跨座式單軌全自動運行系統運營場景研究

邢淼

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055）

隨著近幾年高新技術的發展，尤其是云計算、大數據、物聯網、5G、人工智能等技術在各個領域的逐步應用，越來越多的城市開始探索城市軌道交通的智慧化，智能列車運行技術也獲得了快速發展。

全自動運行系統涉及專業較多，接口較傳統有人駕駛系統更為復雜，系統的頂層設計就顯得尤為重要。運營場景是全自動運行系統應用的重點研究內容之一，本文對其進行了深化分析研究，對后續跨座式單軌的全自動運行系統功能分配、系統設計及運營規則編制均具有指導意義。

1 運營場景分類及簡述

目前，全自動運行系統運營場景一般按照正常、故障、應急分為三大類，正常運營場景根據運營流程進行細化分類。

1.1 正常場景

正常運營場景是從早間準備運營、開始運營、結束運營到晚間維護等一整天的列車正常運行活動，其中大部分場景均由系統根據計劃自動執行，少部分場景如早間上電等，需人工參與確認。正常運營場景主要包括早間上電、列車喚醒、列車出庫、列車正線服務、進站停車、站臺發車、區間運營、折返作業、清客作業、列車退出正線服務、列車回庫、自動洗車、列車清掃、列車日檢、列車休眠等。

（2）列車喚醒。上電完畢后，列車車載設備根據計劃時刻表自動喚醒列車，列車各車載設備對自身狀態進行自檢，之后繼續進行靜態測試和動態測試，并將結果反饋給中心調度人員，喚醒成功后列車進入待命狀態。

（3）列車出庫。成功喚醒后，系統根據時刻表及運行圖自動設置列車車次號、目的地碼等，系統自動完成進路辦理，待滿足發車條件后，列車自動鳴笛，并按車輛段限制速度出庫。

（4）列車進入正線服務。列車運行至轉換軌（停車或不停車）后，系統自動發送進入正線服務命令，列車自動開啟車內照明、空調等設備。

（5）進站停車。列車運行至下一站臺前，列車自動觸發車內廣播，站臺自動觸發站臺廣播，列車自動調整對標停車。待列車停穩后，自動觸發車門開啟，并聯動站臺門開啟。

（6）站臺發車。列車停穩后，開始停站倒計時，待列車停站時間結束后，列車自動關閉車門，聯動關閉站臺門，滿足發車條件后，列車自動出站發車。

（7）區間運行。列車根據運行圖及實際跑圖情況，自動調整列車運行間隔，以最優乘坐體驗或最優節能模式調整列車牽引、巡航、惰行、制動從本站運行至下一站。

（8）折返作業。列車到站前播放到站信息，到站停穩后，自動打開車門和站臺門，并播放清客廣播，待清客時間結束后（或人工確認后，按壓清客按鈕），自動關閉車門和站臺門，系統自動觸發折返進路。列車自動駛入折返線并自動完成車載設備換端操作后，自動駛入車站停車。列車停穩后，自動打開車門和站臺門，待停站時間結束后自動關閉車門和站臺門，根據時刻表自動觸發發車進路，列車自動發車。

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（9）清客作業。在折返車站和終點站，列車到站停穩后，自動觸發車上清客廣播，站臺觸發清客廣播提示乘客不能上車。

（10）列車退出正線服務。回庫列車清客完畢確認后，系統自動觸發進路，待列車進入轉換軌后，系統自動發送退出正線服務指令，列車自動關閉照明和空調。

1.2 故障場景

故障場景指因系統設備故障或狀態異常導致系統無法按正常計劃執行相關操作的情景。故障場景主要包括列車喚醒失敗、列車車門故障、站臺門狀態丟失等。

（1）列車喚醒失敗。列車喚醒失敗，系統自動觸發報警提示，調度人員嘗試遠程人工喚醒列車。遠程喚醒列車再次失敗后，調度人員安排多職能隊員登車進行現場人工喚醒操作。如現場喚醒失敗，則安排檢修人員登車進行檢修作業。

（2）列車車門故障。調度人員遠程查看車門故障信息，并在安全前提下，嘗試遠程操作車門開關，若單扇門故障無法恢復，則對此進行隔離，并安排多職能隊伍登車進行查看及處理。若多扇門故障已影響運營，列車進行清客作業，并安排檢修人員進行檢修作業。

（3）站臺門狀態丟失。站臺門門關閉且鎖緊信號丟失時，未進站列車禁止進入站臺，站臺區域列車禁止移動。調度人員通知站務人員現場查看，確認安全后，操作互鎖解除開關隔離信號對站臺門的監控。

1.3 應急場景

應急場景主要指遇到的不可控的各類緊急情況導致列車無法正常運行。應急場景主要包括車站火災、車輛火災、區間疏散、大客流等。

（1）車站火災。如遇車站火災，調度人員與車站工作人員確認現場情況，車站執行火災模式，閘機開啟，疏散車站乘客。列車跳停本站或扣車上一車站，本站列車立即發車駛出車站。

（2）車輛火災。車輛火災信息通過車地通信傳遞至地面控制中心，調度人員可通過CCTV遠程查看報警點視頻信息，輔助調度人員確認是否發生火災。車輛在區間發生火災時，列車運行至下一站停車，車門打開，乘客疏散。

（3）區間疏散。當列車故障無法動車情況下，可通過中間疏散通道，將乘客疏散至救援列車上。由中心對故障列車進行廣播安撫乘客，并安排多職能隊員登乘救援列車，待救援列車到達故障列車后，由多職能隊員打開故障列車車門，有序引導乘客登乘被救援列車。待乘客疏散后，通過電客車或工程車連掛將故障列車牽引至就近故障停車線。

2 典型場景分析

跨座式單軌制式與傳統城市軌道交通差異較大，下面僅針對幾種跨座式單軌的典型場景進行分析介紹。

2.1 道岔故障

跨座式單軌道岔主要由道岔梁、走行臺車、驅動裝置、連桿、鎖定裝置、尾軸、底板等組成。道岔控制模式一般為遠程控制、本地控制、手動控制3種。

（1）場景基本流程。①道岔發生故障，故障信息反饋至中心調度人員。涉及行車安全故障反饋至行調工作站，非行車安全故障反饋至電環調工作站。②涉及行車安全故障，由行調人員通過道岔區CCTV遠程查看道岔區情況，保證安全前提下，可遠程操控道岔一次。③如故障仍未解除，行調應立即封鎖道岔及鄰近區域，禁止所有列車進入此區域，電環調通知維修人員立刻進行搶修。行調通知多職能隊員前往道岔區，通過本地操作道岔至正常位置。④乘客調通過遠程列車廣播安撫乘客。⑤故障區間列車可臨時轉為人工駕駛，由多職能隊員登乘列車，人工駕駛通過道岔故障區域。⑥道岔故障搶修完畢后，相應區段恢復全自動運行模式。

（2）系統功能分配。①信號系統。a.信號系統應能遠程操作道岔定反位，具備道岔單鎖功能；b.信號系統ATS應能接收道岔故障信息，涉及行車安全故障應以彈框形式提示調度人員；c.信號系統應能實現區域封鎖功能；d.信號系統應具有道岔本地操作授權功能。②綜合監控。應能接收道岔故障信息，并反饋至電環調工作站。③乘客調。具備遠程廣播功能。④CCTV。道岔區域應覆蓋攝像頭，中心可遠程查看道岔區域。

2.2 爆胎

跨座式單軌列車主要由走行輪、導向輪和穩定輪組成，走行輪、導向輪和穩定輪均為橡膠輪胎，內充惰性氣體，具有噪音小、爬坡能力強、轉彎半徑小等特點。

（1）場景基本流程。①車輛走行輪、導向輪、穩定輪胎壓不足或發生爆胎時，車輛胎壓監測會將報警信息上傳至控制中心車輛調系統。②列車發生爆胎時會觸發列車緊急制動。③導向輪或穩定輪爆胎時，行調安排多職能隊員登乘故障列車，以人工駕駛模式行駛至下一站臺清客。④列車胎壓不足時，列車運行至下一車站扣車，通過廣播安撫乘客，行調通知多職能隊員現場查看輪胎情況，視胎壓考慮是否清客。⑤故障處理完畢后，恢復正常運營。

（2）系統功能分配。①車輛。a.應具備胎壓監測功能；b.爆胎時應能觸發緊急制動；c.爆胎時應具備緩行能力。②車輛調系統。應具有接收并顯示胎壓狀態的功能。③乘客調。應具備遠程列車廣播功能。

3 結語

跨座式單軌車輛、線路、道岔等均與鋼輪鋼軌有較大差異，運營環境、運營場景等也有較大不同。本文對跨座式單軌全自動運行系統運營場景進行了深化研究，對后續跨座式單軌項目實現無人駕駛具有重要的意義和應用價值。