城市軌道交通全自動運行FAO項目運營籌備中的啟示

曹啟濱

新時代的科技進步，促進了當今城市軌道交通自動化、信息化、智能化程度的大幅度提高，5G+物聯網、AI人工智能、大數據等新興技術為新一代軌道交通提質增效。當前國內新建地鐵線路廣泛采用了全自動運行（Full Automatic Operation，FAO）系統，信號系統從單純追求列車高密度追蹤的移動閉塞CBTC列控系統，發展成為多專業控制設備的深度耦合、控制信息共享聯動的總集成平臺。

全自動運行技術現已在國內部分新建軌道交通線路上得到了成功的示范應用。針對新技術落地，軌道交通運營管理方面也急需同步進行重大調整［1-2］。

1 全自動運行系統構架及特點

1.1 全自動運行系統構架

CBTC列車控制系統以提升行車能力為主要功能，在此基礎上，FAO 以信號為總牽頭專業，將通信、車輛、綜合監控、乘客服務信息、客流現狀，以及系統故障與異常狀態處置提示等匯總到信息流統籌大平臺，打破了原有按照設備專業管轄劃分的信息“孤島”，形成了以安全運營為基礎的自動化聯動、信息化輔助支持、智能化決策的中樞。全自動運行系統構架見圖1。信息流的深度強關聯耦合聯動，也為今后進一步實現5G+AI 提供了技術基礎［3-4］。

圖1 全自動運行系統構架

1.2 全自動運行主要特點

FAO 通過自動化系統聯動功能，減少了人工的介入操作。業內最初曾普遍認為FAO 就是無人駕駛，取消司機是FAO 系統唯一特性的理解是完全片面化的。從實踐角度看，現階段FAO 技術的核心目的并非取消司機。

1）FAO 是多專業深度融合的信息流與控制平臺，具備列車自動休眠喚醒、自動出庫、車門/站臺門故障自動對位隔離、列車遠程故障處置、災害模式下自動聯動，以及以車客服務為顯著特征的聯動功能。FAO 提煉了軌道交通常規運營指揮、應急處置、故障和災害的經驗及公共應對辦法，將其系統化植入到設備系統，降低了人工介入度。類似于十余年前，軌道交通具備ATO 自動運行功能時，將乘務員從人工操縱牽引手柄的繁重機械化動作中解放出來，是一種降低勞動強度、提高智能化水平的勞動環境與工作品質的提升。

2）FAO 是在安全可靠運營的基礎上對自動控制系統的融合。實現全自動運行需要多專業配合，現階段無法做到全部故障、災害、異常狀態的無限窮舉，并通過自動化系統無縫支持。目前，FAO系統可以做到監測、甄別、判斷、輔助決策和輔助動作，降低人工決策和操作的頻次。當區間、車輛發生嚴重異常，造成運營車流擁塞，存在路軌車輛乘客危急時，仍不可避免地需要人工確認及補救，以搭建完善的運營管理底線。特別是超大規模城市軌道交通客流量極大、列車追蹤密集，完全無人駕駛遇有緊急異常時，可能會擴大延誤范圍、交通擁堵和社會負面影響［5］。

3）2022 年1月，國家交通運輸部針對FAO 系統司機添乘和乘降安全進行了相關規定，在運營初期需要有司機值乘。FAO 是自動化、智能化的運行控制系統，雖然從系統的角度替代了人工操作，但不是純粹的無人駕駛。對值守、監護做出的進一步定位，將進一步促進業內對FAO“運行”職能的認知和把控。

2 FAO對運營管理的影響

2.1 調度指揮方面

FAO 的深度融合、系統聯動，打破了傳統按照設備專業劃分的分工，將大量的實時信息流傳遞給調度中心，將行車、電力、環控、車輛、乘客及維修調度臺高度集中。

1）行車業務打破了單純以ATS監視組織車流的唯一視點，擴展為包括環境感知、系統異常、乘客呼叫于一體的指揮、控制、決策、服務體系。

2）FAO 增加了乘客調度職責，車廂內的乘客可以通過緊急對講直接與調度員通話，反映訴求、報告突發情況，即增加了調度員的服務職能。

3）在非FAO 級別時，車輛狀態由司機掌握，車輛故障由司機現場應對，發生影響運營的情況時，調度員根據司機現場反饋的情況進行決策施令；FAO 系統則將在線列車狀態、異常故障等全面運行信息實時上傳調度指揮系統，調度員（車輛調）需要提高對車輛技術的深入判斷能力與決策水平，辨識可能的隱患和故障，并遠程進行決策施令［6］。

2.2 車站及乘務方面

車站綜控員增加相對應的現場確認職能，包括自動清客、車門/站臺門故障自動對位隔離等功能的服務解釋工作；司機乘務專業的崗位定義將發生重大變化，司機也將以綜合巡檢職能隊員的身份離開駕駛室，甚至一些新興FAO 項目交付時已無司機室布置，因此需單獨制定FAO 線路乘務人員對列車的巡檢、看護、管理、處置、服務等多職能職責［7］。

2.3 運維方面

傳統的軌道交通運營設備專業劃分較多，存在各系統各專業各自為戰、專業間壁壘多、協作弱的現實特點，專業間接口經常存在技術上的斷擋和接口失靈，管理上也常存在專業邊界推諉現象。

FAO 系統強耦合、系統設備交叉接口深度關聯，若按照傳統專業劃分，會造成更多管理上的“壁壘”、技術上的“深井”，最終損害全系統能力。因此，運營單位應首先打破傳統的信號專業設備和管理格局，將信號系統作為統籌FAO 平臺的牽頭專業系統，并以綜合、合作、協同統籌維修方式，搭建集約整合的維修隊伍平臺，從籌備新線之初就排除傳統的以專業“自我保護”的本體意識，培育面向全系統維保的技術隊伍。

在運維人員隊伍建設方面，運營單位應當嚴格按照有人值守、有人操作的傳統配置，預先培訓、教育相關操作職工、技術干部，做足人員儲備，制定應對傳統信號與運輸組織，即FAO 降級體系的管理規章、應急方案等，并組織員工隊伍進行有人盯控的新建線路FAO 調試，開展人員、管理、系統、設備在籌備期的有效鍛煉、磨合，保障新建線路有序開通投運。

3 運營單位籌備的關鍵要素

3.1 建立系統思維

全自動運行融合度高，必須要從大系統全局構建，對全部功能場景整體貫穿把握，領會系統的設計初衷、功能規格、技術指標、接口關系和聯動場景的總體架構，以便后續從各板塊細致分解各功能。

系統思維必須打破傳統以專業自我一體的格局。信號作為整體牽頭專業，應配備總體工程師，協調各分系統、子模塊、接口專業的技術配合和應用落地；車輛、機電、供電、通信及綜合監控等相關專業，不能孤立地認為FAO 屬于信號專業職責而出現技術缺位，應按照“大一統”的理念實現包括運營單位、建設單位、各專業供貨商的主動協作。

3.2 細化功能需求

樹立“建設為了運營，運營為公眾服務”的概念。明確定義需求：并非廠家生產什么，用戶就被動接受什么；也不是用戶提什么，廠家均應實現。一定要打破“唯廠家論”和“唯用戶論”的2 個極端。

在系統格局的基礎上，建設、運營及供貨單位應當共同強化基本框架設計初衷的原則、基本功能、基本理念，學會融通，在可選配的環節上專心分析。

FAO 的基本功能是在凝練了軌道交通傳統線路多年多線的運營經驗，融合了常見故障、異常、服務業務等的基礎上形成的。運營單位可以進一步結合不同線路的經驗和運營痛點進行分析，細化FAO 大系統下的個性化需求。結合具體線路客流、車流、運營管理組織模式等綜合施策，設計需求時需結合管理布局和管理職能同步考究，避免出現系統發展階段倒溜和過度超躍，技術前進而管理漏失引發的風險［8］。

3.3 管理制式對接

FAO 項目籌備質量如何，管理制式非常關鍵，包括建設管理和運營管理2 個方面。在建設階段，建設和運營雙方都宜配備總體牽頭、總體協調負責人，聯絡組織各分系統和分專業的需求、進度、質量和工藝等。

運營管理制式也是開通運營和經營的關鍵。上海10 號線、北京燕房線等FAO 示范項目都做出了實質性的貢獻，建立脫離傳統線路的指揮、維修、技術團隊，單獨應對FAO 的聯動融合，打破專業間技術壁壘與管理鴻溝是應對FAO 的關鍵任務之一。

3.4 經濟價值研究

新時代軌道交通將逐漸從運營轉向經營。結合FAO，在人員編制、員工操作勞動強度、故障對運營的影響等方面進行有益嘗試，并全面提升自動化、信息化、智能化管控水平。FAO 的功能再分配，扭轉了軌道交通行業勞動密集型、操作聚合型的勞動格局，提升了勞動環境與品質，鋪墊了軌道交通行業智慧化就業方向，提升了行業經濟技術價值，為進一步融匯新科技、打造智慧地鐵車站、實現車客匹配智慧出行、降低人員及設備損耗，實現綠色低碳可持續的交通等奠定基礎。

3.5 工期籌劃

FAO 的建設管理應當實現專業步調一致，減少“窩工”返工降效的發生。信號系統作為弱電控制專業，往往是新線建設中最后交付調試的設備系統，而信號專業本身又是關系開通和安全運營的決定性方面，其自身的調試任務多、項點繁、標準高、安全責任重，調試的人力物力成本也比較高昂。FAO 系統大融合后，包括綜合監控整合，通信、車輛等的聯動測試，以及未來軌道“云”的相關接口測試，都需要在站后工程中實現，需有明確的統籌推進方案，同步接口測試和功能驗收。

FAO 功能仍然要高度強調人員操作的重要性，人工操作是對FAO 補充和兜底的底線保障，切不可完全以系統自律運行為唯一方案而忽視降級條件下的人員應對水平。在FAO 線路的設計聯絡階段，特別是接納本省市第一個FAO 項目時，要預先儲備人才、搭建隊伍，建立FAO 降級下全流程、全覆蓋、完善的規章守則，并落實培訓執行到位；在調試階段，施行運營人員有規章的盯控保障，及時應對系統調試異常，及時干預，避免出現危急事態，并針對調試挖掘隱患，不斷迭代管理規章，形成完善的包含降級應用的FAO 全系統管理制度，實現FAO 系統有保障的安全可靠投運。

FAO 項目宜在開通前完成全功能調試，全功能交付開通運營。軌道交通載客線路需要利用夜間有限的停運時間段進行維保檢修，特別注意新建線路宜避免遺留FAO 尾工，以減少對運營維保的影響。

4 結論

全自動運行系統是新技術落地的新事物，是以信號系統為核心的控制系統的又一次飛躍，需要建設單位、運營單位進一步深入研究、密切配合，站在新技術的高度統籌推進。