城市軌道交通全自動運行系統應用研究

謝正媛　李月

摘要：近年來全自動運行地鐵在全球軌道交通領域日漸升溫，國內外城市都已引入無人駕駛地鐵，目前運行情況良好。本文從信號系統、車輛系統、車輛段配置等幾個方面對全自動駕駛系統的主要技術原則進行分析，總結全自動駕駛系統與常規軌道交通的區別，提出全自動系統的作業人員增減建議。

關鍵詞：城市軌道交通；全自動運行；崗位設計

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0053-02

1 全自動運行系統應用

截止2016年7月，全球已建成6條無人自動駕駛的軌道交通線路，共789km。上海地鐵10號線于2010年開通，目前由DTO模式逐步向UTO模式過渡；北京地鐵燕房線于2017年12月開通，是我國首條自主研發的全自動運行線路。國際公共交通協會（UITP）預測，全自動運行在今后將會有一個巨大的增長，2020年全球將有2079公里的地鐵線路采用全自動運行方式，75%新線將采用FAO技術，40%的既有線改造時將采用FAO技術。

2 全自動駕駛系統的主要技術原則

2.1 全自動運行系統信號系統新增功能

正線信號系統具備全自動運行功能，具備休眠、喚醒、自動進出段/場、自動進站停車、自動開關門、自動發車、自動折返等自動控制功能。ATS具有調度自動化功能，ATS能根據預定的故障運行模式，自動推送多種變通進路或運行交路，經人工確認自動控制列車自動運行。此外，還能實現列車到站過沖或欠標下的自動對位調整功能。在車輛網絡出現故障，或車輛與車載信號設備通信故障時，增加蠕動駕駛（CAM）模式應急運行。

車場信號系統采用與正線一致的基于無線通信的移動閉塞ATC系統，支持車場自動化區內GOA4自動化等級下的列車全自動運行，實現自動調車、自動洗車等功能。

2.2 全自動運行系統車輛新增功能

全自動運行系統將駕駛模式由STO升級為FAO，原本司機做的事情全部轉移到OCC（運營控制中心）來進行，因此針對全自動駕駛模式，考慮在車輛設備故障后能夠遠程控制或自動降級。車輛可實現自動喚醒、自檢、自動休眠等功能，列車將相關狀態、故障等信息實時傳輸給OCC，以便OCC了解列車信息，為列車排查故障及應急反應提供依據。列車前端和末尾配有機械障礙物探測裝置，這種壓力敏感裝置可探測列車兩端的障礙物。一旦探測到障礙物，會立即觸發緊急制動，同時將信息通過TCMS發送至OCC。

2.3 全自動運行系統車輛段配置

全自動無人駕駛地鐵車輛段分為有人駕駛區和無人駕駛區。其中，無人駕駛區包括運用庫及出入段線和咽喉區、轉換軌、牽出線、試車線、洗車線等相關區域；有人駕駛區包括大架修線、定/臨修線、鏇輪線、吹掃線、靜調線、內燃機車線、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。在人工駕駛區域設置有人/無人轉換牽出線，進而減少調車作業干擾，提高車輛的運行效率。整個車輛段納入中央ATS系統監控，車輛段內設車站級ATS工作站。正常情況下，全自動運行區域由控制中心“車場調度/計劃員”工作站控制，非自動運行區域由停車場控制室ATS終端控制。

無人駕駛區可以完成列車自動出入車輛段/停車場，及休眠、喚醒和自動洗車等功能。為了保證檢修安全，嚴格控制人員進入停車列檢區。因此，停車列檢區域需要劃分成多個防護分區，通常按2～4股道設置為1個防護分區，各防護分區入口設置門禁，當門禁被激活時，該區域被封鎖，禁止分區的列車移動，該分區也不能接、發車或調車。

3 全自動運行系統和常規駕駛系統的主要區別

3.1 運營目標

相比于常規駕駛系統，全自動運行系統節省時間， 可以有效縮短行車間隔、提高旅行速度，加速車輛周轉。據統計，上海地鐵10號線采用無人駕駛運營，運營效率提高8.9%，若遠期無需隨車人員，按每列車6人配置，每名司機年使用成本10萬元，每年可減少60萬/列。全自動運行系統通過崗位綜合減少定員，有效降低運營成本，上海地鐵10號線目前每公里的運營人員是37人，較傳統項目的50人/公里有了明顯降低，上海地鐵運營提出的目標是28人/公里。

3.2 信號系統的差別

全自動運行軌道交通正線區域為全自動控制區域，納入ATC系統的控制范圍且須實現列車全自動運行功能。與常規系統相比，正線停車線、車輛段/停車場停車列檢庫增設精確停車應答器，并配置列車在停車線休眠喚醒后的靜止列車定位應答器或相關定位設備，車載ATC設備增設休眠喚醒模塊；全自動駕駛模式下，列車到達終到站清客，期間車載信號設備保持車門打開，在進行清客確認后，系統自動關閉車門和站臺門，在車站站臺門兩端處和車站控制室IBP盤上增設關門按鈕，以實現清客確認和車門關閉的功能。

車輛段/停車場自動化區采用完整的ATC系統，對在自動運行區域列車進行自動控制，具備ATP/ATO功能，列車在停車列檢庫內可實現精確停車、休眠喚醒、自檢的功能。車輛段需設ZC區域控制器設備、自動化區增加無線傳輸設備；此外，信號系統增設與車輛段洗車機的接口，以實現自動洗車功能。非自動化區為人工作業區，設置調車信號機并采用限制人工駕駛模式（RM）或者非限制人工駕駛模式（NRM），ATS子系統對其僅監視不控制。車輛段/停車場的自動化區和非自動化區的轉換在車輛段內設置的轉換軌進行轉換。

3.3 運營組織差別

常規駕駛系統控制下，行車調度員負責監視列車運行狀態，保證按圖行車，在故障情況下，通過調度命令指揮司機及相關專業人員處理。而全自動駕駛模式下，控制中心調度員可以直接遠程控制列車運行，通過遠程傳輸與列車內乘客直接對話。因此，在全自動運行模式下，控制中心的調度功能增強了，車控室的功能削弱了。運營管理人員崗位設置和定員數量也與傳統軌道交通有區別。第一，在運營控制中心設主控制中心，在車輛段調度中心設后備控制中心，互為冗余。控制中心增加車輛檢修調度和客運調度員。其中車輛檢修調度員負責車輛檢修計劃安排和調度工作。客運調度員主要負責車站內和列車內乘客聯系，站內或車內信息廣播等工作。第二，取消正線運營司機，保留車輛段試車司機和軌道車司機。

通過以上各方面的分析，全自動駕駛系統技術做為一個節約能源的、高新技術的、附加值很高的新型產業，可以為軌道交通提供更舒適、更安全、高效的服務，進一步提升軌道交通安全與效率。

參考文獻

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