全自動運行系統初期運營條件偏差分析

郭華軍

摘 要：隨著城市軌道交通建設的快速發展，全自動運行線路逐漸成為軌道交通建設的發展趨勢，文章分析了城市軌道交通全自動運行系統運營過程中的全自動駕駛系統的主要技術原則，提出了全自動運行系統和CBTC系統的主要區別，以期提高城市軌道交通列車自動化水平，推動軌道交通產業的跨越式發展。

關鍵詞：全自動運行;初期運營;條件;偏差

中圖分類號：U284.48 文獻標識碼：A

1 全自動駕駛系統的主要技術原則

1.1 全自動運行系統---信號新增功能

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。

1.2 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，以使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。一但探測到障礙物，會立即觸發緊急制動，同時將信息通過TCMS發送至OCC。

1.3 全自動運行系統---車輛段新增配置

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/臨修線做輪線、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。在人工駕駛區城設置有人/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，非自動運行區城由停車場控制室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，喚程和自動洗車等功能。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。

2 全自動運行系統和CBTC系統的主要區別

2.1 運營目標

相比于常規CBTC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。提高運營效率，且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。

2.2 全自動運行與CBTC信號系統差異

（1）對比類型：系統架構。

（2）對比項：中心設備配置，車站設備配置，車輛段、停車場設備配置，車載設備配置。

（3）CBTC系統：a.冗余的 ATS 實時服務器及對外接口設備;行調工作站。b.配置聯鎖、ATS、地面 ATP/ATO、DCS、軌道檢測、電源等設備。c.配置聯鎖、ATS、DCS、軌道檢測、電源等設備。d.配置聯鎖、ATS、DCS、軌道檢測、電源等設備。

（4）全自動運行系統：a.宜設置備用控制中心，主備中心服務器及接口設備應熱備冗余;宜增設車輛監控工作站。b.宜增設車站專用 FEP，與站臺門通信; 設置站臺開門/關門按鈕、清客確認按鈕及SPKS（含旁路開關）;正線待避線增設休眠喚醒應答器。c.增設地面 ATP/ATO 設備;設置SPKS（含旁路開關）;停車列檢庫內增設休眠喚醒應答器，車輛段、停車場內增設無源應答器;宜增設車輛網關。d.增設休眠喚醒單元;測速及定位系統頭尾冗余;宜增設 PWM 輸出，直接控制車輛牽引制動。

2.3 全自動運行與CBTC系統車輛差異

（1）對比類型：系統架構。

（2）對比項：a.障礙物和脫軌檢測系統。b.走行部在線檢測系統。c.受電弓檢測系統。d.蓄電池管理系統。e.照明系統。f.司機室內裝設備。g.司機臺防護蓋。h.電氣柜柜門。i.司機室側門。j.客室緊急操作裝置。

（3）CBTC系統：a.轉向架前端可設置排障器;人工瞭望并負責應急處理。b.可設置走行部在線檢測系統;走行部在線檢測系統自成體系，狀態、故障不上傳。c.可設置受電弓檢測系統;受電弓檢測系統自成體系，狀態、故障不上傳。d.充電機進行監控蓄電池;蓄電池容量滿足應急用電 45 分鐘需求。e.照明設備由司機手動控制;可設客室照明亮度自適應調節的智能照明系統;前照燈由司機手動控制。f.配置司機座椅;配置司機室后端墻系統;司機室設有全高結構電氣柜;司機臺器件操作區不封閉;司機室外露電氣件，如左右側屏等。g.不設置司機臺防護蓋。h.電氣柜柜門可設有打開報警提示。i.配置司機室側門，便于司機上下車;司機室側門配置手動開關門操作。j.不配置客室緊急操作裝置。

2.4 全自動運行與CBTC綜合監控系統差異

2.4.1 對比類型

（1）系統架構。

（2）系統功能。

2.4.2 對比項

（1）中心配置。

（2）聯動功能。

2.4.3 CBTC系統

（1）只有主控中心，無備用中心;無乘客服務的工作站。

（2）停、送電沒有自動申請;無站臺門故障后與 IMS 的聯動;車站火災聯動。

2.4.4 全自動運行系統

（1）宜增置備用控制中心，主備中心服務器及接口設備熱備冗余;宜設置乘客服務工作站。

（2）自動接收停電、送電申請;站臺門故障后，自動聯動 IMS 與 PA 系統;增加車站火災多系統聯動。

2.5 全自動運行與CBTC通信系統差異

（1）專用電話系統：CBTC系統：中心設置行車調度、環境調度、防災等席位。增加車輛監控、乘客服務設備。

（2）無線通信系統：CBTC系統：中心設置行車調度、環境調度、防災等席位。增加車輛監控、乘客服務設備。

（3）視頻監視系統：CBTC系統：中心設置行車調度、環境調度、防災等席位。增加車輛監控、乘客服務設備。

（4）廣播系統：CBTC系統：中心設置行車調度、環境調度、防災等席位。增設乘客服務設備。

2.6 全自動運行與CBTC站臺門系統差異

2.6.1 系統架構

車門、站臺門間隙探測設備;CBTC系統：無;全自動運行系統：增設車門與站臺門間隙探測設備。

2.6.2 系統功能

信號系統對站臺門的控制;CBTC系統：對站臺門的整側滑動門單元的開、關門控制。全自動運行系統：對站臺門的整側滑動門單元的開、關門控制。有故障列車門和站臺門的對位隔離功能;有故障站臺門和列車門的對位隔離功能。

2.7 運營組織差別

CBTC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。

以上參與行車運營人員上人員應經過全自動運行系統崗位培訓，應進行車輛故障、火災、停電和脫軌等險情的模擬操作，應進行全自動運行各場景的模擬操作，考核合格后持證上崗。

綜上所述，初期運營基本條件評估除應按照交通運輸部辦公廳關于印發《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規范第1部分：地鐵和輕軌》（交辦運[2019]17號）的通知完成初期運營前安全評估工作外，還需以全自動運行場景為指引進行現場檢測，驗證系統完備性和評估運營單位行車及應急組織能力。

3 結語

全自動系統自動控制、優化控制等領域的新技術即將進一步提供軌道交通自動程度。全自動駕駛系統作為軌道交通運行系統技術發展趨勢，其他關鍵技術要進一步研究，從而提升全自動駕駛系統的安全運營。

參考文獻：

[1]交辦運（2019）17號《交通運輸部辦公廳關于印發城市軌道交通初期運營前安全評估技術規范第1部分：地鐵和輕軌的通知》.

[2]T/CAMET04017.6-2019《城市軌道交通全自動運行系統規范第6部分：初期運營基本條件》.

[3]《太原市軌道交通2號線一期工程全自動運行場景說明書2020723》.