道和出入口。

（5） 停車列檢庫設置100%的檢查坑。

（6） 增加列車清洗機與信號系統的接口，實現全自動洗車。

（7） 門禁系統與信號、供電、車輛控制系統的聯鎖。

（8） 試車線增加對全自動無人駕駛功能的測試。

此外，全自動駕駛車輛段還要增強諸多系統，例如，供電系統、廣播系統、火災報警系統、視頻監控系統、門禁控制系統等，并能夠實現各系統間的聯動。

[1] 任安萍.淺談我國全自動無人駕駛地鐵的發展[J].科技視界，2012（25）：207-208.

[2] 城市地鐵列車全自動駕駛最新發展狀況[EB/OL]. （2017-06-15）.http：//www.sohu.com/a/190453667_703060/.

[3] 任菲. 全自動駕駛地鐵車輛檢修基地工藝設計研究[J]. 科技創新，2016（10）：45.

[4] 郭澤闊. 全自動駕駛車輛段總體布局方案設計[J]. 都市快軌交通，2017（30）：42-47.

[5] GB 50157-2013，地鐵設計規范[S].