沈陽軌道交通全自動運行的建設運營體系需求研究

楊 寧 黃智霆

（沈陽地鐵集團有限公司，遼寧沈陽 110001）

1 系統概況

全自動運行系統（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[1]。

全自動運行系統通過高度集成化、信息化、智能化列控系統替代司機需要完成的各項工作，其核心設備系統主要包括全自動運行的行車綜合自動化系統、信號系統、車輛段系統、通信系統以及車地無線綜合承載系統。與傳統地鐵運行系統相比，控制中心增加乘客調和車輛調，全自動運行區域增加區間視頻監控和工作人員防護開關，列車增加車頭攝像頭、乘客緊急呼叫和障礙物檢測等。

2 建設現狀

2008年7月開通的北京機場線是國內首條按照全自動運行等級建設的線路。機場線車輛由北車長客和龐巴迪聯合制造，后期有部分車輛部件采用國產，采用阿爾斯通的信號系統。機場線以DTO運營以后司機勞動強度減小，列車的準點率提高。

全自動駕駛在雨雪天氣需要根據機場線的運營情況啟動雨雪模式，雨雪模式啟動以后，由于車輛運行速度較低，易造成全線晚點，為避免此種情況發生，在雨雪天氣應轉為人工駕駛。

2010年4月開通的上海10號線，線路長36 km，共29站，于2014年8月開始應用有人值守的全自動運行。

2017年底開通試運營的北京市軌道交通燕房線全自動運行系統作為國家自主創新示范工程，城市軌道交通協會以此編制了中國城市軌道交通全自動運行系統技術指南，為全自動運行系統建設和運營提供決策依據和指導[2]。

3 全自動運行場景的系統優化

城市軌道交通自動化等級是向下兼容的，即按GoA4等級建設的線路可以按GoA2或GoA3模式運營。目前沈陽地鐵設置的系統/專業，如信號、通信、綜合監控、車輛、停車場/段、站臺門、控制中心等，需要依據全自動運行場景需求對系統/專業的功能進行增強/新增。

（1）信號系統。

在全自動運行系統中，信號系統在沒有司機參與的情況下，根據運行圖在控制中心的統一控制下實現全自動運營。列車控制自動化的核心升級部分是升級信號系統，主要變化如表1所示。

表1 信號系統升級變化內容

（2）車輛系統。

采用全自動運行后，車輛系統由人工監控改為由設備執行，為了減少降級模式的可能性，提高可用性，實現無人區域的障礙物檢測、配合信號系統實現喚醒休眠以及中心對車輛的遠程控制等功能，車輛系統需要做相關變化。①新增功能：增加車輛自動喚醒、自檢、自動休眠的功能；增加列車狀態、故障報警信息上傳功能；增加障礙物檢測和列車脫軌檢測功能；增加低壓系統恢復供電功能。②增強功能：車輛關鍵系統具有熱備份能力，各子系統需要冗余；增強火災報警功能；增強車門系統功能；增強電磁兼容性；頭車車鉤聯掛后具有指令傳輸功能；增強列車空轉滑行控制與信號系統聯動；增強廣播系統自動報站、聲音采集、故障檢測記錄的功能；司機室操作臺增加保護罩，后門、間壁增強為可拆卸方式，客室照明增加為具有感應光照強度功能照明。

（3）通信系統。

在FAO的理念下，傳統通信系統的CCTV監控、乘客與OCC的語音呼叫等功能都得到了加強。如果條件允許，車地無線傳輸的設計也應得到加強。

（4）綜合監控系統。

綜合監控系統互聯或集成信號ATS系統均可滿足全自動運行的需求，集成信號ATS系統的行車綜合自動化系統更適合全自動運行系統。

（5）停車場/段。

車輛段、停車場在多個方面應考慮配合FAO理念的設計，需要考慮在無司機確認行車的工況下如何確保運維人員的安全，進行人車隔離設計，如何配合FAO的理念提高場、段內的自動化程度等，如全自動洗車的設計等。

（6）站臺門。

為了保證全自動運行中，列車車門或站臺門滑動門故障狀態下的隔離和無人區的邊界防護，站臺門系統需要做如下變化：增加與信號系統的數據接口；端門納入控制范圍內；車與站臺門之間增加激光探測裝置。

（7）控制中心。

如果在控制中心內增設乘客調度、車輛維修調度等，需優化調整調度大廳內調度臺的布局，在不改變控制中心調度大廳規模的情況下，滿足全自動運行調度員設置的需要。

通信系統新增內容如表2所示。

表2 通信系統新增內容

4 全自動運行場景的運營體系優化

全自動運行場景運營的核心理念是根據列車運行的場景，將司機的駕駛工作車外化、遠程化、自動化。

（1）行車與運營組織。

在全自動運行系統中，司機的職責由系統自身或控制中心的運營人員承擔，因此，通過對司機作業任務的分析，將司機作業任務逐一分解到各個核心設備系統和控制中心的調度人員中。有計劃的列車操作可由系統根據時間/事件觸發自動完成；突發情況可由控制中心進行遠程監控；需要站臺現場確認復雜情況的由站臺人員完成相應的操作[3]。因此，既有的運營體系需根據全自動運行場景進行優化。根據運營場景的需求，中心調度人員可通過全自動運行系統直接控制列車，并與乘客進行信息交互，指導乘客處理緊急事務。

（2）運營組織機構。

采用全自動運行模式后需在控制中心需增設乘客調度、車輛維修調度等崗位，保障控制中心對全線各類工況的掌控。對運營人員進行崗位輪換及綜合業務培訓，不斷提高其綜合素質和業務水平，成立多職能巡查隊伍，以適應全自動運行模式的特點。列車上配備多職能隊伍，對正常運營進行巡查，可設置備用控制中心，將場段的DCC優化改造成備用控制中心。

（3）運營管理。

實施全自動運行系統對線路運營管理的影響主要包括控制中心調度指揮管理、車站日常、應急管理、列車運行控制管理等方面。

①控制中心調度指揮管理。控制中心作為線路運營的決策中心，當需要現場干預時，控制中心調度員可要求車站值班員、站臺操作員或多職能巡邏人員提供協助，并進行現場非正常情況的干預。控制中心高度集中管理，調度員分工應更加細化，專業水平和運營管理要求更高。除行調、電調、環調、維調、調度主任外，增設乘客調度、車輛調度等。

②車站日常管理及應急管理。車站設置的人員主要包括車站值班員、站臺值班員。系統正常運營時，車站及軌旁值班員主要為乘客服務，須對乘客的要求做出快速反應，以確保實現對乘客的高質量的服務。在系統出現故障降級運行時，車站及站臺值班員必須配合控制中心調度員處理故障。

③列車運行控制管理。在GoA3級條件下，列車采用DTO運行模式，列車應配置巡查人員處理日常乘客事務及列車應急操作。GoA4級條件下，列車采用UTO運行模式，列車可不配置工作人員。系統設置降級功能，為了提高系統安全可靠性，全自動運行系統的降級模式涵蓋GoA0～GoA2級。建議運營初期仍保留司機配置，待運營經驗成熟后適當減少司機配置。

5 結語

目前在國內按照UTO標準設計的已開通線路較少，可借鑒的運營管理模式的經驗不多。全自動運行系統具備高度統籌、集中指揮與協調等運營特點，運營理念與有人駕駛線路區別較大。沈陽地鐵可根據建設時序，選擇客流量相對較小的線路，在建設規劃階段對運作模式、規章制度、業務流程等運營管理模式進行重點研究，以指導后期線路的建設。