蕪湖市軌道交通1、2號線工程機電設備系統建設管理

黃坤林

(蕪湖市運達軌道交通建設運營有限公司，241006，蕪湖//高級工程師)

項目管理體系指南(PMBOK)指出，時間、成本、范圍和質量等項目管理測量指標歷來被視為確定項目是否成功的最重要因素[1]。城市軌道交通項目投資大、建設周期長、涉及專業學科眾多、社會影響大，其建設的項目管理工作尤為重要。

跨坐式單軌系統與傳統的鋼輪鋼軌系統在列車走行和導向方式上差異較大，車輛、道岔、信號等機電設備系統也存在較大的技術差異。 在我國,目前已建成運營的跨坐式單軌系統主要為重慶的軌道交通2號線和3號線。這兩條線路均不具備全自動運行功能[2]。已建成運營的全自動運行線路主要有廣州的珠江新城線、上海的軌道交通10號線和浦江線、北京的機場線和燕房線。這些線路主要是地鐵、自動導向制式。全自動運行的單軌系統國內尚無開通運營。

蕪湖市軌道交通1、2號線工程采用了全自動運行的跨坐式單軌系統，其機電設備技術新穎、功能多、接口復雜、可靠性要求高，因而對建設管理提出了更高的要求。本文主要從蕪湖市軌道交通1、2號線標準體系完善、全自動運營場景研究、接口協調管理、關鍵技術國產化等方面，對工程機電設備系統的建設管理進行探討和研究。

1 蕪湖市軌道交通1、2號線項目特點

蕪湖市軌道交通1、2號線一期工程均采用跨坐式單軌制式，其中：1號線全長30 km，全線高架敷設，共設車站25座(均為高架站)，設車輛基地、停車場各1座；2號線一期工程全長15.8 km，其中地下線長1.4 km，設10座高架站、1座地下站，車輛基地1座。

這兩條線路的車輛均采用由中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司引進、轉化生產的PBTS跨坐式單軌車輛。該車型在國內首次使用，屬于中運量跨坐式單軌，采用單軸轉向架，軸重14 t，按照全自動運行(UTO)設計。線路道岔采用與該車型相配套的道岔，主要類型為替換梁型道岔及樞軸型道岔。信號系統采用的是龐巴迪CITYFLO 650信號系統。項目預計在2021年開通，擬在運營初期采用有人值守的全自動運行模式。

2 跨坐式單軌系統的標準適用性研究

國內目前針對跨坐式單軌系統的工程設計及驗收類標準主要有：GB 50458—2008《跨坐式單軌交通設計規范》、GB 50614—2010《跨坐式單軌交通施工及驗收規范》、T/CAMET 040019—2017《輕型跨坐式單軌交通設計導則》；針對車輛的主要有CJT 287—2008《跨坐式單軌交通車輛通用技術條件》。尚無專門針對跨坐式單軌機電設備系統的相關標準。

基于北京燕房線全自動運行系統建設經驗，國內發布了《城市軌道交通全自動運行系統建設指南》、《全自動運行系統安全報告》等白皮書。中國城市軌道交通協會組織編制了《城市軌道交通全自動運行系統技術規范》等團體標準，目前處于征求意見稿階段。

基于EN 62267—2009《鐵路應用-自動化的城市軌道交通(AUGT) 安全要求》、IEC 62290-1—2014《鐵路應用-城市軌道交通管理與控制系統 第1部分：系統原則和基本概念》、IEC 62290-2—2014《鐵路應用-城市軌道交通管理與控制系統 第2部分：功能需求說明書》等國際標準，國內發布了GB/T 32588.1—2016《軌道交通 自動化的城市軌道交通(AUGT) 安全要求 第1部分：總則》、GB/T 32590.1—2016《軌道交通 城市軌道交通運輸管理和指令控制系統 第1部分：系統原理和基本概念》等全自動運行標準。

以上與跨坐式單軌相關的標準主要是依托我國單軌產業發展和項目應用實際情況，在重慶市軌道交通2號線和3號線的建設和運營管理實踐基礎上形成的[3]。重慶市軌道交通2、3號線的特點是雙軸轉向架、大運量、采用人工駕駛或半自動化列車運行，所制定的標準中車輛、道岔、信號等系統的部分條文并不完全適用于采用單軸轉向架、中運量、全自動運行的跨坐式單軌系統；此外，標準也未能充分覆蓋跨坐式單軌本身的梁軌合一的特點。

針對蕪湖市軌道交通1、2號線的項目特點，在項目設計和機電設備國產化的推進過程中，建設管理方在現行標準的基礎上，積極探求建立適用于本項目制式的標準，以指導過程設計和驗收。目前，相關技術研究成果《輕型跨坐式單軌車輛技術規范》、《輕型跨坐式單軌車輛組裝后的試驗規范》、《輕型跨坐式單軌道岔試驗方法》正在組織申報安徽省地方標準。后續隨著項目的繼續推進，相關方將繼續努力，推動建立和完善具有包容性的企業標準、地方標準、團體標準、行業標準、國家標準等在內的跨坐式單軌標準體系。

3 運營場景研究

全自動運行系統是以信號、車輛系統為核心，由通信、供電、站臺門等機電設備系統共同組成的綜合系統。場景研究，是指根據軌道交通線路運營管理的需求，分析梳理出運營中可能出現的各種正常及非正常場景模式。基于這些場景對各機電設備系統的功能需求進行分解，明確各系統的聯動功能，定義好各系統間的功能接口；此外，場景研究還延伸至確定運營組織架構、規定崗位職責及操作規程等方面。

蕪湖市軌道交通1、2號線項目充分借鑒了國內全自動運行線路的經驗，結合跨坐式單軌的特點，共梳理出正常場景20個，故障場景6個，應急場景19個。

1) 正常場景。主要包括運營前準備、列車激活、列車出庫、自動開站、列車正線運行、列車停站、站臺發車、列車折返作業、正線清客、車站關站、列車回段、自動洗車、清掃作業等。

2) 故障場景。主要包括正線列車故障、正線行車設備故障、車站設備故障、調度室設備故障、場段內設備故障等。

3) 應急場景。主要包括乘客疏散、爆炸/毒氣事件、火災、乘客強行開門、列車沖突、線路變形、區間救援、區間積水、大客流、軌道梁結冰、接觸軌異物等。

在梳理運營場景的過程中，要充分考慮單軌制式的特殊性，考慮有人駕駛和全自動駕駛的差異。例如，全自動運行時，列車沒有激活司機室的概念，相關的列車控制方案也有所不同；司機的監控職責部分轉由控制中心調度人員承擔，相應地增加了車輛調度系統、乘客調度系統等功能用以輔助調度人員掌握列車信息，及時有效地進行故障處理，進行乘客引導。

通過對這些運營場景的梳理，可以更好地理解全自動運行系統，更好地進行功能定位，并將這些功能及要求有機地分解給各機電設備系統以及運營人員和乘客。運營場景梳理完成后，應通過用戶需求書、設計聯絡、驗收等工作落實設備功能；通過組織架構、規章制度、操作手冊、應急預案等落實運營人員職責；通過乘客守則、乘客須知、公告等落實乘客權責。

4 跨坐式單軌機電系統的接口管理

接口是指為完成特定功能的各系統之間應相互遵守的共同的技術要求、條件和規則等。機電設備系統接口管理涉及設計、安裝和調試等各階段，其接口類型主要有土建與設備系統間的接口、設備系統與設備系統間的接口、設備系統與人的接口等。接口內容包括功能劃分、接口界面、接口信息(接口類型、接口協議、接口數據)等。

跨坐式單軌接口管理的難點主要包括：

1) 車輛與土建(軌道梁、車站、區間)的接口，主要涉及到車軌耦合、限界等問題；

2) 車輛與接觸軌的接口，主要涉及到集電靴與接觸軌之間的弓網關系問題；

3) 車輛與信號的接口，主要涉及到控制功能分配、機械/電氣接口、全自動運行功能實現等問題；

4) 車輛、通信、信號的接口，主要涉及到專用無線、WLAN(無線局域網)、LTE(長期演進技術)等車地無線傳輸通道綜合利用問題；

5) 設備系統與土建的接口，主要涉及到信號系統信標、計軸設備，信號及通信系統天線等軌旁設備與軌道梁、疏散平臺等土建設施安裝接口問題；

6) 道岔與土建的接口，主要涉及到道岔安裝凸臺、與軌道梁接口等問題。

做好接口管理工作，應在項目初期建立接口管理矩陣表，明確各專業間有哪些接口關系、各接口關系的牽頭管理單位，并將該矩陣表作為接口管理的綱領性文件和跟蹤表。在設計聯絡階段，應由接口牽頭管理單位組織編制接口文件，在招標、設計、供貨、安裝、調試、驗收等各階段，利用PDCA(計劃、執行、檢查、處理)方法對各項接口管理工作進行跟蹤落實。

5 跨坐式單軌系統的RAMS管理

RAMS管理，即在系統全壽命周期內針對項目的可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可維修性(Maintainability)和安全性(Safety)等4種系統固有的特性進行管理[4]。高標準的RAMS指標是建設好全自動運行系統的基礎。做好RAMS管理，是軌道交通項目機電設備系統建設管理的重點及難點。

GB/T 21562—2008《軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規范及事例》規定了一個以系統壽命周期及其工作為基礎、用于管理RAMS的流程，為國內軌道交通行業推廣RAMS管理工作起到了促進作用。此外，可參考的相關國際標準還有EN 50126—2017《鐵路應用：可靠性、可用性、可維護性和安全性的規范和驗證》。

全自動運行系統的目標是運行自動化、維修智能化和乘客服務自主化，減少正常情況下人的介入和干擾。為實現上述目標，RAMS管理應在設備工程全周期、全范圍內開展。

1) 全周期RAMS管理。是指RAMS管理應涵蓋軌道交通項目的全壽命周期，包括概念、系統定義和應用條件、風險分析、系統需求、系統需求分配、設計和實施、制造、安裝、系統確認、系統驗收、運營和維修、性能監控、修改和更新、停用及處理等階段[5]。

2) 全范圍RAMS管理。是指除車輛、信號等核心系統外，還需將RAMS管理工作推廣到道岔、通信、站臺門等與線路運營及安全密切相關的系統，以及乘客信息系統、自動售檢票系統、自動扶梯與電梯等與乘客服務密切相關的系統。

RAMS管理也是一個循環精進的過程。在進入下一個工作階段前，要驗證上一階段的輸出是否滿足要求，滿足則進入下一階段，不滿足則整改，從而保證過程的有效性，最終保證結果的有效性。

6 關鍵技術國產化

設備系統的技術裝備水平是單軌系統運營的生產力水平和地鐵運營的服務水準的重要基礎,直接影響著項目建設和運營的成本，以及效率和效益?？缱絾诬夗椖康慕ㄔO階段，應充分考慮關鍵技術國產化的發展路徑，在保證質量和安全的前提下，提高國產化率，從而降低建設和運營成本，提升設備的維修效率，降低技術更新改造難度。

跨坐式單軌系統國產化的關鍵在于車輛、信號及道岔系統，關鍵技術國產化清單如表1所示。

蕪湖軌道交通1、2號線項目關鍵技術國產化率目標為：車輛不低于72%，信號系統不低于60%，道岔系統不低于75%。

“引進、消化、吸收”是學習和掌握國際先進技術的有效手段。跨坐式單軌作為一種富有生命力的中運量軌道交通制式，有著極大的市場前景，通過車輛、信號、道岔等關鍵技術的國產化，能進一步降低成本，有效地促進市場健康發展。

表1 跨坐式單軌的關鍵技術國產化清單