城市轨道交通全自动运行系统应用研究

谢正媛　李月

摘要：近年来全自动运行地铁在全球轨道交通领域日渐升温，国内外城市都已引入无人驾驶地铁，目前运行情况良好。本文从信号系统、车辆系统、车辆段配置等几个方面对全自动驾驶系统的主要技术原则进行分析，总结全自动驾驶系统与常规轨道交通的区别，提出全自动系统的作业人员增减建议。

关键词：城市轨道交通；全自动运行；岗位设计

中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0053-02

1 全自动运行系统应用

截止2016年7月，全球已建成6条无人自动驾驶的轨道交通线路，共789km。上海地铁10号线于2010年开通，目前由DTO模式逐步向UTO模式过渡；北京地铁燕房线于2017年12月开通，是我国首条自主研发的全自动运行线路。国际公共交通协会（UITP）预测，全自动运行在今后将会有一个巨大的增长，2020年全球将有2079公里的地铁线路采用全自动运行方式，75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术。

2 全自动驾駛系统的主要技术原则

2.1 全自动运行系统信号系统新增功能

正线信号系统具备全自动运行功能，具备休眠、唤醒、自动进出段/场、自动进站停车、自动开关门、自动发车、自动折返等自动控制功能。ATS具有调度自动化功能，ATS能根据预定的故障运行模式，自动推送多种变通进路或运行交路，经人工确认自动控制列车自动运行。此外，还能实现列车到站过冲或欠标下的自动对位调整功能。在车辆网络出现故障，或车辆与车载信号设备通信故障时，增加蠕动驾驶（CAM）模式应急运行。

车场信号系统采用与正线一致的基于无线通信的移动闭塞ATC系统，支持车场自动化区内GOA4自动化等级下的列车全自动运行，实现自动调车、自动洗车等功能。

2.2 全自动运行系统车辆新增功能

全自动运行系统将驾驶模式由STO升级为FAO，原本司机做的事情全部转移到OCC（运营控制中心）来进行，因此针对全自动驾驶模式，考虑在车辆设备故障后能够远程控制或自动降级。车辆可实现自动唤醒、自检、自动休眠等功能，列车将相关状态、故障等信息实时传输给OCC，以便OCC了解列车信息，为列车排查故障及应急反应提供依据。列车前端和末尾配有机械障碍物探测装置，这种压力敏感装置可探测列车两端的障碍物。一旦探测到障碍物，会立即触发紧急制动，同时将信息通过TCMS发送至OCC。

2.3 全自动运行系统车辆段配置

全自动无人驾驶地铁车辆段分为有人驾驶区和无人驾驶区。其中，无人驾驶区包括运用库及出入段线和咽喉区、转换轨、牵出线、试车线、洗车线等相关区域；有人驾驶区包括大架修线、定/临修线、镟轮线、吹扫线、静调线、内燃机车线、特种车辆存放线、平板车停放线、材料线、检修牵出线、存车线等。在人工驾驶区域设置有人/无人转换牵出线，进而减少调车作业干扰，提高车辆的运行效率。整个车辆段纳入中央ATS系统监控，车辆段内设车站级ATS工作站。正常情况下，全自动运行区域由控制中心“车场调度/计划员”工作站控制，非自动运行区域由停车场控制室ATS终端控制。

无人驾驶区可以完成列车自动出入车辆段/停车场，及休眠、唤醒和自动洗车等功能。为了保证检修安全，严格控制人员进入停车列检区。因此，停车列检区域需要划分成多个防护分区，通常按2～4股道设置为1个防护分区，各防护分区入口设置门禁，当门禁被激活时，该区域被封锁，禁止分区的列车移动，该分区也不能接、发车或调车。

3 全自动运行系统和常规驾驶系统的主要区别

3.1 运营目标

相比于常规驾驶系统，全自动运行系统节省时间， 可以有效缩短行车间隔、提高旅行速度，加速车辆周转。据统计，上海地铁10号线采用无人驾驶运营，运营效率提高8.9%，若远期无需随车人员，按每列车6人配置，每名司机年使用成本10万元，每年可减少60万/列。全自动运行系统通过岗位综合减少定员，有效降低运营成本，上海地铁10号线目前每公里的运营人员是37人，较传统项目的50人/公里有了明显降低，上海地铁运营提出的目标是28人/公里。

3.2 信号系统的差别

全自动运行轨道交通正线区域为全自动控制区域，纳入ATC系统的控制范围且须实现列车全自动运行功能。与常规系统相比，正线停车线、车辆段/停车场停车列检库增设精确停车应答器，并配置列车在停车线休眠唤醒后的静止列车定位应答器或相关定位设备，车载ATC设备增设休眠唤醒模块；全自动驾驶模式下，列车到达终到站清客，期间车载信号设备保持车门打开，在进行清客确认后，系统自动关闭车门和站台门，在车站站台门两端处和车站控制室IBP盘上增设关门按钮，以实现清客确认和车门关闭的功能。

车辆段/停车场自动化区采用完整的ATC系统，对在自动运行区域列车进行自动控制，具备ATP/ATO功能，列车在停车列检库内可实现精确停车、休眠唤醒、自检的功能。车辆段需设ZC区域控制器设备、自动化区增加无线传输设备；此外，信号系统增设与车辆段洗车机的接口，以实现自动洗车功能。非自动化区为人工作业区，设置调车信号机并采用限制人工驾驶模式（RM）或者非限制人工驾驶模式（NRM），ATS子系统对其仅监视不控制。车辆段/停车场的自动化区和非自动化区的转换在车辆段内设置的转换轨进行转换。

3.3 运营组织差别

常规驾驶系统控制下，行车调度员负责监视列车运行状态，保证按图行车，在故障情况下，通过调度命令指挥司机及相关专业人员处理。而全自动驾驶模式下，控制中心调度员可以直接远程控制列车运行，通过远程传输与列车内乘客直接对话。因此，在全自动运行模式下，控制中心的调度功能增强了，车控室的功能削弱了。运营管理人员岗位设置和定员数量也与传统轨道交通有区别。第一，在运营控制中心设主控制中心，在车辆段调度中心设后备控制中心，互为冗余。控制中心增加车辆检修调度和客运调度员。其中车辆检修调度员负责车辆检修计划安排和调度工作。客运调度员主要负责车站内和列车内乘客联系，站内或车内信息广播等工作。第二，取消正线运营司机，保留车辆段试车司机和轨道车司机。

通过以上各方面的分析，全自动驾驶系统技术做为一个节约能源的、高新技术的、附加值很高的新型产业，可以为轨道交通提供更舒适、更安全、高效的服务，进一步提升轨道交通安全与效率。

参考文献

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