全自動運行地鐵車輛段設計特點分析

劉迪

全自動運行地鐵車輛段設計特點分析

劉迪

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037）

隨著全國各個城市地鐵線路建設數量的增多以及智慧地鐵、智慧城市的不斷發展，目前按照全自動運行模式設計建造的地鐵線路越來越多。全自動運行模式可以實現地鐵列車無人值守下的自動運行，從而提升自動化程度、系統安全性、可靠性和運行組織靈活性。全自動運行系統給地鐵車輛段的設計提出了新的要求，對比傳統有人駕駛的車輛段需要新增加滿足全自動運行系統的需求，對全自動運行模式的地鐵車輛段設計特點進行了分析。

地鐵；車輛段；全自動運行；自動化程度

1 全自動運行模式特點

全自動運行模式的地鐵列車可以實現自動喚醒、自動出庫運行、自動退出正線運行、自動休眠，正常狀態下無需人為進行操作，可實現無人化的全自動運行。全自動運行車輛段主要由全自動運行區、非自動運行區、廠前區等組成。由于地鐵車輛段是地鐵車輛停放、運用、檢修、辦公的場所，各類運營及檢修工作人員較多，在全自動運行模式下，為保證安全及系統功能，車輛段需要進行自動運行區及非自動運行區的分隔，在自動運行區的建筑單體也需要針對其特點進行相關的工藝設計。

2 車輛段總平面設計分析

由于車輛在全自動運行模式與非全自動運行模式條件下狀態不同，為保證車輛段內地鐵車輛的全自動運行的安全可靠，正常情況下工作人員不得隨便進入車輛全自動運行的區域內，地鐵車輛段內需劃分全自動運行區、非自動運行區、廠前辦公生活區。全自動運行區包括停車列檢庫、洗車庫、出入段線，非自動運行區包括聯合檢修庫、工程車庫、試車線，廠前辦公生活區包括綜合辦公樓以及換熱站、水處理站、變電所等生產生活配套施設。

全自動運行區與非自動運行區及廠前區形成物理隔離，有效防止人員隨意進出全自動運行區域，保障全自動運行的安全可靠。由于非自動運行區是檢修車的區域，需要人工檢修維護并調車作業，進入到這一區域的列車需要進行模式轉換，由全自動運行模式調整為人工駕駛模式，車輛段總平面中還需布置一處模式轉換軌，列車運行到轉換軌處進行全自動與非全自動的模式轉換。

車輛從全自動運行區至非自動運行區流程：車輛從全自動運行區自動運行至自動、非自動轉換軌處，司機在此處登車駕駛至目標庫。

車輛從非自動運行區至全自動運行區流程：司機駕駛車輛從非自動運行區運行至自動、非自動轉換軌處，司機在此處下車，給車載信號發送命令，車輛自動運行至全自動運行區的目標股道。

為保障人員安全，車輛段內全自動運行區與非自動運行區之間、軌行區與人行區之間用欄桿隔離，并在欄桿的出入口處設置門禁系統。車輛段總平面如圖1所示。

圖1 車輛段總平面圖

3 運用庫設計分析

運用庫一般由停車列檢庫及洗車庫所組成。停車列檢庫主要承擔車輛的停放、運用、整備作業、內部清掃及定期消毒等工作。

全自動運行模式停車列檢庫的主要設計特點如下。

全自動運行模式下的停車列檢庫為便于人員進入庫區內不影響大部分列車的自動回庫及出庫，在庫內每2股道（或3股道）作為一個分區，分區之間通過欄桿隔開。停車列檢庫兩列位中間平交道處設置地下走廊，每個分區設置下走廊的樓梯，在走廊處樓梯口設置檢修安全智能管控系統。在庫后設欄桿并在欄桿門處設置檢修安全智能管控系統。

根據全自動運行系統信號的要求，考慮到全自動運行自動休眠、自動喚醒的功能，每股道兩列位的停車列檢庫中，前一列位為車頭距庫外平交道距離大于等于18 m，兩列位之間的距離大于等于20 m，后一列位車尾距車擋距離大于等于12 m（按5 km/h可碰撞車檔考慮）。所以停車列檢庫的庫長往往比正常設計的庫長要長20 m左右，并且為方便在庫內進行列檢作業，減少調車工作，停車列檢庫會由傳統設置一半列位的列檢檢查坑調整為設計成全部列位均為列檢檢查坑的形式。

全自動庫區庫門的開關與信號聯鎖。由于全自動運行區內列車上線運行均為自動喚醒、自動啟動運行，無人參與駕駛，出庫前信號系統需發送信號開門指令給庫門，庫門自動打開，完成列車自動出庫。同理，車輛回庫后大門就能自動關閉。

全自動運行車輛段內的人員防護系統主要由停車列檢庫人員防護、自動運行區與非自動運行區防護組成。停車列檢庫內的人員防護又分為分區人員防護及上車頂平臺人員防護，無論是否是全自動運行車輛段，上車頂平臺防護系統是比較成熟的系統，已有車輛段在運行；自動運行區與非自動運行區防護主要在分區之間欄桿門處安裝檢修安全智能管控系統，限制人員進入自動運行區。

在全自動運行的車輛段內，停車列檢庫和洗車庫設于全自動運行區。停車列檢庫每2股道或3股道設為1個物理分區，分區之間通過庫后通道及中通道處貫通全庫的地下走廊可將各個分區聯系起來，并在庫后平交道處及地下走廊的樓梯口處設置檢修安全智能管控系統，控制人員的進出。清掃、列檢或司機等人員可通過庫中的地下走廊及庫后平交道，經過檢修安全智能管控系統的許可進入目標分區。進入停車列檢各區人員有清掃人員、列檢人員、司機。針對不同性質的人員進入停車列檢區的授權級別不同。

地下通道、分區欄桿等處的人員防護如圖2所示。

圖2 地下通道、分區欄桿等處的人員防護

列檢原則如下：①晚上列車結束運營后回庫進行列檢。②白天回庫列車可利用空窗期進行列檢，列檢時所在分區應做好人員的安全防護工作。③退出運行的車輛返回停車列檢庫需要列檢的，集中在一個防護分區中進行停放。在一個防護分區停滿后，再停入下一個防護分區。停滿后的防護分區，列檢人員從調度中心獲得授權后，方可到目標區列檢作業。

清掃或列檢人員進入停車列檢庫流程如下：①行調人員確定列車停穩休眠后通知清掃或列檢人員進行清掃或列檢作業；②清掃或列檢人員在運轉值班室登記；③運轉值班室人員控制SPKS開關，將SPKS開關置于防護位；④運轉值班室人員聯系控制中心電調人員進行牽引供電系統的斷電操作；⑤清掃或列檢人員申領門禁卡；⑥清掃或列檢人員通過庫前地下檢修通道刷門禁卡進入相應的停車列檢庫區域；⑦清掃或列檢人員完成相應作業后退出停車列檢庫分區； ⑧清掃或列檢人員把門禁卡退還至運轉值班室；⑨運轉值班室人員確認所有人員退出停車列檢庫分區；⑩恢復SPKS開關復位；?通知電調恢復供電。

發車前司機進入停車列檢庫流程（降級模式或初期需要司機監控模式下）為：①司機向運轉值班室人員申請進入停車列檢庫；②運轉值班室人員操作SPKS開關關閉；③司機領取門禁卡，司機門禁卡與其他人員所持門禁卡分為兩類，區別分發；④司機從地下通道刷門禁卡進入停車列檢庫內；⑤司機上車向值班員通過TETRA匯報已經到位后，值班員將SPKS開關復位；⑥司機啟動列車。

洗車庫納入到全自動運行區域。洗車庫由于是經常性且規律性的作業工作，并且由機器自動洗車。在全自動運行車輛段中，一般設置在全自動運行區內，納入全自動運行區域管理，減少全自動與非自動區的模式轉換，降低調車作業量，有利于保證洗車作業效率。洗車庫輔助間人員通向洗車主庫的入口設置門禁系統。

洗車庫控制室配備一名負責監控洗車機的值班人員，此人員通過車輛段非自動運行區域與自動運行區的門禁系統進入到自動運行區域里，自行進入到洗車機的控制室。

洗車機作業流程如下：①人工為洗車機上電，洗車機檢查正常后，開始向聯鎖匯報準備就緒；②洗車機就緒信號準備就緒后，發送高電平信號給聯鎖，直到列車進入洗車庫并被洗車機檢測到，洗車機開始輸出低電平；③聯鎖將洗車機各種狀態發送給TIAS；④由信號樓設定頭碼，辦理進路；⑤洗車機準備就緒狀態下，列車運行至洗車機前停車（利用牽出線排列向洗車線的進路）；⑥車載VOBC向CI發送洗車請求；⑦CI轉發車載VOBC洗車請求給洗車機；⑧洗車機向CI回復請求確認；⑨CI收到請求確認后，向車載VOBC發送請求確認信息；⑩車載VOBC接收到請求確認信息后向車輛TCMS發送網絡洗車工況，信號發牽引命令；?車輛控制列車恒速運行（車速3～5 km/h），運行至前端洗位停車；?車載VOBC通過聯鎖向洗車機發送前端洗位停穩信息；?洗車機收到前端洗位停穩，執行前端洗車完畢后，通過聯鎖向車載VOBC發送前端洗車完成移動指令；?車載VOBC收到移動指令后繼續向前運行至后端洗位，停車； ?車載VOBC通過聯鎖向洗車機發送后端洗位停穩信息；?洗車機收到停穩指令，執行后端洗車完畢后，通過聯鎖向車載VOBC發送移動指令，車載信號收到移動指令后繼續向前移動至折返軌區段停穩，車載VOBC退出洗車工況，車載VOBC不再向TCMS發送網絡洗車模式；?退出洗車工況后，完成折返換端，列車繼續以FAM模式運行，根據信號駛離洗車庫，信號開放應檢查洗車機歸位至限界處； ?列車處于洗車工況時，車載VOBC將洗車工況信息發送給TIAS。

其中，TIAS為行車綜合控制自動化系統，VOBC為車載控制器，CI為計算機聯鎖系統，TCMS為列車微機網絡控制系統，MVB為多功能車輛總線，FAM為全自動運行駕駛模式。

4 結語

近些年隨著地鐵車輛技術的不斷發展，自動化水平的不斷提高，全自動運行模式的地鐵線路建設逐漸增多，全自動運行模式延伸至車輛段是實現最高等級全自動運行的關鍵認定標準之一，也是實現全自動運行諸多優勢的重要方面。通過分析全自動運行方式下車輛段需要實現的一系列自動化作業，探討全自動運行車輛段的功能需求，為全自動運行車輛段的設計提供頂層目標和總體思路。由于目前的技術處在發展過程中，在今后對于車輛段設計的要求還會不斷地變化，設計的功能、需求及方案也要隨著技術的創新發展而不斷完善。

［1］蔡于.城市軌道交通實現無人駕駛的若干問題研究［J］.城市軌道交通研究，2012（5）：15-17．

［2］王曰凡.全自動無人駕駛系統——全新理念的城市軌道交通模式［J］.城市軌道交通研究，2006（8）：1-5．

［3］黃志紅.車輛段/停車場增設全自動運行功能的分析［J］.現代城市軌道交通，2015（5）：4-6．

［4］王孔明，李芾.杭州地鐵1號線七堡車輛基地調度模式設計［J］.城市軌道交通研究，2013（3）：121-129．

［5］肖衍，蘇立勇.軌道交通全自動運行系統集成技術研究［J］.中國鐵路，2015（5）：39-42．

［6］朱滬生.全自動列車運行系統在上海城市軌道交通工程中的應用［J］.城市軌道交通研究，2006（4）：1-3.

U231.94

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.020

2095－6835（2020）08－0053－02

〔編輯：王霞〕