全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局方案設(shè)計(jì)

郭澤闊

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京100037)

全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局方案設(shè)計(jì)

郭澤闊

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京100037)

從全自動(dòng)駕駛車輛段典型的運(yùn)營場景入手，分析倒裝與順裝方案對全自動(dòng)駕駛車輛段的影響，總結(jié)出全自動(dòng)駕駛模式下車輛段的特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)營場景提出總體布局的設(shè)計(jì)思路。如在車輛段新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域，由信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車的全自動(dòng)駕駛功能;行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)增加與車輛段通信、信號(hào)、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)等。分析表明，全自動(dòng)駕駛車輛由于其自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的劃分，以及轉(zhuǎn)換軌位置的不同，與傳統(tǒng)車輛段總體布置有著較大的不同，在設(shè)計(jì)全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局時(shí)要充分考慮自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的劃分和車輛調(diào)車方式的不同，以及開通初期人工駕駛模式到全自動(dòng)駕駛模式的平滑過渡。

城市軌道交通;全自動(dòng)駕駛;車輛段設(shè)計(jì);運(yùn)營場景;總體布局方案

1 研究背景

根據(jù)國際電工協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)“鐵路應(yīng)用——城市軌道交通管理與控制系統(tǒng)”IEC 62290—1中的描述，將城市軌道交通自動(dòng)化等級(jí)分為GOA 0—GOA 4共5個(gè)等級(jí)。全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(fully automatic operation，F(xiàn)AO)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全過程自動(dòng)化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，是城市軌道交通自動(dòng)化等級(jí)最高的系統(tǒng)［12］。在過去的50年，全自動(dòng)駕駛技術(shù)從低密度低客流線路應(yīng)用逐級(jí)發(fā)展到大客流高密度線路應(yīng)用。目前為止，全球已有34座城市、50條線路、732座車站、773 km的線路應(yīng)用全自動(dòng)駕駛。據(jù)國際公共交通協(xié)會(huì)(UITP)估計(jì)，未來全球新建城市軌道交通線路75%計(jì)劃采用全自動(dòng)駕駛技術(shù)，既有軌道交通40%線路擬改建為全自動(dòng)駕駛線路［3 4］。

隨著全自動(dòng)駕駛應(yīng)用的逐漸成熟，國內(nèi)上海地鐵10號(hào)線、北京地鐵燕房線等線路也嘗試采用全自動(dòng)駕駛技術(shù)建設(shè)，據(jù)了解，國內(nèi)其他城市如寧波、廣州等地也有采用全自動(dòng)駕駛技術(shù)的意向?？梢灶A(yù)測，在未來的10～20年內(nèi)，全自動(dòng)駕駛技術(shù)在中國的軌道交通領(lǐng)域?qū)?huì)占有很大的份額。所以，盡早地全面掌握全自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵技術(shù)，對提高我國軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，建設(shè)自主化的全自動(dòng)駕駛線路有著重要意義。

目前，國內(nèi)很多科研機(jī)構(gòu)或地鐵建設(shè)單位都在組織開展關(guān)于全自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)的研究，各設(shè)計(jì)院在制定全自動(dòng)駕駛相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于全自動(dòng)駕駛車輛、調(diào)度系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化等方面的論文也在國內(nèi)期刊相繼刊發(fā)［511］，但關(guān)于全自動(dòng)駕駛車輛段設(shè)計(jì)的論文或研究還未報(bào)道過。

筆者結(jié)合多年來傳統(tǒng)地鐵車輛段的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以及參與燕房線全自動(dòng)駕駛車輛段的設(shè)計(jì)審查工作的積累，結(jié)合與北京建管公司聯(lián)合申請的多個(gè)全自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)研究科研項(xiàng)目成果，對在全自動(dòng)駕駛模式下車輛段總體布局方案設(shè)計(jì)提出了自己的想法，希望能起到拋磚引玉的作用。

2 全自動(dòng)駕駛應(yīng)用的意義與發(fā)展

FAO可實(shí)現(xiàn)無人駕駛(unattended train operation，UTO)，但對FAO的關(guān)注點(diǎn)并非“無人”，而是提升系統(tǒng)的安全和效率。城市軌道交通的運(yùn)行最早由司機(jī)目視駕駛，安全性完全取決于司機(jī)，列車運(yùn)行效率較低。后來，列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)系統(tǒng)的出現(xiàn)，可防止列車碰撞，提升了運(yùn)行安全性。隨著基于無線通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)的出現(xiàn)，列車在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行(ATO)的同時(shí)進(jìn)一步提升運(yùn)營效率，司機(jī)的工作主要是控制列車車門開閉、列車啟動(dòng)、降級(jí)模式下的處理和車內(nèi)廣播。為進(jìn)一步提升系統(tǒng)安全性和效率，列車車門開閉、緊急情況處理皆由系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，對系統(tǒng)自動(dòng)化水平及可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性(RAMS)指標(biāo)提出了更高要求，在此背景下，F(xiàn)AO應(yīng)運(yùn)而生。

應(yīng)用全自動(dòng)駕駛后的車輛段與常規(guī)駕駛車輛段存在較大區(qū)別，主要原因是車輛段內(nèi)停車列檢、洗車、試車線等區(qū)域采用和正線完全相同的信號(hào)系統(tǒng)，導(dǎo)致車輛段內(nèi)的調(diào)車模式、安全隔離措施等都發(fā)生相應(yīng)的變化。那么車輛段設(shè)計(jì)如何應(yīng)對這些變化呢?本文將從車輛段典型應(yīng)用場景分析入手，對車輛段內(nèi)的車輛運(yùn)用、整備、檢修各流程應(yīng)用場景及運(yùn)營規(guī)則進(jìn)行分析，提出全自動(dòng)駕駛車輛段的特點(diǎn)，從而總結(jié)出全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局方案設(shè)計(jì)要素。

3 與常規(guī)車輛段的區(qū)別

結(jié)合全自動(dòng)駕駛車輛段運(yùn)營場景的修程，全自動(dòng)駕駛車輛段需要分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，與傳統(tǒng)駕駛車輛段相比，主要存在以下特點(diǎn)。

3.1 新增功能

1)車輛段新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域，由信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車的全自動(dòng)駕駛功能。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域列車能以自動(dòng)運(yùn)行方式運(yùn)行。整個(gè)車輛段納入中央ATS自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)，車輛段設(shè)車站級(jí)ATS工作站。正線服務(wù)的列車自“喚醒”至“休眠”應(yīng)全部納入ATS時(shí)刻表管理與控制。

2)新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域與非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的隔離設(shè)施，并增設(shè)門禁系統(tǒng)。車輛段應(yīng)對全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域和非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格分區(qū)，區(qū)域間采用圍欄、建筑物或其他設(shè)施隔離。在必要的通道處設(shè)置門禁，人員及車輛通過門禁進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域時(shí)，必須得到控制中心授權(quán)。

3)新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域門禁與信號(hào)、行車自動(dòng)化、供電的聯(lián)鎖功能。為方便管理，停車列檢庫設(shè)置若干防護(hù)區(qū)，工作人員必須通過庫內(nèi)橫向地溝才可進(jìn)入防護(hù)區(qū)。從地溝通往該區(qū)域的出口設(shè)置門禁，當(dāng)人員需要進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，必須先取得行車調(diào)度和電力調(diào)度的許可才能進(jìn)入。

4)新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域若干防護(hù)區(qū)域的劃分，并增設(shè)通往各防護(hù)區(qū)域的地下通道。停車列檢庫應(yīng)設(shè)在全自動(dòng)駕駛區(qū)域內(nèi)，列檢線設(shè)置檢查坑。為方便管理，停車列檢庫應(yīng)設(shè)置若干防護(hù)區(qū)。

5)新增列車清洗機(jī)與信號(hào)系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗車功能。

6)新增試車線全自動(dòng)無人駕駛測試，包括列車休眠、喚醒、對外停車、自動(dòng)開門關(guān)門、列車自動(dòng)換端等。

7)新增全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)車庫內(nèi)照明遠(yuǎn)程控制功能及牽引供電的遠(yuǎn)程控制。

3.2 增強(qiáng)功能

增強(qiáng)全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能，并增加各系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。

全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域車庫大門增強(qiáng)為自動(dòng)門，增加根據(jù)行車進(jìn)路自動(dòng)開閉功能。

3.3 變化接口

1)增加供電系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)的接口。停車列檢庫隔離開關(guān)與進(jìn)入停車列位的門禁硬線連接，當(dāng)隔離開關(guān)閉合時(shí)(供電)，門禁被鎖定，無法打開;當(dāng)隔離開關(guān)斷開時(shí)(斷電)，門禁才允許打開。

2)通信系統(tǒng)在車輛段全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域設(shè)置的廣播及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，增加與信號(hào)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

3)信號(hào)系統(tǒng)增加與列車自動(dòng)洗車機(jī)、門禁系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)的接口。

4)行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)增加與車輛段通信、信號(hào)、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)增加與全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域動(dòng)力照明、供電系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)控制中心通過BAS遠(yuǎn)程對全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域停車庫照明、供電、斷電的分區(qū)域控制。

4 典型應(yīng)用場景

全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)指的是完全沒有司機(jī)參與，車輛在控制中心的統(tǒng)一控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)安全運(yùn)營。全自動(dòng)駕駛的核心理念是通過設(shè)備的邏輯聯(lián)鎖與冗余控制，保障運(yùn)營系統(tǒng)中車輛與乘客的安全。

在全自動(dòng)駕駛車輛段內(nèi)，分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，車輛可實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)休眠、喚醒、準(zhǔn)備、自檢、運(yùn)行、停車、洗車等操作。車輛由自動(dòng)運(yùn)行區(qū)進(jìn)入非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)需要通過專用的轉(zhuǎn)換軌來切換信號(hào)模式，由自動(dòng)駕駛模式轉(zhuǎn)換為人工駕駛模式。車輛在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)到非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)檢修作業(yè)需要有完善的安全管控系統(tǒng)來保障安全。本文以車輛從正線回段到月檢庫檢修為例，對典型的全自動(dòng)駕駛應(yīng)用場景描述如下:

1)車輛維修調(diào)從調(diào)度中心獲取車輛進(jìn)庫檢修(月檢)計(jì)劃，工作流程處于列車進(jìn)庫階段，并通知調(diào)車司機(jī)到轉(zhuǎn)換軌相應(yīng)位置待命。

2)車輛維修調(diào)后臺(tái)通過信號(hào)、車輛、調(diào)度等其他系統(tǒng)接口，獲取列車進(jìn)入車輛段信息，經(jīng)過自身聯(lián)鎖邏輯判斷，通過網(wǎng)絡(luò)向門禁聯(lián)鎖控制裝置發(fā)出命令，自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)間壁門自動(dòng)打開。

3)列車由調(diào)度中心控制，自動(dòng)駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌;調(diào)車司機(jī)靠近列車，請求調(diào)度中心打開車門。

4)調(diào)度司機(jī)進(jìn)入列車，并按下檢修按鈕，列車司機(jī)室激活，車輛進(jìn)入人工駕駛模式，由調(diào)車司機(jī)駕駛列車駛?cè)朐聶z庫，調(diào)車司機(jī)下車，自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)間壁門自動(dòng)關(guān)閉。

5)檢修人員在安全防誤系統(tǒng)后臺(tái)編制工作票及操作票，從防誤系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)入停電階段。系統(tǒng)后臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)向隔離刀閘監(jiān)控裝置發(fā)出遙控分閘命令，斷開隔離刀閘，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)停電。

6)接觸網(wǎng)停電后，接觸網(wǎng)遠(yuǎn)程接地裝置自動(dòng)檢測接觸網(wǎng)電壓，驗(yàn)明無電后，通過網(wǎng)絡(luò)向防誤系統(tǒng)后臺(tái)發(fā)送接觸網(wǎng)無電信息。

7)防誤系統(tǒng)后臺(tái)確認(rèn)無電后，經(jīng)過聯(lián)鎖邏輯判斷，允許接地。防誤系統(tǒng)后臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向接觸網(wǎng)遠(yuǎn)程接地裝置發(fā)送遠(yuǎn)程接地命令，接觸網(wǎng)遠(yuǎn)程接地裝置接到命令后動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)遠(yuǎn)程自動(dòng)接地。

8)防誤系統(tǒng)后臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)采集到接觸網(wǎng)已處于接地狀態(tài)后，通過網(wǎng)絡(luò)向門禁聯(lián)鎖控制裝置發(fā)出檢修平臺(tái)作業(yè)門打開命令，檢修平臺(tái)作業(yè)門打開，允許檢修人員進(jìn)入檢修平臺(tái)作業(yè)。

9)視頻監(jiān)視裝置發(fā)現(xiàn)檢修人員進(jìn)入檢修平臺(tái)后，通過網(wǎng)絡(luò)向防誤系統(tǒng)后臺(tái)發(fā)送視頻信息。防誤系統(tǒng)后臺(tái)經(jīng)過判斷，進(jìn)入檢修模式，自動(dòng)控制視頻監(jiān)視裝置對檢修過程人員及設(shè)備進(jìn)行視頻監(jiān)護(hù)。

10)檢修結(jié)束，檢修人員返回，防誤系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行送電前檢查。防誤系統(tǒng)后臺(tái)確認(rèn)人員全部撤離后，后臺(tái)通過門禁聯(lián)鎖控制裝置閉鎖檢修作業(yè)門，進(jìn)入送電模式，準(zhǔn)備送電。

11)防誤系統(tǒng)后臺(tái)控制接觸網(wǎng)遠(yuǎn)程接地裝置，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)接地自動(dòng)拆除。系統(tǒng)后臺(tái)通過采集信號(hào)，確認(rèn)接觸網(wǎng)接地確已拆除后，通過網(wǎng)絡(luò)向隔離刀閘監(jiān)控裝置發(fā)出遙控合閘命令，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)送電。

12)接觸網(wǎng)送電成功后，防誤系統(tǒng)后臺(tái)經(jīng)過聯(lián)鎖邏輯判斷，通過網(wǎng)絡(luò)向門禁聯(lián)鎖控制裝置發(fā)出命令，自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)間壁門自動(dòng)打開。

13)調(diào)車司機(jī)將列車開到轉(zhuǎn)換軌指定位置，并將檢修開關(guān)撥到非檢修位，調(diào)車司機(jī)下車，列車進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式，由調(diào)度中心喚醒列車，并自動(dòng)駕駛進(jìn)入停車場庫，整個(gè)月檢過程場景完畢。

整個(gè)“列車進(jìn)庫—接觸網(wǎng)停電—車輛檢修—接觸網(wǎng)送電—列車出庫”的全自動(dòng)駕駛列車進(jìn)出庫場景，如圖1所示。

5 總體布局方案

5.1 國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)借鑒

常規(guī)駕駛車輛段的布局一般按順裝布置，以實(shí)現(xiàn)檢修調(diào)車工藝的順暢。在全自動(dòng)駕駛時(shí)，車輛段分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域和非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域與非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域間設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，凡是由全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域運(yùn)行至非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的列車，均需進(jìn)入信號(hào)轉(zhuǎn)換軌進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，列車由無人駕駛進(jìn)入有人駕駛模式。

圖1 全自動(dòng)駕駛列車進(jìn)出庫場景Fig.1 The scene graph of FAO train driving in＆out of depot

由于倒裝布置方案分解了咽喉區(qū)，可有效利用占地面積，需對全自動(dòng)駕駛模式下倒裝方案與順裝方案的調(diào)車工藝進(jìn)行對比分析，以充分認(rèn)識(shí)全自動(dòng)駕駛車輛段的布局特點(diǎn)并發(fā)揮全自動(dòng)駕駛列車的優(yōu)點(diǎn)。為此，首先對國外幾個(gè)具備全自動(dòng)駕駛線路的典型車輛段進(jìn)行調(diào)研，如圖2所示。

由圖可見，全自動(dòng)駕駛車輛段采用倒裝方案在國內(nèi)外應(yīng)用比較常見。尤其值得注意的是，圖2(c)為迪拜地鐵紅線Rashidiya全自動(dòng)駕駛車輛段，此線路全長52.1 km，為目前線路最長的全自動(dòng)駕駛線路，于2011年建成通車，最高運(yùn)行速度為110 km/h，該地塊明顯具備并列順裝布置條件，但仍采用了倒裝布置。

5.2 順裝、倒裝調(diào)車工藝

5.2.1 順裝方案列車調(diào)車工藝

以北京新機(jī)場線磁各莊車輛段的總圖布局為例(見圖3)，對全自動(dòng)駕駛車輛布局進(jìn)行分析。在車輛段調(diào)車中，出現(xiàn)次數(shù)最頻繁的是列車進(jìn)行月檢工作時(shí)，在月檢線和停車列檢線之間的調(diào)車。月檢線為非全自動(dòng)駕駛區(qū)，停車列檢線為全自動(dòng)駕駛區(qū)。

圖2 國內(nèi)外全自動(dòng)駕駛車輛段布局案例Fig.2 The cases of fully automatic operation depot layout at home and abroad

如圖3所示，若是傳統(tǒng)人工駕駛，列車由正線駛?cè)朐聶z庫直接入庫，無需換向;但是，在全自動(dòng)駕駛模式下，由正線(全自動(dòng)運(yùn)行區(qū))運(yùn)行至月檢庫(非全自動(dòng)駕駛區(qū))必須經(jīng)過段內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，段內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換軌一般兼作段內(nèi)牽出線，因此列車需先進(jìn)入停車列檢庫，再由停車列檢庫運(yùn)行至信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，最后由信號(hào)轉(zhuǎn)換軌運(yùn)行至月檢庫。上述調(diào)車過程列車一共經(jīng)過2次換向，1次運(yùn)行模式切換。

圖3 全自動(dòng)駕駛車輛段順裝方案調(diào)車工藝Fig.3 The analysis diagram of shunting process in consequent arrangement for fully automatic operation depot

出庫過程完全相反，一般月檢結(jié)束列車會(huì)返回至停車列檢庫。此時(shí)，列車需先經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，后運(yùn)行至停車列檢庫，共經(jīng)過1次換向，1次運(yùn)行模式切換。

5.2.2 倒裝方案列車調(diào)車工藝

如圖4所示，列車進(jìn)入月檢庫時(shí)，可直接由正線運(yùn)行至信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，再進(jìn)入月檢庫。整個(gè)調(diào)車過程，僅需1次換向，1次信號(hào)轉(zhuǎn)換。

圖4 全自動(dòng)駕駛車輛段倒裝方案調(diào)車工藝Fig.4 The analysis diagram of shunting process in reverse arrangement for fully automatic operation depot

由月檢庫返回停車列檢庫時(shí)，仍需經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，經(jīng)過2次換向。但是換向過程除信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)需有司機(jī)配合外，其他換向過程由列車自動(dòng)運(yùn)行完成，調(diào)車較為簡便。

綜上所述，采用倒裝方案時(shí)，列車出入月檢庫檢修調(diào)度換向次數(shù)與順裝相同，走行距離與調(diào)度總時(shí)間基本相當(dāng);但是，倒裝方案由于咽喉區(qū)重疊，更有利于占地面積的充分利用。順裝、例裝方案對比見表1。

表1 順裝、倒裝進(jìn)出月檢庫調(diào)車流程對比Tab.1 The process com parison between consequent arrangement and reverse arrangement in fully autom atic operation mode while shunting in＆out ofmonthly inspection area

5.3 兼容GOA 2到GOA 4模式的總體布局方案

由于按全自動(dòng)駕駛等級(jí)建設(shè)的線路在開通初期一般采用傳統(tǒng)ATO駕駛模式，需經(jīng)過運(yùn)營評估、安全認(rèn)證等，逐步過渡到全自動(dòng)駕駛模式。在人工駕駛模式下，倒裝布置調(diào)車換向次數(shù)及調(diào)車距離、時(shí)間大大高于順裝模式。

由于一般線路開通初期配車數(shù)較少，停車列檢庫能力有一定富余，因此，建議考慮在列檢庫選2列位間設(shè)1處中高層平臺(tái)，可完成月檢功能，兼顧重型清洗列位。初期人工駕駛時(shí)，列車直接進(jìn)入列檢庫完成月檢功能，可避免倒裝調(diào)車的不順暢，如圖5所示。

圖5 初期人工駕駛模式月檢調(diào)車流線示意Fig.5 The streamline diagram of shunting for monthly inspection in initialmanual drivingmode

待實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛后，倒裝方案調(diào)車流程如上節(jié)所述。綜上，該思路設(shè)計(jì)的車輛段倒裝方案可保證GOA 2到GOA 4運(yùn)營模式全過程的調(diào)車工藝順暢。

6 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

綜上，滿足全自動(dòng)駕駛的車輛段在檢修工藝、總圖布局等方面與常規(guī)人工駕駛車輛段存在明顯區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾方面:

1)為確保段內(nèi)行車安全，檢修、運(yùn)營管理便捷，車輛段由自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)構(gòu)成，列車由自動(dòng)運(yùn)行區(qū)到非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)需經(jīng)過轉(zhuǎn)換軌，進(jìn)行信號(hào)模式的轉(zhuǎn)換。停車列檢庫、洗車庫及試車線一般設(shè)于自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，檢修庫設(shè)于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。

2)自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)之間設(shè)物理隔離，且有邊界防護(hù)。

3)新增列車清洗機(jī)與信號(hào)系統(tǒng)的接口，列車可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗車。

4)為便于管理，停車列檢庫設(shè)置若干防護(hù)區(qū)，各防護(hù)區(qū)間設(shè)置物理分割。因此，大庫寬度略有增加。

5)綜合用地利用、檢修調(diào)車工藝等方面考慮，全自動(dòng)駕駛模式下倒裝布置方案相對于順裝方案有一定優(yōu)勢，這也是全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局與傳統(tǒng)車輛段總體布局最大的區(qū)別。

7 結(jié)語

本文結(jié)合全自動(dòng)駕駛的特點(diǎn)，結(jié)合全自動(dòng)駕駛車輛段設(shè)計(jì)時(shí)新增和增強(qiáng)的功能，從分析全自動(dòng)駕駛車輛段檢修工藝流程的運(yùn)營場景入手，并借鑒國外典型案例，對全自動(dòng)駕駛車輛段總體布局方案提出了設(shè)計(jì)思路。全自動(dòng)駕駛車輛由于其自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的劃分，以及轉(zhuǎn)換軌位置的不同，與傳統(tǒng)車輛段總體布置有著較大的不同。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的劃分和車輛調(diào)車方式的不同，并考慮開通初期人工駕駛模式到全自動(dòng)駕駛模式的平滑過渡。

另外，由于國內(nèi)目前還沒有相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，在今后的全自動(dòng)駕駛車輛段設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分理解全自動(dòng)駕駛技術(shù)的安全理念，從分析運(yùn)營場景入手，指導(dǎo)車輛段設(shè)計(jì)，并協(xié)助運(yùn)營單位制定與之相配套的運(yùn)營規(guī)則。

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Beijing Urban Construction Design＆Development Group Co.，Ltd.，Beijing Rail Transit Construction and Management Co.，Ltd..Safety control system＆method of fully automatic operation depot:China，CN 201510224690.3［P］.2015 08 26.

(編輯:郝京紅)

Overall Depot Layout for Fully Automatic Operation in Urban Rail Transit

GUO Zekuo
(Beijing Urban Construction Design＆Development Group Co.，Ltd.，Beijing 100037)

The impactsof the inverted and forward arrangements for an automatic operation depotare analyzed from the perspective of the typical operational scenario in a fully automatic operation depot.The characteristics of the automatic operation depot are summarized，and the general layout design is put forward on a basis of operation scenarios.For example，new zones for fully automatic operationmustbe considered in the depot，and the fully automatic function of the train can be realized by the signal system;the interfacesw ith the communication，signal，videomonitoring，fire alarm system，etc.should be added for the integrated automatic driving system.The analysis shows that differences exist in the overall arrangement of the depot for fully automatic vehicles considering the division between the automatic operation area and the non- automatic operation area，aswell as the different sw itch rail positions，compared w ith the traditional depot.In the design of an automatic operation depot，the general layout should give full consideration to run automatically w ith the different division and the differentmethods of vehicle shunting.

urban rail transit;fully automatic operation;depot design;operation scenarios;overall layout program

U231

A

1672- 6073(2017)02- 0042- 06

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.009

2016- 07 07

2017 01 16

郭澤闊，男，碩士，高級(jí)工程師，車輛工藝室主任兼長春分院副總工程師，從事車輛段工藝設(shè)計(jì)研究，11098926@qq.com

北京科委社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域儲(chǔ)備項(xiàng)目(D16110600010000)