無人駕駛線路長大區(qū)間行車組織研究

王賀　梁靖涵

摘 要：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各大城市地鐵線路，國內(nèi)無人駕駛線路運(yùn)營里程也呈上漲趨勢。地鐵長大區(qū)間具有站間距大、列車在區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間長、發(fā)生故障時(shí)運(yùn)調(diào)度整難度大、施工組織中對線路出清確認(rèn)要求高及各項(xiàng)作業(yè)交叉多等特點(diǎn)。同時(shí)，無人值守全自動(dòng)駕駛（Unattended Train Operation，UTO）運(yùn)作模式下的無人駕駛線路，相比傳統(tǒng)線路，在行車組織方面面臨著新的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。因此對無人駕駛線路長大區(qū)間的行車組織做專題研究，并制定相應(yīng)的應(yīng)對策略，對確保運(yùn)營安全、穩(wěn)定、有序地為乘客服務(wù)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無人駕駛線路;長大區(qū)間;行車組織

中圖分類號：U292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1003-5168（2021）26-0109-03

Research on Traffic Organization of Long Section on Metro Driverless Line

WANG He LIANG Jinghan

（1.Operation Branch， Zhengzhou Metro Co.， Ltd.， Zhengzhou Henan 450000;2.Zhengzhou University of Science and Technology，Xingyang Henan 450100）

Abstract： With the rapid development of urban rail transit， automatic operation technology is more and more applied to subway lines in major cities， and the operating mileage of domestic driverless lines is also on the rise. The long section of metro line has the characteristics of large station spacing， long operation time of trains in the section， great difficulty in operation adjustment in case of failure， high requirements for line clearance confirmation in construction organization and many intersections of various operations; at the same time， driverless lines have no drivers on board in UTO（Unattended Train Operation） operation mode. Compared with traditional lines， driverless lines face new risks and challenges in traffic organization. Therefore， it is of great significance to make a special study on the driving organization of long sections of driverless lines and formulate corresponding countermeasures to ensure the safe， stable and orderly service for passengers.

Keywords： metro driverless line;long section;traffic organization

隨著全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)無人駕駛線路的建設(shè)也在加快，地鐵線路長大區(qū)間的行車組織具有獨(dú)特性。本文對無人駕駛線路長大區(qū)間的行車組織進(jìn)行詳細(xì)探討。

1 地鐵長大區(qū)間特性分析

1.1 長大區(qū)間的分類

根據(jù)長大區(qū)間所處地鐵線路的空間位置可分為高架長大區(qū)間、隧道長大區(qū)間和跨高架隧道混合長大區(qū)間。

1.2 長大區(qū)間的特點(diǎn)

1.2.1 區(qū)間距離較長。普通地鐵區(qū)間長度一般為1～2 km，長大區(qū)間一般均超過3 km。河南鄭州機(jī)場至河南許昌市域鐵路工程（以下簡稱機(jī)許線）明港南站至華夏幸福城站區(qū)間長8.65 km。

1.2.2 列車運(yùn)行速度快。傳統(tǒng)線路列車運(yùn)行速度一般為80 km/h，機(jī)許線設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為120 km/h。

1.2.3 區(qū)間運(yùn)行時(shí)間較長。相比其他普通區(qū)間，列車在長大區(qū)間運(yùn)行時(shí)間長，同一區(qū)間內(nèi)會(huì)同時(shí)存在兩輛或多輛列車。發(fā)生故障時(shí)，行車調(diào)整、人員組織、設(shè)備搶修難度，另外也會(huì)給人員疏散和救援帶來了一定困難。

1.2.4 埋深大。隧道深挖且區(qū)間隧道空間相對封閉，可用疏散設(shè)施有限，人員疏散難度較大。

1.2.5 多高架長大區(qū)間。處于城市郊區(qū)的線路常有高架區(qū)間，與外界自然環(huán)境直接連通，線路上方無遮擋，易出現(xiàn)人員、異物侵限，且受天氣條件影響較大。

2 UTO線路長大區(qū)間難點(diǎn)及設(shè)計(jì)分析

2.1 UTO線路長大區(qū)間的行車組織難點(diǎn)

基于地鐵線路長大區(qū)間的類型和特點(diǎn)，在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)框架下，無人值守全自動(dòng)駕駛（Unattended Train Operation，UTO）線路長大區(qū)間的行車組織面臨新的風(fēng)險(xiǎn)，尤其對于兩列車甚至多列車在同一區(qū)間內(nèi)運(yùn)行的過程中，遇到影響行車的故障時(shí)，長大區(qū)間內(nèi)的行車組織如何安全有效地開展，如何快速組織應(yīng)急人員上車等問題是關(guān)鍵點(diǎn)。

本文主要從惡劣天氣、車輛故障、信號故障3個(gè)方面探討UTO線路長大區(qū)間的行車組織問題。

2.2 UTO線路長大區(qū)間設(shè)計(jì)分析

2.2.1 北京大興機(jī)場線概況。北京大興機(jī)場線一期線路全長41.23 km，共有3座車站。其中地下線22.44 km，高架段16.16 km。本期運(yùn)營長度39.90 km，平均站間距19 km，最高設(shè)計(jì)時(shí)速160 km。

①設(shè)置區(qū)間風(fēng)井防護(hù)信號機(jī)。為風(fēng)井設(shè)置的防護(hù)信號機(jī)采用綠、紅二顯示機(jī)構(gòu)，紅燈為定位顯示，其顯示及含義如圖1所示。綠色燈光表示準(zhǔn)許列車按規(guī)定的速度越過該信號機(jī);紅色燈光表示不準(zhǔn)列車越過該信號機(jī)。②土建上設(shè)置區(qū)間疏散點(diǎn)，便于火災(zāi)應(yīng)急情況下區(qū)間疏散。

2.2.2 鄭州機(jī)許線概況。鄭州機(jī)場至許昌市域鐵路工程線路北端起于鄭州航空港區(qū)機(jī)場北站（含），南端止于許昌市許昌東站（含），線路全長64.91 km，共設(shè)車站26座，平均站間距2.60 km。其中，機(jī)許線（鄭州段）線路長約31.21 km，設(shè)站15座，均為地下站，最大站間距8.65 km，位于明港南站至華夏幸福城站（許昌段起點(diǎn)車站）區(qū)間（以下簡稱明華區(qū)間），為高架區(qū)間。

①按照機(jī)許線平均站間距計(jì)算，明華區(qū)間應(yīng)設(shè)置4個(gè)車站，實(shí)際設(shè)2個(gè)站（遠(yuǎn)期預(yù)留2個(gè)車站）。參照北京大興機(jī)場線的設(shè)計(jì)，可以在明華區(qū)間設(shè)置兩個(gè)區(qū)間出入點(diǎn)，作為人員進(jìn)出及臨時(shí)停車點(diǎn)使用。②同樣在明華區(qū)間設(shè)置區(qū)間防護(hù)信號機(jī)，配合區(qū)間出入點(diǎn)設(shè)置。③在適當(dāng)?shù)奈恢脼閼?yīng)急人員配備必要的交通工具，方便人員盡快到達(dá)長大區(qū)間臨時(shí)進(jìn)出點(diǎn)。④明華區(qū)間設(shè)有兩條平行的單渡線，如果啟用可以用于運(yùn)營調(diào)整。

3 UTO線路長大區(qū)間行車組織研究

在UTO運(yùn)營模式下，正常情況下的行車組織可以考慮在長大區(qū)間兩端的車站上下行各設(shè)置若干名司機(jī)，值守該區(qū)間運(yùn)行的列車，到站下車。具體的值守方案可由乘務(wù)專業(yè)制定。主要分析在惡劣天氣、區(qū)間列車故障、區(qū)間信號故障等非正常情況下對長大區(qū)間列車運(yùn)行的影響及行車組織方法。

3.1 高架段惡劣天氣下的行車組織

為了保證惡劣天氣下列車在高架區(qū)段能夠正常運(yùn)行，無人駕駛線路增加了雨雪模式。機(jī)許線的明華區(qū)間屬于高架段，在運(yùn)營期間遇到惡劣天氣時(shí)，雨雪模式可用于輔助行車調(diào)整，如發(fā)生軌道黏著下降、信號無法保證等現(xiàn)象，則通知值守司機(jī)人工駕駛。針對雨雪等惡劣天氣，不同瞭望距離的行車組織措施建議如表1所示。

3.2 區(qū)間車輛故障下的行車組織

根據(jù)無人駕駛線路特點(diǎn)，車輛故障分為可恢復(fù)動(dòng)車故障和須司機(jī)現(xiàn)場處理故障。

3.2.1 可恢復(fù)動(dòng)車故障。通常情況下，無人駕駛線路長大區(qū)間發(fā)生車輛故障時(shí)，系統(tǒng)具備自愈功能。如系統(tǒng)自動(dòng)處理后恢復(fù)，可組織列車運(yùn)行至前方站，安排人員上車值守;如故障未自動(dòng)恢復(fù)，通過調(diào)度遠(yuǎn)程復(fù)位操作恢復(fù)故障，列車進(jìn)站后安排人員上車值守;如故障仍未恢復(fù)，則需要司機(jī)介入處置。

若出現(xiàn)兩列車在同一區(qū)間運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，則視情況進(jìn)行不同的處置措施。兩列車在同一長大區(qū)間運(yùn)行時(shí)，若后車車輛故障但系統(tǒng)自愈或調(diào)度遠(yuǎn)程操作恢復(fù)動(dòng)車，則對前車運(yùn)行無影響;若前車發(fā)生故障但系統(tǒng)自愈或調(diào)度遠(yuǎn)程操作恢復(fù)動(dòng)車，則后車可跟蹤前車運(yùn)行，調(diào)度需密切監(jiān)控列車運(yùn)行，必要時(shí)在區(qū)間臨時(shí)停車點(diǎn)扣停后車。

如故障導(dǎo)致列車降速影響運(yùn)營，則提前安排司機(jī)上車，組織備車替換故障列車。

3.2.2 需司機(jī)現(xiàn)場處理故障。長大區(qū)間車輛故障，無法通過系統(tǒng)自愈或遠(yuǎn)程操作恢復(fù)動(dòng)車時(shí)，需要組織司機(jī)介入處理。若長大區(qū)間安排有司機(jī)值守，調(diào)度直接通知司機(jī)介入故障處理;若長大區(qū)間不安排司機(jī)值守，調(diào)度需組織司機(jī)上車進(jìn)行故障處理。

首先，調(diào)度需立即扣停后續(xù)列車，若同一區(qū)間故障列車后方有列車，應(yīng)組織其在安全距離外停車。若車上有司機(jī)，司機(jī)按照規(guī)定處理，如不能恢復(fù)則合旁路或打緊急牽引動(dòng)車。若車上無司機(jī)值守，調(diào)度可根據(jù)后方列車距前方故障列車的距離選擇立即遠(yuǎn)程施加緊急制動(dòng)，或者組織列車在臨時(shí)停車點(diǎn)的信號機(jī)前停車。調(diào)度組織值守點(diǎn)司機(jī)登車處理，如故障不能恢復(fù)則合旁路或打緊急牽引動(dòng)車。

此外，調(diào)度要按照救援需求提前作出安排，組織后續(xù)列車清客并安排司機(jī)上車，做好救援準(zhǔn)備。

當(dāng)有兩列車在同一區(qū)間運(yùn)行，且前行列車發(fā)生無法恢復(fù)的故障決定救援時(shí)，若進(jìn)入長大區(qū)間的列車有司機(jī)值守，調(diào)度扣停后行列車并組織司機(jī)換端運(yùn)行至后方站清客，擔(dān)任救援列車;若車上沒有司機(jī)值守，行調(diào)需立即組織司機(jī)從地面值守點(diǎn)前往區(qū)間登車，根據(jù)行調(diào)指令執(zhí)行列車救援。司機(jī)登車后將后行列車換端駕駛至后方車站清客擔(dān)任救援列車，或者司機(jī)駕駛后行列車載客執(zhí)行救援任務(wù)。

當(dāng)處理長大區(qū)間車輛故障或組織區(qū)間列車救援時(shí)，調(diào)度要對故障區(qū)域外的行車做好調(diào)整，為故障點(diǎn)的救援爭取時(shí)間;組織備用車上線投入服務(wù)，或組織正線列車小交路運(yùn)行。

3.3 信號故障下的行車組織

在應(yīng)對信號或通信故障方面，全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)增加了蠕動(dòng)模式（Creep Automatic Model，CAM）和遠(yuǎn)程限制人工駕駛（Restricted Manual Driving，RM）兩種駕駛模式。

①蠕動(dòng)模式。在全自動(dòng)駕駛模式（Fully-automatic train Operating Mode，F(xiàn)AM）下，當(dāng)車輛網(wǎng)絡(luò)檢測到制動(dòng)系統(tǒng)通信故障，車載主機(jī)控制器（Computer Controller，CC）監(jiān)督到牽引或制動(dòng)反饋異?；蜍囕v與車載CC通信故障時(shí)，列車向中心申請進(jìn)入蠕動(dòng)模式。調(diào)度授權(quán)后，故障列車限速運(yùn)行至最近站臺(tái)，等待人工處理。

②遠(yuǎn)程RM模式。遠(yuǎn)程RM模式是指車地通信正常的情況下，列車定位丟失，通過中心遠(yuǎn)程授權(quán)列車以限制模式運(yùn)行，經(jīng)過兩個(gè)信標(biāo)后再次獲得定位。當(dāng)列車定位丟失導(dǎo)致列車在區(qū)間緊制，調(diào)度在確定列車前方區(qū)段空閑、道岔位置正確且鎖閉、信號開放后，授權(quán)列車緩解緊制在遠(yuǎn)程RM模式下以一定的限速運(yùn)行，列車重新獲得定位。

3.3.1 區(qū)間信號故障下的行車組織。區(qū)間信號故障可分為車載信號故障和軌旁信號故障。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的信號系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性及冗余度都非常高，但不可避免地會(huì)出現(xiàn)信號類的故障導(dǎo)致列車迫停區(qū)間。因此，當(dāng)發(fā)生區(qū)間信號故障導(dǎo)致無法動(dòng)車時(shí)，只能采取人員上車處理的方式，將區(qū)間故障列車人工駕駛至車站。

①前車車載列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（Automatic Train Protection，ATP）故障。當(dāng)長大區(qū)間內(nèi)有兩列車運(yùn)行且前車發(fā)生車載ATP故障導(dǎo)致列車緊制時(shí)，在調(diào)度工作站上出現(xiàn)彈出式報(bào)警，若后車在安全距離外，車載ATP使后車在安全距離處制動(dòng)停車，且系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)車站扣車;若后車在安全距離內(nèi)，則緊急制動(dòng)，須停車后才能緩解，系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)車載廣播。若車上有司機(jī)值守，調(diào)度通知司機(jī)處理，如故障不能恢復(fù)則組織列車降級進(jìn)站;若車上沒有司機(jī)值守，則調(diào)度組織應(yīng)急人員登車處理。

②后車車載ATP故障。當(dāng)長大區(qū)間內(nèi)有兩列車運(yùn)行且后車發(fā)生車載ATP故障導(dǎo)致列車緊制時(shí)，系統(tǒng)具備相關(guān)聯(lián)動(dòng)，調(diào)度工作站故障報(bào)警，后方站扣車。若前車距離后車有較遠(yuǎn)距離，則前車不受影響，可正常運(yùn)行至前方站;若前車尚未出清后車占用的計(jì)軸區(qū)段，則前車會(huì)立即緊急制動(dòng)。若車上有司機(jī)值守，調(diào)度通知司機(jī)處理，如故障不能恢復(fù)則組織列車降級進(jìn)站;若車上沒有司機(jī)值守，則調(diào)度組織應(yīng)急人員登車處理。

3.3.2 連鎖故障。當(dāng)連鎖單機(jī)設(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)切換至備機(jī)工作;當(dāng)連鎖雙機(jī)故障時(shí)，該連鎖管轄區(qū)域的列車將緊制，調(diào)度及車站工作站均無法監(jiān)視故障連鎖區(qū)內(nèi)列車。調(diào)度組織正常區(qū)域內(nèi)的行車，并通知專業(yè)人員進(jìn)行故障處理;通知司機(jī)登車人工駕駛;通知車站鉤鎖故障連鎖區(qū)內(nèi)的道岔。

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)有連鎖故障場景下的相關(guān)聯(lián)動(dòng)，如故障不能恢復(fù)，則采取電話閉塞法組織行車。無人駕駛線路出現(xiàn)連鎖故障采用電話閉塞法組織行車時(shí)，涉及長大區(qū)間有以下注意事項(xiàng)：①需考慮長大區(qū)間內(nèi)可能存在兩列及以上列車的情況;②核對完列車位置后，組織應(yīng)急人員上車;③長大區(qū)間內(nèi)有兩列及以上列車迫停區(qū)間的情況，按照電話閉塞法組織列車運(yùn)行到車站會(huì)出現(xiàn)“車多站少”的問題，可采取前后列車逐列授權(quán)動(dòng)車的方式，將前車組織到站后清客進(jìn)入?yún)^(qū)間待令，再組織后車進(jìn)站待令;將前車組織清客進(jìn)入?yún)^(qū)間后按照區(qū)間迫停列車的處理規(guī)定，組織前車向前方運(yùn)行，須確認(rèn)該閉塞區(qū)間空閑;④必須保證所有區(qū)間迫停列車都已進(jìn)入站臺(tái)，方可組織啟動(dòng)電話閉塞。

4 結(jié)語

無人駕駛線路長大區(qū)間在非正常情況下的行車組織具有較大的特殊性。結(jié)合無人駕駛線路特征，主要對高架段惡劣天氣、區(qū)間車輛故障、區(qū)間信號故障這3種情況下長大區(qū)間內(nèi)的行車組織進(jìn)行探討。在保證安全的前提下組織故障列車進(jìn)站或直接退出服務(wù)，最大程度地降低對運(yùn)營的影響，可以為無人駕駛地鐵線路提供參考。

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