基于線上檢修的全自動運行地鐵車輛運營需求研究

李 行，李 賀，章 寧，張德嘉

(紹興市軌道交通集團有限公司，浙江 紹興 312000)

據統計，截至2020年底，中國內地有北京、上海、廣州、武漢、成都5座城市開通運營共計11條全自動運行線路，已形成260 km以上的線網規模，全自動運行系統普及化及網絡化運營正加速實現。

全自動運行是一項涉及通號、車輛、綜合監控、屏蔽門、土建等多個專業的復雜工程。其顯著特點是司機的職能被高度自動化和智能化的設備及OCC遠程控制所取代。全自動運行的地鐵車輛能夠縮短行車間隔和節省折返時間，解決高峰時段運力不足問題，實時監控系統運行狀態及降低能耗，有效控制運營成本，新建線路采用全自動運行系統較既有線路而言具有極大的后發優勢。

全自動運行線路根據建設運營情況的不同編制符合城市規劃的全自動運行《項目定位與運營目標》《運營規則及功能需求》《運營場景需求》，各項需求導致全自動車輛在軟、硬件上較非全自動車輛產生差異，為了保證系統的可靠度又會產生新的運營需求，這些需求相互依賴又相互影響，構成整個車輛全自動運行運營體系，如圖1所示。

圖1 車輛全自動運行運營體系

1 項目背景

受到用地規劃審批等諸多條件限制，國內早有通過充分利用線網資源分配車輛各類修程、配合完成短期內車輛維保工作的先例。成都地鐵10號線一期、上海地鐵世博線采用轉線作業完成車輛的高級修程，青島地鐵靈山衛停車場、深圳地鐵筆架山停車場采用地下段場完成車輛的低級修程。筆者在《淺談基于線上檢修的城軌車輛智能運維應用研究》[1]中介紹了一種全自動運行條件下正線檢修的實施案例，基于線上檢修的全自動運行地鐵車輛運營需求也是依此案例提出的。

2 車輛全自動運行運營需求

全自動運行系統GoA 3及GoA 4在建設階段標準無二，在運營組織上則根據是由人工完成還是由系統完成產生實質性差別。若部分功能仍由人工完成則為有人值守的全自動運行(DTO)，若全部功能由系統完成僅保留故障時的人工介入則為無人值守的全自動運行(UTO)。

2.1 智慧化建設的配置需求

全自動運行體現出對設備監控的重視，建立了基本完善的安全防護，由北京、上海等地專家主編的多份全自動運行文件中均提及對障礙物、脫軌、走行部、弓網、蓄電池系統的智能監測。

《系列化中國標準地鐵列車研制及試驗項目120 km/h B型地鐵列車技術規格書》第二十五章智能運維中詳細構建了全面的智能運維體系。以建設1個智能運維管理平臺和若干個子系統監測網絡為統籌的車輛智能運維框架如圖2所示。

2.2 從司機到列控的配置需求

2.2.1 司機室的改造。響應行車組織與客運服務需求，全自動運行系統可取消司機室側門，宜采用開放式司機室(與客室可采用軟/硬隔斷)，司機室電氣柜采用半高式設計(必要時可置于座椅下方)，所有電器柜門均具有打開報警功能，司機操作臺采取蓋板防護。

2.2.2 緊急裝置的設立。相較于傳統列車單一的到站信息，全自動車輛VMS功能顯得更加豐富，在多種工況下可將視頻信息傳送至車載PIS屏及OCC乘客調度工作站。當發生車輛火災、車門狀態丟失、緊急解鎖激活、車門障礙物報警、端部逃生門異常時均會聯動車載視頻監控系統，同時，乘客可通過緊急對講和乘客調度對話。

圖2 車輛智能運維框架

2.3 安全運行的配置需求

2.3.1 車輛電路及指示燈。在司機室區域外側增加車輛啟動提示燈、司機室前端區域增加FAO模式指示燈和RM模式指示燈。車輛控制回路增加自動喚醒模塊、人工喚醒備用回路、增加喚醒繼電器、列車供電接觸器等模塊。車輛控制電路應采用冗余設計，對關鍵安全電路進行可靠性分析，降低電路故障對列車運行的影響。

2.3.2 蓄電池容量。蓄電池應確保端電壓足以滿足列車正常喚醒和列車所有設備的正常啟動，并能投入運營；同時應考慮運營中緊急情況下滿足45 min以上的容量需求。

2.4 多重駕駛模式的功能需求

全自動運行車輛新增FAM、JOP、CAM、洗車模式、雨雪模式。分別支持系統在全自動運行、對標、網絡通信故障、洗車及惡劣天氣下的安全駕駛。在降級或特定情況下各駕駛模式之間可以相互轉換。

2.5 車輛遠程控制的功能需求

列車的空調、照明、電笛、受電弓等會及時響應預設工況，開啟相應工況的運作模式，同時，這些子系統會響應OCC的遠程控制以實現對影響車輛正常行車功能的系統低壓供電遠程復位功能，如牽引、制動、車門、信號等系統。能根據車輛喪失動力的分析，實現切除轉向架的功能。能實現車門遠程隔離功能。能遠程控制緊急制動和常用制動。這些遠程功能的運用要結合運營組織具體選取開展。

2.6 對位隔離的功能需求

當個別車門故障隔離時，車輛將故障車門信息發送給信號車載設備，信號系統將此信息轉發至PSD。列車進站停穩后，ATO自動打開車門及PSD，故障車門及對應的PSD不打開。

車門與PSD故障隔離時，車輛應觸發車門故障信息廣播，通過觸發相對應的隔離車門上方的動態地圖顯示此門不打開的信息并點亮紅色燈帶。

2.7 系統安全等級及RAMS需求

全自動運行文件對車輛的安全性指標提出了更高的要求，如表1和表2所示，車輛系統的安全性指標應盡量滿足這些指標的要求。

2.8 全自動運行的場景需求

沒有建設車輛段的全自動運行運營場景分析在國內尚沒有先例，在一般全自動運行段場所具備的自動出入段場、聯動庫門自動洗車、清掃等工況要結合線上停車檢修的實際重新修訂場景文件，線上運營場景框圖如圖3所示。

表1 系統安全等級

表2 RAMS要求

圖3 線上檢修場景框圖

2.8.1 線上列車自動出入。檢修人員根據當日車輛檢修結果，向檢修調度提供當日可用車情況，檢修調度確認當日可用車數及車輛在線上的停放位置，將相關情況報送至中央行調。

中央行調員結合當日時刻表，通過ATS編制列車出線計劃，確認出線計劃無誤后提前1 h上傳ATS聯系檢修調度查看確認并反饋。

2.8.2 線上清掃。列車停到休眠點后，清掃人員向車控室申請辦理清掃手續并領取物品，登記后，工作人員經專用門禁、SPKS防護后，從登乘平臺經指定的客室門登乘列車進行清掃工作。

清掃工作完成后，清掃人員經指定的客室門離開客室，工作人員關閉該門，確認所有清掃人員均已離開自動運行區域，具備正常行車條件后辦理清掃注銷。

2.8.3 線上洗車。由于正線無法實現全自動洗車功能，且僅有兩個列檢列位設置有相應的人工洗車設施，需提前做好洗車計劃并與列車的檢修計劃匹配，減少因洗車造成的調車作業。

線上洗車遵循清掃登記流程，采用高壓水槍沖洗+人工擦洗方式。

2.8.4 跨線調車?？缇€調車提前申報調車計劃，審批通過后該車運行至聯絡線前一站等待跨線調車指令。

列控人員攜帶好人工駕駛工器具從站臺登車，按要求轉換列車駕駛模式，跨線司機同樣同步登乘該列車，在過軌期間做好列車運行監管。

兩線路確認好過軌作業條件，下達作業命令，列車以RM或EUM模式運行至1、2號線聯絡線交接處停車，由列控員手動操作電動轉換開關，轉換回流軌與走形軌回流模式，列車轉換回流模式后，運行至跨線車輛基地，在指定列位停車。

2.9 其他特殊需求

該線在初、近期使用四編組列車，遠期采用四六混跑運行模式，站臺按六編停車設計。在初期設計階段考慮了編組的實現情況，王敏等在《地鐵車輛四編組擴編六編組設計分析》[2]中介紹了一種地鐵車輛四編組擴編六編組設計分析,在設計階段需統籌考慮設備選型、空壓機用風、蓄電池儲能、車鉤防撞的預留及改造需求。

3 車輛組織架構運營需求

全自動運行對地鐵車輛維保起到改進作用，通過可靠的運維系統和狀態修、均衡修在車輛上的推廣，車輛技術管理崗位可實現從系統工程師到機械、電氣工程師再到綜合工程師的轉變，車輛技能檢修崗結合修程優化可實現從日月定修班組到綜合輪修組班組的轉變，在多方面實現崗位復合和減員增效。

設置在控制中心的車輛調度可實現車輛遠程故障復位、車輛應急指揮等職能，乘客調度肩負對客室內異常情況的緊急處置等職責。

4 結束語

全自動運行是行業內迅速發展的一門新技術，在大的背景下，各地根據歷史文化背景、地理環境特色、建設運營現狀建設符合自身發展的全自動運行運營體系，這些各異的運營體系探索勢必會對推動整個行業全自動運行的發展起到積極意義。