預留全自動駕駛條件車輛基地的工藝設計方案研究

張大吉

（成都軌道交通集團有限公司，四川 成都 610096）

0 引言

全自動運行系統是新一代城市軌道交通系統，目前全自動運行技術在國內外各大城市軌道交通項目中大量使用。同時，線路工程考慮到該項目技術和經濟特點采取了預留措施，待后期進行全自動運行系統升級改造，相對應工程中的軌道交通車輛基地也就存在自動化場段設備設施一次性實施和部分設備設施預留后期改造的不同情況。

在成都軌道交通線網中，軌道交通9 號線一期、13號線一期、27 號線一期和30 號線一期為全自動運行線路，車輛基地按照自動化場段進行設計和建設。5號線、17 號線一期、18 號線三期、19 號線二期車輛基地按照預留全自動運行土建條件進行設計和建設。后續建設工程中還會有預留自動駕駛技術條件項目。通過對已建和在建項目進行調研和研究分析，存在建設標準不統一、預留措施不到位、改造對既有運營影響較大等問題。因此，對成都軌道交通線網中預留全自動運行土建條件設計的車輛基地進行系統研究和設計評估，總結、拓展預留全自動化車輛基地的設計理念和標準，能在項目建設初期就充分考慮和減少后期改造設備設施對運營使用的影響，清晰明確先期建設內容和后期預留改造的設備設施相關技術要求，顯得尤為重要[1]。

下面通過分析預留全自動車輛基地的特點及技術要求，結合對成都地鐵5 號線車輛基地項目進行改造的方案研究，提出預留全自動運行條件車輛基地的先期建設工程內容和后期預留改造的設備設施相關技術要求。

1 預留全自動車輛基地特點及技術要求

預留全自動運行條件車輛基地通常是在初期或者開通期按照常規非ATC（(Automatic Train Control）模式場段實施，后期進行ATC 模式升級改造，實現車輛基地全自動駕駛條件。因此,結合全自動運行場段相關技術要求，分析車輛基地先期建設使用和預留后期改造的設備設施。

預留全自動運行條件車輛基地與常規車輛基地的差別主要體現在場段內停車線、牽出線、洗車線長度、對應線路的單體庫房長度、線路上列車的安全防護距離、庫內外的防護分區、運用庫內檢修地道、檢查坑、圍蔽柵欄的設置、場段內線路末端車擋形式、車輛駕駛模式及區域信號控制方式、車輛洗車模式、信號軌旁設施、改造前后的運營管理模式等。預留全自動運行車輛基地的相關設備設施的要求，包含以下幾個方面：

1.1 車場各股道分區

第一，車輛基地總圖布置和功能分區，按照全自動運行區域、非全自動運行區域、信號轉換區域、其他生產辦公區做好總圖規劃和前期預留。車輛基地股道按照全自動運行條件功能分區設置，出入段線、停車列檢線、洗車線等運用股道及其咽喉區設置在自動運行區，吹掃線、靜調線、定修線、臨修線、大架修線、鏇輪線、調機停放線等檢修股道及其咽喉區和工程車停放線、材料線等正線綜合維修使用股道設置在人工駕駛區；牽出線根據不同的功能確定劃分區域。第二，周月檢線可考慮與停車列檢線合設在運用庫，設在自動運行區，保證運用車檢修后上線作業。周月檢線設置在人工駕駛區時，也需滿足列車回段可直接進入周月檢庫，不影響車輛基地的運營效率。第三，工程車停放線設置在人工駕駛區，但考慮到工程車有方便快捷進出段的要求，需保證工程車停放線與出入段線直接連通，后期工程車進出段采用RM（限速人工駕駛）模式信號降級運行。第四，牽出線兼轉換軌時設置在人工駕駛區。第五，試車線考慮到線路調試及人員作業需求，納入人工駕駛區進行管理[2]。

1.2 運用庫內各股道要求

第一，停車列檢線長度。股道長度需考慮車輛檢修工藝需求和信號的安全防護要求。一般要求A、B端車輛的安全間距不小于20m，B 端車輛端部距離線路終點車擋的安全距離不小于15m。整個庫長比常規停車庫增加約20～30m。第二，停車庫寬度要求。庫寬需考慮停車線的線間距和每跨停車線數量，還應考慮庫內線路間的防護圍蔽安裝空間。第三，周月檢庫線長度要求。線路長度需滿足車輛檢修工藝需求和信號安全防護需求。周月檢庫列車尾部車鉤至車擋的距離為15～20m。一線兩列位時，周月檢庫列車車鉤之間的距離為12～25m。因此，周月檢庫庫長較常規庫房長度增加約5～10m。第四，車輛基地停車列檢庫內所有股道均設檢查坑和蹬車平臺。第五，考慮車擋安裝距離。庫尾端車擋建議采用立臂式液壓緩沖式車擋。第六，后期物理隔離圍欄不影響消防設施分區使用及分區生產用水用電需求。

1.3 車輛基地與正線控制權接口、轉換軌

基地內自動運行區控制權由段、場DCC（Depot Control Center）負責，正線運行控制權由OCC（Operating Control Center）負責。在該種情況下，與常規車輛基地一樣，在出入段線車輛基地咽喉道岔處設置一度停車位，負責正線和車輛基地的調度權交接。

進場段信號機至正線入口信號機間線路兼作信號轉換軌，滿足一列車長度加60m 要求。列車在轉換軌上完成輪徑校準、列車定位篩選、車地通信等作業。

1.4 分區隔離設施

第一，按照安全運行要求，在軌行區外側設置隔離柵欄，防止人員隨意進入軌行區。還要在車輛基地內全自動駕駛區域和人工駕駛區域之間、各個自動駕駛分區間預留設置隔離柵欄及門禁等。停車庫一般按不大于兩股道一個安全分區進行設置，庫寬預留隔離設施后期安裝條件。周月檢庫設置在全自動駕駛區時，按照一股道一個分區進行設置，并考慮隔離設施后期安裝的條件。咽喉區上下行分區，可在入段線群和出段線群之間，預留隔離設施后期安裝條件。牽出線兼信號轉換區時，設置為一個自動駕駛防護分區，預留隔離設施后期安裝條件。

第二，在停車庫的庫前坪過道位置和庫內中間通道位置預留加設活動圍蔽及門禁系統的條件。

1.5 地下走廊通道設施

預留后期至自動化區域的通道設施。運用庫內各分區之間通過兩列車之間的地下走廊通道可將各個分區聯系起來，通向每個分區設置一個樓梯。地下通道需考慮后期維護問題，建議土建設施一次性實施，并考慮通風、照明、排水等問題。通道設計考慮足夠的凈寬、凈高，除去管線安裝空間，凈高2m 以上。

1.6 洗車機庫設備設施及其他

考慮到全自動運行的地鐵車輛基地內洗車機庫劃定為全自動駕駛區，預留全自動運行條件車輛基地洗車機能升級實現對列車自動清洗的功能，同時預留與信號系統的聯動控制接口。

2 預留全自動車輛基地遠期改造方案

以成都地鐵5 號線車輛基地改造條件為例說明如下。

其一，成都地鐵5 號線預留ATO 全自動運行車輛基地運行，自動化區域與非自動化區域未隔離，庫外需增設隔離柵欄、柵欄門及軌旁人員作業防護開關（SPKS 開關）。

其二，停車列檢庫前期未進行自動化分區隔離，后期改造需在庫內增設柵欄進行自動化分區。庫前平交道增設自動伸縮門或道閘配套SPKS 與FAS（火災自動報警系統）聯鎖。

其三，下穿通道進入自動化分區需設置柵欄門及SPKS 開關（見圖1）。

圖1 增設柵欄門示意圖（單位：mm）

其四，對洗車機進行改造，按照全自動運行升級軟件系統。洗車機應具有如下功能。

功能一：洗車線納入自動化駕駛區，洗車機進行功能升級，相關控制接口納入信號系統管控，可實現列車自動洗車功能。洗車機庫由洗車機庫和控制室組成，根據洗車流程，洗車機庫內一般設有預濕、預冷工位，列車端面沖洗工位，列車側面初刷洗工位，列車側面次刷洗工位，初沖洗工位，列車側面精刷洗工位，終沖洗工位。洗車線及其牽出線根據信號安全防護要求考慮線路有效長度。

功能二：洗車機是用于對地鐵列車外表面實施自動洗車作業的專用設備。洗車機應具有但不僅限于如下主要功能：具備完成車身兩側（包括車門、窗玻璃、側頂圓弧面）的洗刷及車端面（包括端面肩部）的高壓水沖洗工作功能；具備選擇是否端面沖洗的功能，應實現能根據自動識別系統自動選擇端洗模式，同時也可手動輸入車號自動選擇端洗模式進行清洗。

功能三：洗車機要同時滿足常規有人駕駛的洗車工況和無人駕駛時的洗車工況要求。洗車機與場段信號等系統有完整的通信接口，信號系統在洗車過程中控制列車的啟停止，洗車機控制系統通過與信號系統的通信來實現洗車機在無人操作情況下的自動洗車作業。

其四，既有綜合自動化管理系統升級改造。

成都地鐵5 號線車輛基地原配套的綜合自動化管理系統（MIDAS）是按照普通人工駕駛模式設計，需進行升級改造，與信號、綜合監控等系統重新對接接口。

其五，信號系統配套方案。

成都地鐵5 號線車輛基地信號系統在既有系統基礎上，通過增加和調整軌旁設備布置，實現車輛基地行車自動化功能，達到車輛基地自動化等級要求。

3 預留全自動車輛基地相關要求

第一，車輛基地總圖布置和功能分區，按照全自動運行區域、人工駕駛區域和信號轉換軌設置做好前期預留。雙周、三月檢線宜與停車列檢線合設于運用庫內，設置在自動運行區，保證運用車檢修后上線作業。雙周、三月檢線位于人工駕駛區時，需滿足列車回段可直接進入雙周、三月檢庫，不影響車輛基地的運營效率。第二，全自動運行區域預留后期增設隔離設施條件，預留后期至自動化區域的通道設施。區域內線路長度應滿足全自動化要求。第三，洗車機預留與信號聯動系統的控制接口。第四，停車列檢庫（棚），其要求內容如下。一是停車列檢庫區域需要盡可能分成多個小區域，通常為2 股道或3 股道設置一個分區，分區之間通過兩列車之間的中間通道處貫通全庫的地下走廊可將各個分區聯系起來。二是停車列檢線按1 線2 列位布置，列車對位停車后，以車端的位置為基準，第一列位距第二列位之間的距離不小于20m；第二列位距離車擋之間的距離不小于15m。三是停車列檢線之間如預留設有防護圍欄，車體與圍欄之間的距離宜按地鐵設計規范中“車體與側墻之間的通道寬度”計算。四是庫內洗手池、用電插座、物理隔離、車擋等預留后期改造增設條件。五是庫內各分區之間預留隔離設施后期安裝條件。周月檢庫劃分全自動駕駛區，宜按照1 股道一個安全分區進行設置，預留隔離設施后期安裝條件。六是在停車列檢庫庫前平過道和中間橫向通道預留加設門禁系統條件。七是庫內宜設置100% 的檢查坑。第五，洗車機棚。洗車機棚布置于預留全自動運行條件區域。洗車機可升級實現對車輛的自動清洗功能。第六，牽出線：若自動運行區和人工駕駛區之間的轉換軌設置在牽出線上，則牽出線有效長為列車長+60m；牽出線上不設轉換軌時，牽出線有效長度較原設計標準再增加5m 設置。轉換軌登車梯預留設置。第七，聯絡線：若自動運行區和人工駕駛區之間的轉換軌設置在聯絡線上，則該聯絡線的有效長為列車長+60m。第八，地下通道的預留。為便于作業人員進入相應的防護分區作業，需在庫內設置下穿地道或天橋，在每一個防護分區設置出口。地下通道重點考慮后期維護問題，建議土建設施一次性實施，并考慮通風、照明、排水等問題。通道設計考慮足夠的凈寬、凈高，除去管線安裝空間，凈高2.3m 以上，凈寬2.2m。一是需考慮地下通道通風、防水及排水、日常照明和應急照明設施。照明與風管宜綜合排布。二是需考慮通道內地面防滑。三是需考慮通道內股道標識、緊急疏散出入口標識等。四是地下通道出入口宜設計為通透式門，并安裝閉門器，在開門處設視頻監控，下通道樓梯兩側設扶手。五是通道出入口宜設置在運轉樓內。如在庫外時，出入口宜做大，地面考慮防滑，并防飄雨設計。六是地下通道在和庫內地面管溝標高沖突位置，困難情況下（優先平直），可局部采用臺階下沉并設置斜坡。第九，其他。其一，考慮先期運用庫全自動運行區內照明遠程控制功能及牽引供電的遠程控制。其二，咽喉區應結合供電分區進行分區劃分，預留隔離設施后期安裝條件。咽喉區上下行分區，宜在出場線和入場線之間設置，預留隔離設施后期安裝條件。牽出線兼設信號轉換區，設置為一個自動駕駛防護分區，預留隔離設施后期安裝條件[3]。

4 結論

預留全自動運行條件車輛基地改造工程需做到保障場段作業順暢、節約投資，盡量減少廢棄工程，改擴建后的車輛基地滿足全自動無人駕駛功能及信號系統要求，改造過程應避免對既有場段運營和收發車影響，不能中斷線路運營。此次通過分析預留全自動車輛基地的特點及技術要求，與既有車輛基地升級改造的方案研究，形成統一的預留全自動化車輛基地的建設標準，明確了先期建設和預留改造的工程內容，同時在后期項目中可以通過建設和運營使用不斷反饋和完善相關要求，以更好地指導后續工程建設。