蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線工程機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建設(shè)管理

黃坤林

(蕪湖市運(yùn)達(dá)軌道交通建設(shè)運(yùn)營(yíng)有限公司，241006，蕪湖//高級(jí)工程師)

項(xiàng)目管理體系指南(PMBOK)指出，時(shí)間、成本、范圍和質(zhì)量等項(xiàng)目管理測(cè)量指標(biāo)歷來被視為確定項(xiàng)目是否成功的最重要因素[1]。城市軌道交通項(xiàng)目投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、涉及專業(yè)學(xué)科眾多、社會(huì)影響大，其建設(shè)的項(xiàng)目管理工作尤為重要。

跨坐式單軌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的鋼輪鋼軌系統(tǒng)在列車走行和導(dǎo)向方式上差異較大，車輛、道岔、信號(hào)等機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)也存在較大的技術(shù)差異。 在我國(guó),目前已建成運(yùn)營(yíng)的跨坐式單軌系統(tǒng)主要為重慶的軌道交通2號(hào)線和3號(hào)線。這兩條線路均不具備全自動(dòng)運(yùn)行功能[2]。已建成運(yùn)營(yíng)的全自動(dòng)運(yùn)行線路主要有廣州的珠江新城線、上海的軌道交通10號(hào)線和浦江線、北京的機(jī)場(chǎng)線和燕房線。這些線路主要是地鐵、自動(dòng)導(dǎo)向制式。全自動(dòng)運(yùn)行的單軌系統(tǒng)國(guó)內(nèi)尚無開通運(yùn)營(yíng)。

蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線工程采用了全自動(dòng)運(yùn)行的跨坐式單軌系統(tǒng)，其機(jī)電設(shè)備技術(shù)新穎、功能多、接口復(fù)雜、可靠性要求高，因而對(duì)建設(shè)管理提出了更高的要求。本文主要從蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)體系完善、全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景研究、接口協(xié)調(diào)管理、關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化等方面，對(duì)工程機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)管理進(jìn)行探討和研究。

1 蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線項(xiàng)目特點(diǎn)

蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線一期工程均采用跨坐式單軌制式，其中：1號(hào)線全長(zhǎng)30 km，全線高架敷設(shè)，共設(shè)車站25座(均為高架站)，設(shè)車輛基地、停車場(chǎng)各1座；2號(hào)線一期工程全長(zhǎng)15.8 km，其中地下線長(zhǎng)1.4 km，設(shè)10座高架站、1座地下站，車輛基地1座。

這兩條線路的車輛均采用由中車浦鎮(zhèn)龐巴迪運(yùn)輸系統(tǒng)有限公司引進(jìn)、轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的PBTS跨坐式單軌車輛。該車型在國(guó)內(nèi)首次使用，屬于中運(yùn)量跨坐式單軌，采用單軸轉(zhuǎn)向架，軸重14 t，按照全自動(dòng)運(yùn)行(UTO)設(shè)計(jì)。線路道岔采用與該車型相配套的道岔，主要類型為替換梁型道岔及樞軸型道岔。信號(hào)系統(tǒng)采用的是龐巴迪CITYFLO 650信號(hào)系統(tǒng)。項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2021年開通，擬在運(yùn)營(yíng)初期采用有人值守的全自動(dòng)運(yùn)行模式。

2 跨坐式單軌系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)適用性研究

國(guó)內(nèi)目前針對(duì)跨坐式單軌系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及驗(yàn)收類標(biāo)準(zhǔn)主要有：GB 50458—2008《跨坐式單軌交通設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50614—2010《跨坐式單軌交通施工及驗(yàn)收規(guī)范》、T/CAMET 040019—2017《輕型跨坐式單軌交通設(shè)計(jì)導(dǎo)則》；針對(duì)車輛的主要有CJT 287—2008《跨坐式單軌交通車輛通用技術(shù)條件》。尚無專門針對(duì)跨坐式單軌機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

基于北京燕房線全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)發(fā)布了《城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)建設(shè)指南》、《全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)安全報(bào)告》等白皮書。中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)組織編制了《城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，目前處于征求意見稿階段。

基于EN 62267—2009《鐵路應(yīng)用-自動(dòng)化的城市軌道交通(AUGT) 安全要求》、IEC 62290-1—2014《鐵路應(yīng)用-城市軌道交通管理與控制系統(tǒng) 第1部分：系統(tǒng)原則和基本概念》、IEC 62290-2—2014《鐵路應(yīng)用-城市軌道交通管理與控制系統(tǒng) 第2部分：功能需求說明書》等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)發(fā)布了GB/T 32588.1—2016《軌道交通 自動(dòng)化的城市軌道交通(AUGT) 安全要求 第1部分：總則》、GB/T 32590.1—2016《軌道交通 城市軌道交通運(yùn)輸管理和指令控制系統(tǒng) 第1部分：系統(tǒng)原理和基本概念》等全自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

以上與跨坐式單軌相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要是依托我國(guó)單軌產(chǎn)業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)際情況，在重慶市軌道交通2號(hào)線和3號(hào)線的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理實(shí)踐基礎(chǔ)上形成的[3]。重慶市軌道交通2、3號(hào)線的特點(diǎn)是雙軸轉(zhuǎn)向架、大運(yùn)量、采用人工駕駛或半自動(dòng)化列車運(yùn)行，所制定的標(biāo)準(zhǔn)中車輛、道岔、信號(hào)等系統(tǒng)的部分條文并不完全適用于采用單軸轉(zhuǎn)向架、中運(yùn)量、全自動(dòng)運(yùn)行的跨坐式單軌系統(tǒng)；此外，標(biāo)準(zhǔn)也未能充分覆蓋跨坐式單軌本身的梁軌合一的特點(diǎn)。

針對(duì)蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線的項(xiàng)目特點(diǎn)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的推進(jìn)過程中，建設(shè)管理方在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，積極探求建立適用于本項(xiàng)目制式的標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)過程設(shè)計(jì)和驗(yàn)收。目前，相關(guān)技術(shù)研究成果《輕型跨坐式單軌車輛技術(shù)規(guī)范》、《輕型跨坐式單軌車輛組裝后的試驗(yàn)規(guī)范》、《輕型跨坐式單軌道岔試驗(yàn)方法》正在組織申報(bào)安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)隨著項(xiàng)目的繼續(xù)推進(jìn)，相關(guān)方將繼續(xù)努力，推動(dòng)建立和完善具有包容性的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的跨坐式單軌標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景研究

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是以信號(hào)、車輛系統(tǒng)為核心，由通信、供電、站臺(tái)門等機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)共同組成的綜合系統(tǒng)。場(chǎng)景研究，是指根據(jù)軌道交通線路運(yùn)營(yíng)管理的需求，分析梳理出運(yùn)營(yíng)中可能出現(xiàn)的各種正常及非正常場(chǎng)景模式?；谶@些場(chǎng)景對(duì)各機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行分解，明確各系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能，定義好各系統(tǒng)間的功能接口；此外，場(chǎng)景研究還延伸至確定運(yùn)營(yíng)組織架構(gòu)、規(guī)定崗位職責(zé)及操作規(guī)程等方面。

蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線項(xiàng)目充分借鑒了國(guó)內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行線路的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合跨坐式單軌的特點(diǎn)，共梳理出正常場(chǎng)景20個(gè)，故障場(chǎng)景6個(gè)，應(yīng)急場(chǎng)景19個(gè)。

1) 正常場(chǎng)景。主要包括運(yùn)營(yíng)前準(zhǔn)備、列車激活、列車出庫(kù)、自動(dòng)開站、列車正線運(yùn)行、列車停站、站臺(tái)發(fā)車、列車折返作業(yè)、正線清客、車站關(guān)站、列車回段、自動(dòng)洗車、清掃作業(yè)等。

2) 故障場(chǎng)景。主要包括正線列車故障、正線行車設(shè)備故障、車站設(shè)備故障、調(diào)度室設(shè)備故障、場(chǎng)段內(nèi)設(shè)備故障等。

3) 應(yīng)急場(chǎng)景。主要包括乘客疏散、爆炸/毒氣事件、火災(zāi)、乘客強(qiáng)行開門、列車沖突、線路變形、區(qū)間救援、區(qū)間積水、大客流、軌道梁結(jié)冰、接觸軌異物等。

在梳理運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的過程中，要充分考慮單軌制式的特殊性，考慮有人駕駛和全自動(dòng)駕駛的差異。例如，全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，列車沒有激活司機(jī)室的概念，相關(guān)的列車控制方案也有所不同；司機(jī)的監(jiān)控職責(zé)部分轉(zhuǎn)由控制中心調(diào)度人員承擔(dān)，相應(yīng)地增加了車輛調(diào)度系統(tǒng)、乘客調(diào)度系統(tǒng)等功能用以輔助調(diào)度人員掌握列車信息，及時(shí)有效地進(jìn)行故障處理，進(jìn)行乘客引導(dǎo)。

通過對(duì)這些運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的梳理，可以更好地理解全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，更好地進(jìn)行功能定位，并將這些功能及要求有機(jī)地分解給各機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)以及運(yùn)營(yíng)人員和乘客。運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景梳理完成后，應(yīng)通過用戶需求書、設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)、驗(yàn)收等工作落實(shí)設(shè)備功能；通過組織架構(gòu)、規(guī)章制度、操作手冊(cè)、應(yīng)急預(yù)案等落實(shí)運(yùn)營(yíng)人員職責(zé)；通過乘客守則、乘客須知、公告等落實(shí)乘客權(quán)責(zé)。

4 跨坐式單軌機(jī)電系統(tǒng)的接口管理

接口是指為完成特定功能的各系統(tǒng)之間應(yīng)相互遵守的共同的技術(shù)要求、條件和規(guī)則等。機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)接口管理涉及設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等各階段，其接口類型主要有土建與設(shè)備系統(tǒng)間的接口、設(shè)備系統(tǒng)與設(shè)備系統(tǒng)間的接口、設(shè)備系統(tǒng)與人的接口等。接口內(nèi)容包括功能劃分、接口界面、接口信息(接口類型、接口協(xié)議、接口數(shù)據(jù))等。

跨坐式單軌接口管理的難點(diǎn)主要包括：

1) 車輛與土建(軌道梁、車站、區(qū)間)的接口，主要涉及到車軌耦合、限界等問題；

2) 車輛與接觸軌的接口，主要涉及到集電靴與接觸軌之間的弓網(wǎng)關(guān)系問題；

3) 車輛與信號(hào)的接口，主要涉及到控制功能分配、機(jī)械/電氣接口、全自動(dòng)運(yùn)行功能實(shí)現(xiàn)等問題；

4) 車輛、通信、信號(hào)的接口，主要涉及到專用無線、WLAN(無線局域網(wǎng))、LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù))等車地?zé)o線傳輸通道綜合利用問題；

5) 設(shè)備系統(tǒng)與土建的接口，主要涉及到信號(hào)系統(tǒng)信標(biāo)、計(jì)軸設(shè)備，信號(hào)及通信系統(tǒng)天線等軌旁設(shè)備與軌道梁、疏散平臺(tái)等土建設(shè)施安裝接口問題；

6) 道岔與土建的接口，主要涉及到道岔安裝凸臺(tái)、與軌道梁接口等問題。

做好接口管理工作，應(yīng)在項(xiàng)目初期建立接口管理矩陣表，明確各專業(yè)間有哪些接口關(guān)系、各接口關(guān)系的牽頭管理單位，并將該矩陣表作為接口管理的綱領(lǐng)性文件和跟蹤表。在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段，應(yīng)由接口牽頭管理單位組織編制接口文件，在招標(biāo)、設(shè)計(jì)、供貨、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收等各階段，利用PDCA(計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、處理)方法對(duì)各項(xiàng)接口管理工作進(jìn)行跟蹤落實(shí)。

5 跨坐式單軌系統(tǒng)的RAMS管理

RAMS管理，即在系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)針對(duì)項(xiàng)目的可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可維修性(Maintainability)和安全性(Safety)等4種系統(tǒng)固有的特性進(jìn)行管理[4]。高標(biāo)準(zhǔn)的RAMS指標(biāo)是建設(shè)好全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)。做好RAMS管理，是軌道交通項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建設(shè)管理的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

GB/T 21562—2008《軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及事例》規(guī)定了一個(gè)以系統(tǒng)壽命周期及其工作為基礎(chǔ)、用于管理RAMS的流程，為國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)推廣RAMS管理工作起到了促進(jìn)作用。此外，可參考的相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還有EN 50126—2017《鐵路應(yīng)用：可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性的規(guī)范和驗(yàn)證》。

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的目標(biāo)是運(yùn)行自動(dòng)化、維修智能化和乘客服務(wù)自主化，減少正常情況下人的介入和干擾。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，RAMS管理應(yīng)在設(shè)備工程全周期、全范圍內(nèi)開展。

1) 全周期RAMS管理。是指RAMS管理應(yīng)涵蓋軌道交通項(xiàng)目的全壽命周期，包括概念、系統(tǒng)定義和應(yīng)用條件、風(fēng)險(xiǎn)分析、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)需求分配、設(shè)計(jì)和實(shí)施、制造、安裝、系統(tǒng)確認(rèn)、系統(tǒng)驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)和維修、性能監(jiān)控、修改和更新、停用及處理等階段[5]。

2) 全范圍RAMS管理。是指除車輛、信號(hào)等核心系統(tǒng)外，還需將RAMS管理工作推廣到道岔、通信、站臺(tái)門等與線路運(yùn)營(yíng)及安全密切相關(guān)的系統(tǒng)，以及乘客信息系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯與電梯等與乘客服務(wù)密切相關(guān)的系統(tǒng)。

RAMS管理也是一個(gè)循環(huán)精進(jìn)的過程。在進(jìn)入下一個(gè)工作階段前，要驗(yàn)證上一階段的輸出是否滿足要求，滿足則進(jìn)入下一階段，不滿足則整改，從而保證過程的有效性，最終保證結(jié)果的有效性。

6 關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化

設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)裝備水平是單軌系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的生產(chǎn)力水平和地鐵運(yùn)營(yíng)的服務(wù)水準(zhǔn)的重要基礎(chǔ),直接影響著項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的成本，以及效率和效益?？缱絾诬夗?xiàng)目的建設(shè)階段，應(yīng)充分考慮關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展路徑，在保證質(zhì)量和安全的前提下，提高國(guó)產(chǎn)化率，從而降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，提升設(shè)備的維修效率，降低技術(shù)更新改造難度。

跨坐式單軌系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵在于車輛、信號(hào)及道岔系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化清單如表1所示。

蕪湖軌道交通1、2號(hào)線項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化率目標(biāo)為：車輛不低于72%，信號(hào)系統(tǒng)不低于60%，道岔系統(tǒng)不低于75%。

“引進(jìn)、消化、吸收”是學(xué)習(xí)和掌握國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的有效手段?？缱絾诬壸鳛橐环N富有生命力的中運(yùn)量軌道交通制式，有著極大的市場(chǎng)前景，通過車輛、信號(hào)、道岔等關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，能進(jìn)一步降低成本，有效地促進(jìn)市場(chǎng)健康發(fā)展。

表1 跨坐式單軌的關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化清單