廣州地鐵APM線無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式分析

張立杰

張立杰:廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司 工程師 510010 廣州

廣州市珠江新城旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)(Autometed People Mover system以下簡(jiǎn)稱(chēng)APM)，線路全長(zhǎng)3.94 km，全部采用地下線路，共設(shè)9個(gè)車(chē)站、1個(gè)地下控制中心和1個(gè)地下車(chē)場(chǎng)，已經(jīng)于2010年11月正式投入運(yùn)營(yíng)。APM線是國(guó)內(nèi)第一條無(wú)人駕駛的全自動(dòng)化城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，不僅列車(chē)運(yùn)行采用全自動(dòng)無(wú)人駕駛模式，而且車(chē)站也實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。作為線路運(yùn)營(yíng)控制指揮中樞的信號(hào)系統(tǒng)，為適應(yīng)APM的工程特點(diǎn)和功能定位，滿足列車(chē)無(wú)人駕駛、車(chē)站無(wú)人值守、高密度、靈活編組等運(yùn)營(yíng)要求，其系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式以及與相關(guān)系統(tǒng)的接口等方面，均有特別之處，下面進(jìn)行分析。

1 無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式

目前，國(guó)內(nèi)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)一般采用有司機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行模式，在列車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中如啟動(dòng)、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)時(shí)需進(jìn)行必要的人工干預(yù)。而APM信號(hào)系統(tǒng)正線和停車(chē)線均采用無(wú)司機(jī)的無(wú)人駕駛模式，其運(yùn)營(yíng)模式與傳統(tǒng)的控制方式相比有了較大變化。現(xiàn)從列車(chē)運(yùn)行方式、列車(chē)運(yùn)行過(guò)程和故障管理等3方面，系統(tǒng)地介紹APM線無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式。

1.1 列車(chē)運(yùn)行方式

1.1.1 正常駕駛模式

正線正常模式下，列車(chē)的運(yùn)行、制動(dòng)、停站以及車(chē)門(mén)/屏蔽門(mén)的開(kāi)關(guān)都為全自動(dòng)。僅僅在發(fā)生故障而無(wú)法采用無(wú)人駕駛，或故障列車(chē)由救援列車(chē)實(shí)施救援的情況下，才采用人工駕駛模式。

停車(chē)線及洗車(chē)線也采用無(wú)人駕駛模式，車(chē)列在進(jìn)入停車(chē)線及洗車(chē)線時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)線路的實(shí)際情況計(jì)算運(yùn)行速度，而離開(kāi)時(shí)沒(méi)有速度限制。

1.1.2 非正常駕駛模式

1．ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式。列車(chē)的監(jiān)控、運(yùn)行、制動(dòng)及開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)/屏蔽門(mén)由駕駛員操作。其中，車(chē)門(mén)/屏蔽門(mén)的開(kāi)關(guān)需實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。

2．無(wú)ATP保護(hù)固定限速下的人工駕駛模式。列車(chē)的監(jiān)控、運(yùn)行、制動(dòng)及開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)由駕駛員操作，駕駛員根據(jù)軌旁信號(hào)機(jī)和控制中心調(diào)度員的指令駕駛列車(chē)，負(fù)責(zé)列車(chē)運(yùn)行的安全。

1.1.3 正線停車(chē)

由于APM車(chē)場(chǎng)建于地下，在保證安全運(yùn)營(yíng)的情況下，可以考慮在夜間正線列車(chē)服務(wù)結(jié)束之后，將列車(chē)停在正線的車(chē)站或者區(qū)間線路上。正線停車(chē)可以減少停車(chē)場(chǎng)面積，節(jié)約投資。同時(shí)夜間停在正線的列車(chē)，在早上開(kāi)始服務(wù)之前，調(diào)度員可安排它們作為最早投入服務(wù)的列車(chē)，在運(yùn)營(yíng)之前檢查線路，可以提高服務(wù)水平。但是，正線停車(chē)必須符合以下2個(gè)原則:①停在正線的列車(chē)必須是無(wú)故障的，可以次日直接投入運(yùn)營(yíng);②如果夜間正線維修需要工程車(chē)從車(chē)場(chǎng)開(kāi)出，停在正線的列車(chē)所占車(chē)位必須保證工程車(chē)可以到達(dá)正線的各個(gè)地點(diǎn)。

1.2 列車(chē)運(yùn)行過(guò)程

每天運(yùn)營(yíng)前，控制中心自動(dòng)喚醒列車(chē)，列車(chē)采用ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式進(jìn)行正線巡道，巡道無(wú)異常后，該列車(chē)轉(zhuǎn)換為無(wú)人駕駛模式投入運(yùn)營(yíng)，同時(shí)其他列車(chē)根據(jù)時(shí)間表自動(dòng)投入運(yùn)營(yíng)。正常情況下，列車(chē)采用無(wú)人駕駛模式。

在車(chē)場(chǎng)經(jīng)過(guò)維修或車(chē)載ATC系統(tǒng)斷電再上電的列車(chē)，在投入載客運(yùn)營(yíng)前，需要經(jīng)過(guò)初始化和啟程測(cè)試。啟程測(cè)試正常后，列車(chē)自動(dòng)投入運(yùn)營(yíng)。啟程測(cè)試未通過(guò)的列車(chē)需要人工駕駛回車(chē)場(chǎng)進(jìn)行檢查維修，直至測(cè)試通過(guò)后才可以進(jìn)入正線。正常運(yùn)營(yíng)模式中，信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。列車(chē)運(yùn)行過(guò)程如圖1所示。

圖1 列車(chē)運(yùn)行過(guò)程流程圖

1.3 故障管理

1．通知乘客和工作人員。為避免出現(xiàn)混亂局面，通過(guò)廣播、PIDS等系統(tǒng)通知并確保乘客安全，通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備通知多職能巡查隊(duì)和維修人員，以便及時(shí)趕往故障發(fā)生地。

2．采用降級(jí)模式。如果重新配置的操作不能建立正常的運(yùn)營(yíng)條件，必須采用降級(jí)模式，主要包括如下內(nèi)容:①實(shí)行臨時(shí)運(yùn)營(yíng)服務(wù)、臨時(shí)單線運(yùn)營(yíng)服務(wù)和擺渡模式;②采用列車(chē)人工駕駛模式;③列車(chē)救援及乘客疏散。

通過(guò)調(diào)度員工作站能夠?qū)υ诰€列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)、命令執(zhí)行情況及系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行或信號(hào)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，有關(guān)信息將在行調(diào)工作站上給出報(bào)警及故障源提示。列車(chē)救援及乘客疏散的處理流程如圖2所示。

3．維修介入。由控制中心(OCC)值班主任決定是否需要維修介入，以及介入的時(shí)間和方式。維修班組按照規(guī)定的程序進(jìn)行操作。維修結(jié)束后，維修小組和運(yùn)營(yíng)方將同時(shí)宣布故障已經(jīng)排除及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，其目的是為了證明列車(chē)可以重新投入正常運(yùn)營(yíng)。

圖2 列車(chē)救援及乘客疏散的處理流程

4．線路重新初始化。初始化區(qū)域由智能標(biāo)簽讀取器和位標(biāo)組成，在列車(chē)由于某種原因停在區(qū)間時(shí)，列車(chē)可采用人工駕駛模式通過(guò)初始化區(qū)域，此時(shí)系統(tǒng)就可以知道列車(chē)的位置、列車(chē)號(hào)、列車(chē)編組等信息，進(jìn)而可以重新恢復(fù)到無(wú)人駕駛模式。

5．恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。維修介入以后，正常運(yùn)營(yíng)的恢復(fù)應(yīng)基于運(yùn)營(yíng)命令，由ATS修改和載入運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，通知乘客和工作人員，乘客信息系統(tǒng)顯示新的時(shí)刻表。所有事件都保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 無(wú)人駕駛線路與常規(guī)線路運(yùn)營(yíng)模式對(duì)比分析

無(wú)人駕駛線路與常規(guī)線路相比，其運(yùn)營(yíng)模式發(fā)生較大的變化，即由司機(jī)參與的列車(chē)運(yùn)行控制功能變?yōu)槿坑尚盘?hào)系統(tǒng)自動(dòng)控制，或者由OCC調(diào)度員集中監(jiān)控，其對(duì)比分析詳見(jiàn)表1。

表1 無(wú)人駕駛線路與常規(guī)線路運(yùn)營(yíng)模式對(duì)比分析

3 信號(hào)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

由于無(wú)人駕駛線路取消了司機(jī)在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的參與，因此為了保障系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，其信號(hào)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)也做出了相應(yīng)調(diào)整。

APM信號(hào)系統(tǒng)采用集中式結(jié)構(gòu)，正線和車(chē)場(chǎng)劃為一個(gè)區(qū)域。正線為無(wú)人駕駛區(qū)，車(chē)-地通信采用漏纜;車(chē)場(chǎng)分無(wú)人駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)，車(chē)-地通信采用漏纜和軌道電路2種方式。

基于列車(chē)無(wú)人駕駛、站內(nèi)無(wú)人值守的特點(diǎn)，在控制中心行調(diào)控制臺(tái)上設(shè)置了全系統(tǒng)緊急停車(chē)按鈕。該按鈕與信號(hào)ATP系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在出現(xiàn)危及列車(chē)運(yùn)行或人員安全的緊急情況下，行調(diào)人員按下此按鈕，可使全線供電軌停電，列車(chē)停車(chē)。

在無(wú)人駕駛系統(tǒng)中，信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)之間的接口是保證乘客、行車(chē)安全和列車(chē)正點(diǎn)運(yùn)行的關(guān)鍵接口之一。與常規(guī)地鐵線路相比，在它們之間的接口設(shè)計(jì)中，增加了信息交換的內(nèi)容，適當(dāng)延伸信號(hào)系統(tǒng)對(duì)屏蔽門(mén)的監(jiān)控深度，使得運(yùn)營(yíng)控制中心行車(chē)調(diào)度人員能夠?qū)?chē)站單個(gè)屏蔽門(mén)進(jìn)行有效地監(jiān)控。信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)的接口界面及信息內(nèi)容如圖3所示。

圖3 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)的接口界面示意圖

4 結(jié)論

廣州地鐵APM線無(wú)人駕駛線路由于徹底取消了司機(jī)對(duì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程的干預(yù)和控制，其運(yùn)營(yíng)模式與常規(guī)有人駕駛線路相比，在列車(chē)運(yùn)行方式、列車(chē)運(yùn)行過(guò)程和故障管理等方面均發(fā)生了較大的變化，強(qiáng)化了信號(hào)系統(tǒng)與行車(chē)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)控制和控制中心調(diào)度員的集中監(jiān)控功能。APM線自2010年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，運(yùn)行安全、可靠。實(shí)踐證明，APM線無(wú)人駕駛線路運(yùn)營(yíng)模式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是可行的、完備的，可以為國(guó)內(nèi)無(wú)人駕駛線路的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

［1］北京城建設(shè)計(jì)研究院總院.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范GB50157－2003［S］，北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

［2］廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院．廣州市珠江新城核心區(qū)市政交通項(xiàng)目旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)［R］．廣州，2007．

［3］廣州市地下鐵道總公司．廣州市珠江新城核心區(qū)市政交通項(xiàng)目旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)車(chē)輛采購(gòu)合同［R］．廣州，2007．

［4］龐巴迪(BOMBARDIER)公司．廣州市珠江新城核心區(qū)市政交通項(xiàng)目旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件［R］．廣州，2007．