廣州地鐵APM線無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式分析

譚嘉安

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部OCC控制中心，廣東 廣州 510000）

2010年11 月，我國(guó)正式投入并運(yùn)營(yíng)的無(wú)人駕駛模式在廣州市珠江新城展開(kāi)。這無(wú)疑是目前我國(guó)有史以來(lái)的第一條采用無(wú)人駕駛的全方位自動(dòng)化快速城市軌道網(wǎng)絡(luò)交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。全程3.94km，首通段共有九個(gè)地下車站，有一個(gè)地下列車控制服務(wù)中心和一個(gè)地下停車場(chǎng)，全部都是直接采用了地下列車線路。此后APM列車在經(jīng)營(yíng)運(yùn)行管理過(guò)程中一直采用全自動(dòng)化和無(wú)人駕駛運(yùn)行模式。而列車信號(hào)系統(tǒng)更是作為運(yùn)行線路的主要運(yùn)營(yíng)管理控制器和指揮系統(tǒng)中樞，在目前的無(wú)人駕駛線路運(yùn)營(yíng)控制模式中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，主要功能作用之一是對(duì)運(yùn)行列車位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和控制列車運(yùn)行，充分實(shí)現(xiàn)運(yùn)行列車無(wú)人駕駛， APM線車站亦可達(dá)到無(wú)人值守的要求，但為滿足消防值班的法律要求，車站保留最基礎(chǔ)的值守人員。

1.對(duì)城軌無(wú)人駕駛的自動(dòng)運(yùn)營(yíng)管理模式的案例分析

目前，我國(guó)的交通現(xiàn)狀尤其是城市軌道交通自動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)一般都是依賴于司機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行模式，在符合我國(guó)目前現(xiàn)狀的城軌列車的自動(dòng)運(yùn)行運(yùn)營(yíng)過(guò)程之中，往往必須要由司機(jī)進(jìn)行一定的人工確認(rèn)及操作，一些必需的操作如啟動(dòng)列車、停站后關(guān)門、列車故障的確認(rèn)、將列車駕駛到特定地點(diǎn)、車廂內(nèi)的乘客求助等，完全離不開(kāi)司機(jī)。而APM系統(tǒng)和傳統(tǒng)的城市軌道交通運(yùn)行模式完全不一樣，他是無(wú)司機(jī)的完全無(wú)人駕駛模式，駕駛模式的轉(zhuǎn)變就會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)營(yíng)管理模式和傳統(tǒng)的列車控制方式有明顯的變化。我們這次的無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式主要是從列車的運(yùn)行方式、列車運(yùn)行過(guò)程和故障管理這三個(gè)方面出發(fā)，詳細(xì)地介紹APM線這項(xiàng)無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式。

1.1 對(duì)列車運(yùn)行方式的分析

首先，列車在正常運(yùn)行模式下，列車的運(yùn)行、停止以及開(kāi)關(guān)門都是自動(dòng)進(jìn)行的。只有在人工駕駛模式中不能自動(dòng)開(kāi)關(guān)門，由于車場(chǎng)場(chǎng)地限制，沒(méi)有足夠長(zhǎng)的距離完成初始化建立列車與信號(hào)系統(tǒng)的通信，導(dǎo)致廣州APM停車場(chǎng)范圍內(nèi)未能依照設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。運(yùn)營(yíng)列車在正線上運(yùn)行、停站，或列車需要進(jìn)入正線特定存車位置時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)列車在線路的實(shí)際位置自動(dòng)征用進(jìn)路，前往目的地，按照設(shè)定制動(dòng)曲線停車。而當(dāng)列車需離開(kāi)正線停車位置時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員指派的路徑，自動(dòng)離開(kāi)當(dāng)前站并實(shí)施調(diào)度員指派的行車任務(wù)。

當(dāng)列車處于非正常駕駛模式中時(shí)，可選擇ATP保護(hù)下的人工駕駛模式和完全人工駕駛模式，兩種駕駛模式均需要由司機(jī)操作。由于是無(wú)人駕駛的設(shè)計(jì)，極少使用ATP保護(hù)下的人工駕駛模式。在沒(méi)有ATP保護(hù)的完全人工駕駛時(shí)，列車行駛條件的監(jiān)視、前進(jìn)、剎車和開(kāi)關(guān)門由司機(jī)操作。由軌道旁邊的信號(hào)燈和控制中心的調(diào)度員向司機(jī)發(fā)出指令作為行車憑證，司機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的行車操作，負(fù)責(zé)列車運(yùn)行的安全。

由于車場(chǎng)建在地下，受空間限制，正線列車在夜間服務(wù)結(jié)束后，會(huì)在正線車站停車。夜間在車站停放列車在早上開(kāi)始運(yùn)行之前，調(diào)度員安排工作人員上首趟運(yùn)行的列車進(jìn)行軋道，檢查線路情況，其他列車作為當(dāng)天第一次運(yùn)行的列車進(jìn)行試運(yùn)行。運(yùn)營(yíng)前的列車運(yùn)行要滿足以下兩個(gè)原則：一是停在正線上的列車沒(méi)有故障，第二天可以直接運(yùn)行。第二，如果停在正線上的列車發(fā)生故障，必須組織工作人員處理，盡快組織故障列車回車場(chǎng)。

1.2 列車運(yùn)行過(guò)程

在列車運(yùn)行時(shí)，列車駕駛是由ATO（自動(dòng)控制系統(tǒng)）進(jìn)行計(jì)算和控制，是由ATP監(jiān)督下進(jìn)行的。運(yùn)營(yíng)前經(jīng)調(diào)度員通過(guò)中控設(shè)備確認(rèn)列車沒(méi)有任何的問(wèn)題時(shí)，列車將會(huì)按照調(diào)度員的遠(yuǎn)程指令，開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行。在車場(chǎng)維修后的列車需要進(jìn)行啟程測(cè)試，并通過(guò)初始化轉(zhuǎn)換成自動(dòng)列車。啟程測(cè)試目的是確保列車制動(dòng)系統(tǒng)工作正常，初始化使列車與信號(hào)系統(tǒng)建立聯(lián)系，當(dāng)初始化成功并列車顯示正常后，列車才會(huì)進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式。由于廣州APM車場(chǎng)線路短，初始化不能在車場(chǎng)范圍內(nèi)完成，需要列車從車場(chǎng)運(yùn)行到車站才能建立列車與信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)系。APM線列車轉(zhuǎn)換成自動(dòng)列車前的系列操作與傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)基本一致。而當(dāng)列車啟程前的測(cè)試沒(méi)有順利通過(guò)時(shí)，列車則需要進(jìn)行重新維修，找出問(wèn)題所在。列車維修后必須通過(guò)啟程測(cè)試，才可以重新進(jìn)入運(yùn)行線路內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行。

1.3 發(fā)生故障時(shí)的管理

由于是無(wú)人駕駛的理念，人機(jī)界面高度集中在控制中心，設(shè)備出現(xiàn)故障由控制中心調(diào)度員第一時(shí)間進(jìn)行判斷、確認(rèn)、遠(yuǎn)程處理和通知專業(yè)技術(shù)人員處理。同時(shí)，為保障出現(xiàn)故障后能維持列車運(yùn)行，系統(tǒng)必須有冗余設(shè)計(jì)，有故障診斷、報(bào)警提示，系統(tǒng)模塊冗余切換的功能，盡可能保障設(shè)備運(yùn)行。在故障發(fā)生后，關(guān)鍵調(diào)度員要對(duì)應(yīng)人機(jī)界面信息進(jìn)行判斷，并根據(jù)應(yīng)急處置方案，優(yōu)先嘗試遠(yuǎn)程處理，并立即通知維修人員排查故障原因，若是列車出現(xiàn)故障，盡量維持列車自動(dòng)運(yùn)行，并盡快組織列車回停車場(chǎng)維修。出現(xiàn)影響客運(yùn)服務(wù)的故障，首先，故障情況下為了避免混亂，我們要盡快通知乘客和工作人員，可以通過(guò)廣播、PIDS等系統(tǒng)告知乘客所處的情況和目前存在的風(fēng)險(xiǎn)，告訴乘客對(duì)自身安全的保護(hù)。控制中心調(diào)度員利用無(wú)線通訊設(shè)備與相關(guān)工作人員保持聯(lián)系，積極調(diào)動(dòng)技術(shù)力量開(kāi)展故障排查。第二，APM系統(tǒng)帶有降級(jí)“故障模式”，可使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特定行車路線，避開(kāi)影響列車運(yùn)行的故障位置，故障模式下列車始終保持自動(dòng)運(yùn)行。在確定采取“故障模式”前，我們可以考慮采用梯度降級(jí)運(yùn)營(yíng)模式，將故障對(duì)客運(yùn)的影響降到最低。梯度降級(jí)運(yùn)營(yíng)有以下幾個(gè)基本方法：在可以不影響客運(yùn)服務(wù)的情況下變更列車運(yùn)行路徑；降低列車自動(dòng)運(yùn)行的速度，及扣停非故障列車，為故障處理爭(zhēng)取時(shí)間；采取系統(tǒng)設(shè)置的“故障模式”，暫時(shí)不組織列車開(kāi)往受故障影響的區(qū)域。第三，列車因故障無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，我們就必須采用人工駕駛。由于是無(wú)人駕駛設(shè)計(jì)，APM列車無(wú)單獨(dú)司機(jī)室，列車客室設(shè)置簡(jiǎn)易駕駛操作面板，由于駕駛員與乘客在同一環(huán)境下，會(huì)為降級(jí)駕駛運(yùn)行帶來(lái)諸多不確定的因素，所以原則上人工駕駛需要將車上乘客全部請(qǐng)下車。人工駕駛的故障列車應(yīng)盡快離開(kāi)正常運(yùn)行的線路退出服務(wù)，并進(jìn)行維修。

2.無(wú)人駕駛交通線路與其他常規(guī)交通線路執(zhí)行運(yùn)營(yíng)管理模式發(fā)展對(duì)比趨勢(shì)分析

與普通常規(guī)線路運(yùn)營(yíng)相比，無(wú)人駕駛交通線路的經(jīng)營(yíng)運(yùn)行管理方式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。常規(guī)城市軌道交通運(yùn)輸模式下，司機(jī)負(fù)責(zé)列車范圍內(nèi)的事務(wù)，包括乘客事務(wù)和車內(nèi)故障的處理，司機(jī)和車站工作人員互相配合協(xié)助乘客解決問(wèn)題。在列車全自動(dòng)運(yùn)行中，由于系統(tǒng)整體的聯(lián)動(dòng)性很高，設(shè)備能對(duì)異常情況判斷及自動(dòng)處理，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需配備全職駕駛員。APM無(wú)人駕駛系統(tǒng)明顯是更先進(jìn)的運(yùn)輸管理理念，更著重于控制中心調(diào)度員的集中管理，調(diào)度員通過(guò)控制中心所有的調(diào)度設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控及常見(jiàn)故障的遠(yuǎn)程處理。

3.信號(hào)系統(tǒng)與相關(guān)監(jiān)控接口的通信

由于無(wú)人駕駛系統(tǒng)取消了駕駛員的參與，為了更加安全可靠高效地正常運(yùn)轉(zhuǎn)。做出了如下相應(yīng)的調(diào)整，APM信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是集中式結(jié)構(gòu)，正線和車場(chǎng)為同一個(gè)信號(hào)系統(tǒng)區(qū)域，正線為無(wú)人駕駛區(qū)，車-地通信系統(tǒng)采用無(wú)線漏纜。列車因?qū)崿F(xiàn)完全無(wú)人駕駛，車站內(nèi)無(wú)人值守的兩大理念，所以在調(diào)度控制中心的控制臺(tái)上特別設(shè)置了緊急停車按鈕。在全線列車運(yùn)行中一旦發(fā)生危及人員安全的事態(tài)下，按下該緊急按鈕，全線的列車運(yùn)行停止并導(dǎo)向安全。在廣州地鐵APM無(wú)人駕駛系統(tǒng)中還存在一個(gè)信息接口，這個(gè)信息接口處于列車信號(hào)系統(tǒng)與車站站臺(tái)門控制系統(tǒng)之間，他不僅是關(guān)鍵的信息接口之一，也是用于保證站臺(tái)乘客安全、行車安全和保證列車正點(diǎn)正常運(yùn)行的重要信息接口。與其他常規(guī)地鐵相比，最大的不同點(diǎn)是在接口位置兩邊，分別使用不同供貨商的設(shè)備，因此增加了一些信息數(shù)據(jù)交換。另外為了加大不同專業(yè)技術(shù)人員對(duì)站臺(tái)門的監(jiān)控，延申了信號(hào)系統(tǒng)，增加了行車監(jiān)控外的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，雖然這樣可以有一個(gè)更全面的監(jiān)控，使得列車運(yùn)行過(guò)程中，控制管理中心調(diào)度員、及相關(guān)工作人員對(duì)車站的具體單個(gè)站臺(tái)門都能進(jìn)行有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控，但也造成了自動(dòng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)增大，維修接口多的問(wèn)題。

4.結(jié)語(yǔ)

廣州地鐵APM線無(wú)人駕駛系統(tǒng)在正常運(yùn)行管理過(guò)程中，徹底取消了列車司機(jī)對(duì)列車運(yùn)行管理過(guò)程的控制作用，日常運(yùn)營(yíng)管理模式與常規(guī)列車有固定駕駛員的運(yùn)作模式相比，在很多方面都已經(jīng)發(fā)生了較大突破，尤其是列車在日常運(yùn)行的管理方式上更加簡(jiǎn)單，列車運(yùn)行停站過(guò)程中時(shí)間控制更加精準(zhǔn)，列車故障排查管理方面必須更加嚴(yán)謹(jǐn)和高效。為滿足更全面的設(shè)備監(jiān)控，將列車信號(hào)系統(tǒng)和設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)并用，使兩者的關(guān)系有了進(jìn)一步的加深和強(qiáng)化，高度集中監(jiān)控加強(qiáng)了控制中心調(diào)度員及各專業(yè)技術(shù)人員信息管理。APM線自2010年11月開(kāi)始投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，采用國(guó)外當(dāng)時(shí)先進(jìn)的客運(yùn)管理設(shè)計(jì)，并不斷融入符合國(guó)情的元素，經(jīng)歷了十年的考驗(yàn)，足以證明該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、時(shí)間精準(zhǔn)的特點(diǎn)，廣州地鐵APM無(wú)人駕駛運(yùn)輸管理模式可以為國(guó)內(nèi)多條無(wú)人駕駛運(yùn)輸線路的建設(shè)和運(yùn)作提供重要參考。