全自動(dòng)駕駛模式對(duì)地鐵工程造價(jià)的影響分析

王文偉

摘要：文章通過(guò)對(duì)全自動(dòng)駕駛地鐵與有人駕駛地鐵之間全面整體的差異分析，劃分了主要差異因素，并分析了不同差異因素的主要新增功能和增強(qiáng)功能，進(jìn)而得出相應(yīng)的工程造價(jià)指標(biāo)差異數(shù)值，為分析全自動(dòng)駕駛模式與有人駕駛模式地鐵工程造價(jià)的主要差異提供參考。

Abstract： The paper divides the main difference factors through the analysis of the difference between the fully automatic operation subway and the manned subway. It also analyzes the main new functions and enhancement functions of the main difference factors， and then obtains the corresponding engineering cost index difference value. This paper provides reference for the engineering cost difference analysis between the fully automatic operation subway and the manned subway.

關(guān)鍵詞：地鐵項(xiàng)目;全自動(dòng)駕駛;工程造價(jià)

Key words： subway project;full automatic operation;engineering cost

中圖分類號(hào)：TU723.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）09-0037-03

0 ?引言

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)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(guò)程自動(dòng)化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)。近年來(lái)在世界軌道交通領(lǐng)域上全自動(dòng)駕駛地鐵逐漸升溫，國(guó)外許多城市的地鐵均已引入了無(wú)人駕駛系統(tǒng)，如哥本哈根、洛桑、溫哥華、巴黎等等[1-2]。與傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)相比，全自動(dòng)駕駛有利于提高系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性，保障大客流軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)，挖掘線路運(yùn)營(yíng)能力，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)模式，提升線路自動(dòng)化水平，降低運(yùn)營(yíng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平，因此全自動(dòng)駕駛技術(shù)是國(guó)內(nèi)未來(lái)地鐵建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)和技術(shù)制高點(diǎn)，是我國(guó)地鐵發(fā)展的必然結(jié)果[2]。相比其他市政工程而言，地鐵工程涉及專業(yè)多、建設(shè)周期長(zhǎng)、造價(jià)高，制約地鐵工程可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一就是其巨大的工程投資。而且相關(guān)方也高度關(guān)注引人全自動(dòng)駕駛模式所帶來(lái)的地鐵工程投資差異。在此大背景下，研究全自動(dòng)駕駛模式與傳統(tǒng)駕駛模式之間工程造價(jià)的差異意義重大。

1 ?造價(jià)指標(biāo)差異分析

相比傳統(tǒng)有人駕駛模式的地鐵，全自動(dòng)駕駛地鐵不僅減少了人為誤操作，提升了運(yùn)營(yíng)組織的靈活性及運(yùn)營(yíng)效率，而且在舒適性與節(jié)能方面也有極大的改善，全面提升了地鐵的全自動(dòng)化程度，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人干預(yù)的無(wú)人駕駛地鐵運(yùn)行模式。全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是涉及到土建、設(shè)備系統(tǒng)的綜合性工程，需要線路、行車組織、車輛、信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、車輛基地等多個(gè)專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、緊密配合?；谌詣?dòng)駕駛系統(tǒng)高安全性、高可靠性、高可用性的特點(diǎn)，這就對(duì)相關(guān)系統(tǒng)及土建工程提出了更高的要求，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致建設(shè)成本增加。

無(wú)人駕駛模式地鐵與有人駕駛模式地鐵二者之間的主要差別在于地鐵車輛、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、站臺(tái)門系統(tǒng)及車輛基地等，具體分析如下[3-4]：

1.1 車輛

車輛是全自動(dòng)駕駛地鐵系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)載體與核心，整個(gè)系統(tǒng)均需始終圍繞“如何實(shí)現(xiàn)車輛安全、可靠、高效的全自動(dòng)運(yùn)行”而展開。相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車輛的功能需求主要是列車駕駛控制功能、列車停車控制功能、列車自動(dòng)喚醒與休眠功能、車門/站臺(tái)門聯(lián)合控制功能、后備蠕動(dòng)功能、廣播數(shù)據(jù)與傳輸功能、火災(zāi)報(bào)警功能、障礙物監(jiān)測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制功能。

與常規(guī)地鐵列車相比，全自動(dòng)駕駛車輛主要變化詳見表1;全自動(dòng)駕駛地鐵車輛新增功能及增強(qiáng)功能導(dǎo)致其比常規(guī)列車每輛車增加約150萬(wàn)元。假設(shè)6B編組的地鐵線，初期配屬車30列，若采用全自動(dòng)駕駛模式，則地鐵車輛購(gòu)置費(fèi)增加的工程投資約為150×30×6=27000萬(wàn)元。

1.2 信號(hào)系統(tǒng)

全自動(dòng)駕駛相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)的要求主要是提高硬件設(shè)備的冗余和可靠性，增加與全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相關(guān)的駕駛模式和功能，增強(qiáng)與綜合監(jiān)控、站臺(tái)門等系統(tǒng)的接口功能，增加與車輛基地洗車機(jī)自動(dòng)洗車的功能等;全自動(dòng)駕駛的信號(hào)系統(tǒng)需要增加的設(shè)備配置主要包括：①站臺(tái)門兩端處和車站控制室IBP盤上增設(shè)關(guān)門按鈕;②正線停車線、車輛基地停車列檢庫(kù)增設(shè)精確停車應(yīng)答器，并配置列車在停車線休眠喚醒后的靜止列車定位應(yīng)答器或相關(guān)定位設(shè)備;③車載ATC設(shè)備增設(shè)休眠喚醒模塊，并增設(shè)車載ATC與車輛之間的冗余接口;④車輛基地增設(shè)ZC區(qū)域控制器設(shè)備、自動(dòng)化區(qū)增加無(wú)線傳輸設(shè)備;⑤增設(shè)與車輛基地洗車機(jī)的接口;⑥信號(hào)系統(tǒng)增設(shè)與正線、車輛基地人員防護(hù)開關(guān)（SPKS）的接口。全自動(dòng)駕駛信號(hào)系統(tǒng)主要變化詳見表2;全自動(dòng)駕駛地鐵信號(hào)系統(tǒng)新增功能及增強(qiáng)功能導(dǎo)致其比傳統(tǒng)模式信號(hào)系統(tǒng)每正線公里增加約250萬(wàn)元。假設(shè)6B編組的地鐵線，線路長(zhǎng)30km，標(biāo)準(zhǔn)站間距，若采用全自動(dòng)駕駛模式，則地鐵信號(hào)系統(tǒng)增加的工程投資約為250×30=7500萬(wàn)元。

1.3 通信系統(tǒng)

無(wú)論是全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)還是傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)的軌道交通線路，通信系統(tǒng)均由傳輸、公務(wù)電話、專用電話、無(wú)線通信、時(shí)鐘、廣播、視頻監(jiān)視、通信電源及接地、集中監(jiān)測(cè)告警等子系統(tǒng)組成。但相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，關(guān)鍵的通信系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)采取冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)與其他系統(tǒng)的接口功能。全自動(dòng)駕駛通信系統(tǒng)需要增加與車載乘客緊急對(duì)講的功能及后備控制中心，增強(qiáng)了視頻監(jiān)控的范圍和功能。全自動(dòng)駕駛通信系統(tǒng)主要變化詳見表3;全自動(dòng)駕駛地鐵通信系統(tǒng)新增功能及增強(qiáng)功能導(dǎo)致其比傳統(tǒng)模式通信系統(tǒng)每正線公里增加約30萬(wàn)元。假設(shè)6B編組的地鐵線，線路長(zhǎng)度30km，標(biāo)準(zhǔn)站間距，若采用全自動(dòng)駕駛模式，則地鐵通信系統(tǒng)增加的工程投資約為30×30=900萬(wàn)元。

1.4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)

相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，采用全自動(dòng)駕駛模式的線路，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在完成常規(guī)軌道交通線路的所有功能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)增加一套完整的后備控制中心，同時(shí)增加與增強(qiáng)相關(guān)系統(tǒng)的接口及聯(lián)動(dòng)功能。全自動(dòng)駕駛綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要變化詳見表4;全自動(dòng)駕駛地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)新增功能及增強(qiáng)功能導(dǎo)致其比傳統(tǒng)模式綜合監(jiān)控系統(tǒng)每正線公里增加約30萬(wàn)元。假設(shè)6B編組的地鐵線，線路長(zhǎng)度30km，標(biāo)準(zhǔn)站間距，若采用全自動(dòng)駕駛模式，則地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)增加的工程投資約為30×30=900萬(wàn)元。

1.5 站臺(tái)門系統(tǒng)

相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，采用全自動(dòng)駕駛模式的線路，站臺(tái)門系統(tǒng)在完成常規(guī)軌道交通線路的所有功能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門滑動(dòng)門與列車車門對(duì)位隔離功能。簡(jiǎn)而言之，就是即將進(jìn)站的地鐵車輛若發(fā)生故障，車門無(wú)法正常開啟，則進(jìn)站停車時(shí)與該地鐵車輛故障車門相對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門滑動(dòng)門應(yīng)能保持鎖閉不開啟（即對(duì)位隔離）;相應(yīng)的，若車站內(nèi)的某一站臺(tái)門被人工鎖閉隔離或者發(fā)生故障無(wú)法正常開啟時(shí)，則所有進(jìn)站的地鐵車輛與之對(duì)應(yīng)的車門均能保持鎖閉狀態(tài)，不參與停車時(shí)的開關(guān)門作業(yè);上述功能通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)的接口實(shí)現(xiàn)。此外，為提高全自動(dòng)駕駛模式下乘客上下車的安全性，相比常規(guī)軌道交通線路工程應(yīng)進(jìn)一步增加防護(hù)安全措施，增設(shè)安全防護(hù)裝置。

綜上，相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，全自動(dòng)駕駛的站臺(tái)門系統(tǒng)主要是增加了乘客防夾人檢測(cè)系統(tǒng)，與信號(hào)增加了車門、站臺(tái)門的對(duì)位隔離功能。全自動(dòng)駕駛站臺(tái)門系統(tǒng)主要變化詳見表5;全自動(dòng)駕駛地鐵站臺(tái)門系統(tǒng)新增功能及增強(qiáng)功能導(dǎo)致其比傳統(tǒng)模式站臺(tái)門系統(tǒng)，每個(gè)門單元增加約2萬(wàn)元。假設(shè)6B編組的地鐵線，全線24個(gè)車站，若采用全自動(dòng)駕駛模式，則每個(gè)車站的站臺(tái)門系統(tǒng)增加的費(fèi)用約為6×8×2=96萬(wàn)元，全線站臺(tái)門系統(tǒng)增加的工程投資約為96×24=2304萬(wàn)元。

1.6 車輛基地

相比傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)，車輛基地主要是結(jié)合全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)段的需求，優(yōu)化車輛段/停車場(chǎng)的站場(chǎng)、車庫(kù)線路的布局，增加相應(yīng)的隔離措施等。全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車輛基地主要變化詳見表6;從表中可以看出，全自動(dòng)駕駛地鐵的車輛基地新增功能和增強(qiáng)功能中相關(guān)信號(hào)、通信及綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的變化已經(jīng)在前面的造價(jià)指標(biāo)差異分析中考慮，單純針對(duì)車輛基地章節(jié)增加的造價(jià)主要體現(xiàn)在停車列檢庫(kù)的規(guī)模變化，導(dǎo)致房屋土建風(fēng)水電的費(fèi)用增加、分區(qū)增加的防護(hù)圍欄費(fèi)用以及新增的門禁系統(tǒng)費(fèi)用;相比傳統(tǒng)駕駛模式，全自動(dòng)駕駛模式下車輛基地增加的投資約為（0.42萬(wàn)元/m2×房屋增加面積m2+0.05萬(wàn)/m×防護(hù)圍欄增加長(zhǎng)度m+40萬(wàn)/車輛段或停車場(chǎng)（增設(shè)的門禁系統(tǒng)））萬(wàn)元，一般情況下，全自動(dòng)駕駛模式下車輛段和停車場(chǎng)停車列檢庫(kù)的面積分別會(huì)增約2000～3000平米。假設(shè)6B編組的地鐵線，設(shè)有1個(gè)車輛段和1個(gè)停車場(chǎng)，采用全自動(dòng)駕駛模式下，車輛段和停車場(chǎng)房屋分別增加3000平米，車輛段和停車場(chǎng)防護(hù)圍欄的長(zhǎng)度分別增加5000m，則增加的工程投資約為0.42×3000×2+0.05×5000×2+40×2=3100萬(wàn)元。

綜上分析可知，全自動(dòng)駕駛與傳統(tǒng)有人駕駛地鐵相比，造價(jià)差異情況主要在于上述分析的幾個(gè)方面，具體詳見表7;從表中也可以看出，表中所列差異當(dāng)中，對(duì)造價(jià)影響最大的是車輛購(gòu)置費(fèi)以及信號(hào)系統(tǒng)增加的投資。通過(guò)表7所列的造價(jià)指標(biāo)差異，結(jié)合具體地鐵項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)資料，即可快速測(cè)算出采用全自動(dòng)駕駛模式所增加的工程投資。

2 ?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析和研究，文章得出了全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與傳統(tǒng)有人駕駛系統(tǒng)之間的地鐵工程造價(jià)指標(biāo)的主要差異，其中信號(hào)系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的造價(jià)指標(biāo)差異較大，是影響兩種模式之間造價(jià)差異的主要因素。文章所確定的主要造價(jià)指標(biāo)差異公式，計(jì)算簡(jiǎn)單，結(jié)果科學(xué)合理，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，對(duì)于快速測(cè)算、定量比較全自動(dòng)駕駛地鐵與有人駕駛地鐵兩種方案之間的工程造價(jià)差異，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]UITP. Statistic Brief_World Metro Automation 2016[R]. Belgium：UITP， 2016.

[2]路向陽(yáng)，李雷，雷成健，馬偉杰，周開成.城市軌道交通全自動(dòng)駕駛發(fā)展綜述[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2018（1）： 6-12.

[3]謝正媛，李月.城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，36（2）：53-54.

[4]冉杰.城市軌道交通全自動(dòng)駕駛通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].鐵道通信信號(hào)，2018，54（2）：89-91.