廣州地鐵APM線無人駕駛運(yùn)營模式分析

譚嘉安

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部OCC控制中心，廣東 廣州 510000）

2010年11 月，我國正式投入并運(yùn)營的無人駕駛模式在廣州市珠江新城展開。這無疑是目前我國有史以來的第一條采用無人駕駛的全方位自動化快速城市軌道網(wǎng)絡(luò)交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。全程3.94km，首通段共有九個(gè)地下車站，有一個(gè)地下列車控制服務(wù)中心和一個(gè)地下停車場，全部都是直接采用了地下列車線路。此后APM列車在經(jīng)營運(yùn)行管理過程中一直采用全自動化和無人駕駛運(yùn)行模式。而列車信號系統(tǒng)更是作為運(yùn)行線路的主要運(yùn)營管理控制器和指揮系統(tǒng)中樞，在目前的無人駕駛線路運(yùn)營控制模式中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，主要功能作用之一是對運(yùn)行列車位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和控制列車運(yùn)行，充分實(shí)現(xiàn)運(yùn)行列車無人駕駛， APM線車站亦可達(dá)到無人值守的要求，但為滿足消防值班的法律要求，車站保留最基礎(chǔ)的值守人員。

1.對城軌無人駕駛的自動運(yùn)營管理模式的案例分析

目前，我國的交通現(xiàn)狀尤其是城市軌道交通自動信號系統(tǒng)一般都是依賴于司機(jī)的自動運(yùn)行模式，在符合我國目前現(xiàn)狀的城軌列車的自動運(yùn)行運(yùn)營過程之中，往往必須要由司機(jī)進(jìn)行一定的人工確認(rèn)及操作，一些必需的操作如啟動列車、停站后關(guān)門、列車故障的確認(rèn)、將列車駕駛到特定地點(diǎn)、車廂內(nèi)的乘客求助等，完全離不開司機(jī)。而APM系統(tǒng)和傳統(tǒng)的城市軌道交通運(yùn)行模式完全不一樣，他是無司機(jī)的完全無人駕駛模式，駕駛模式的轉(zhuǎn)變就會導(dǎo)致其運(yùn)營管理模式和傳統(tǒng)的列車控制方式有明顯的變化。我們這次的無人駕駛運(yùn)營模式主要是從列車的運(yùn)行方式、列車運(yùn)行過程和故障管理這三個(gè)方面出發(fā)，詳細(xì)地介紹APM線這項(xiàng)無人駕駛運(yùn)營模式。

1.1 對列車運(yùn)行方式的分析

首先，列車在正常運(yùn)行模式下，列車的運(yùn)行、停止以及開關(guān)門都是自動進(jìn)行的。只有在人工駕駛模式中不能自動開關(guān)門，由于車場場地限制，沒有足夠長的距離完成初始化建立列車與信號系統(tǒng)的通信，導(dǎo)致廣州APM停車場范圍內(nèi)未能依照設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行。運(yùn)營列車在正線上運(yùn)行、停站，或列車需要進(jìn)入正線特定存車位置時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)列車在線路的實(shí)際位置自動征用進(jìn)路，前往目的地，按照設(shè)定制動曲線停車。而當(dāng)列車需離開正線停車位置時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員指派的路徑，自動離開當(dāng)前站并實(shí)施調(diào)度員指派的行車任務(wù)。

當(dāng)列車處于非正常駕駛模式中時(shí)，可選擇ATP保護(hù)下的人工駕駛模式和完全人工駕駛模式，兩種駕駛模式均需要由司機(jī)操作。由于是無人駕駛的設(shè)計(jì)，極少使用ATP保護(hù)下的人工駕駛模式。在沒有ATP保護(hù)的完全人工駕駛時(shí)，列車行駛條件的監(jiān)視、前進(jìn)、剎車和開關(guān)門由司機(jī)操作。由軌道旁邊的信號燈和控制中心的調(diào)度員向司機(jī)發(fā)出指令作為行車憑證，司機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的行車操作，負(fù)責(zé)列車運(yùn)行的安全。

由于車場建在地下，受空間限制，正線列車在夜間服務(wù)結(jié)束后，會在正線車站停車。夜間在車站停放列車在早上開始運(yùn)行之前，調(diào)度員安排工作人員上首趟運(yùn)行的列車進(jìn)行軋道，檢查線路情況，其他列車作為當(dāng)天第一次運(yùn)行的列車進(jìn)行試運(yùn)行。運(yùn)營前的列車運(yùn)行要滿足以下兩個(gè)原則：一是停在正線上的列車沒有故障，第二天可以直接運(yùn)行。第二，如果停在正線上的列車發(fā)生故障，必須組織工作人員處理，盡快組織故障列車回車場。

1.2 列車運(yùn)行過程

在列車運(yùn)行時(shí)，列車駕駛是由ATO（自動控制系統(tǒng)）進(jìn)行計(jì)算和控制，是由ATP監(jiān)督下進(jìn)行的。運(yùn)營前經(jīng)調(diào)度員通過中控設(shè)備確認(rèn)列車沒有任何的問題時(shí)，列車將會按照調(diào)度員的遠(yuǎn)程指令，開始自動運(yùn)行。在車場維修后的列車需要進(jìn)行啟程測試，并通過初始化轉(zhuǎn)換成自動列車。啟程測試目的是確保列車制動系統(tǒng)工作正常，初始化使列車與信號系統(tǒng)建立聯(lián)系，當(dāng)初始化成功并列車顯示正常后，列車才會進(jìn)入自動駕駛模式。由于廣州APM車場線路短，初始化不能在車場范圍內(nèi)完成，需要列車從車場運(yùn)行到車站才能建立列車與信號系統(tǒng)的聯(lián)系。APM線列車轉(zhuǎn)換成自動列車前的系列操作與傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)基本一致。而當(dāng)列車啟程前的測試沒有順利通過時(shí)，列車則需要進(jìn)行重新維修，找出問題所在。列車維修后必須通過啟程測試，才可以重新進(jìn)入運(yùn)行線路內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行。

1.3 發(fā)生故障時(shí)的管理

由于是無人駕駛的理念，人機(jī)界面高度集中在控制中心，設(shè)備出現(xiàn)故障由控制中心調(diào)度員第一時(shí)間進(jìn)行判斷、確認(rèn)、遠(yuǎn)程處理和通知專業(yè)技術(shù)人員處理。同時(shí)，為保障出現(xiàn)故障后能維持列車運(yùn)行，系統(tǒng)必須有冗余設(shè)計(jì)，有故障診斷、報(bào)警提示，系統(tǒng)模塊冗余切換的功能，盡可能保障設(shè)備運(yùn)行。在故障發(fā)生后，關(guān)鍵調(diào)度員要對應(yīng)人機(jī)界面信息進(jìn)行判斷，并根據(jù)應(yīng)急處置方案，優(yōu)先嘗試遠(yuǎn)程處理，并立即通知維修人員排查故障原因，若是列車出現(xiàn)故障，盡量維持列車自動運(yùn)行，并盡快組織列車回停車場維修。出現(xiàn)影響客運(yùn)服務(wù)的故障，首先，故障情況下為了避免混亂，我們要盡快通知乘客和工作人員，可以通過廣播、PIDS等系統(tǒng)告知乘客所處的情況和目前存在的風(fēng)險(xiǎn)，告訴乘客對自身安全的保護(hù)?？刂浦行恼{(diào)度員利用無線通訊設(shè)備與相關(guān)工作人員保持聯(lián)系，積極調(diào)動技術(shù)力量開展故障排查。第二，APM系統(tǒng)帶有降級“故障模式”，可使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特定行車路線，避開影響列車運(yùn)行的故障位置，故障模式下列車始終保持自動運(yùn)行。在確定采取“故障模式”前，我們可以考慮采用梯度降級運(yùn)營模式，將故障對客運(yùn)的影響降到最低。梯度降級運(yùn)營有以下幾個(gè)基本方法：在可以不影響客運(yùn)服務(wù)的情況下變更列車運(yùn)行路徑；降低列車自動運(yùn)行的速度，及扣停非故障列車，為故障處理爭取時(shí)間；采取系統(tǒng)設(shè)置的“故障模式”，暫時(shí)不組織列車開往受故障影響的區(qū)域。第三，列車因故障無法自動運(yùn)行時(shí)，我們就必須采用人工駕駛。由于是無人駕駛設(shè)計(jì)，APM列車無單獨(dú)司機(jī)室，列車客室設(shè)置簡易駕駛操作面板，由于駕駛員與乘客在同一環(huán)境下，會為降級駕駛運(yùn)行帶來諸多不確定的因素，所以原則上人工駕駛需要將車上乘客全部請下車。人工駕駛的故障列車應(yīng)盡快離開正常運(yùn)行的線路退出服務(wù)，并進(jìn)行維修。

2.無人駕駛交通線路與其他常規(guī)交通線路執(zhí)行運(yùn)營管理模式發(fā)展對比趨勢分析

與普通常規(guī)線路運(yùn)營相比，無人駕駛交通線路的經(jīng)營運(yùn)行管理方式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。常規(guī)城市軌道交通運(yùn)輸模式下，司機(jī)負(fù)責(zé)列車范圍內(nèi)的事務(wù)，包括乘客事務(wù)和車內(nèi)故障的處理，司機(jī)和車站工作人員互相配合協(xié)助乘客解決問題。在列車全自動運(yùn)行中，由于系統(tǒng)整體的聯(lián)動性很高，設(shè)備能對異常情況判斷及自動處理，完全實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，無需配備全職駕駛員。APM無人駕駛系統(tǒng)明顯是更先進(jìn)的運(yùn)輸管理理念，更著重于控制中心調(diào)度員的集中管理，調(diào)度員通過控制中心所有的調(diào)度設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控及常見故障的遠(yuǎn)程處理。

3.信號系統(tǒng)與相關(guān)監(jiān)控接口的通信

由于無人駕駛系統(tǒng)取消了駕駛員的參與，為了更加安全可靠高效地正常運(yùn)轉(zhuǎn)。做出了如下相應(yīng)的調(diào)整，APM信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是集中式結(jié)構(gòu)，正線和車場為同一個(gè)信號系統(tǒng)區(qū)域，正線為無人駕駛區(qū)，車-地通信系統(tǒng)采用無線漏纜。列車因?qū)崿F(xiàn)完全無人駕駛，車站內(nèi)無人值守的兩大理念，所以在調(diào)度控制中心的控制臺上特別設(shè)置了緊急停車按鈕。在全線列車運(yùn)行中一旦發(fā)生危及人員安全的事態(tài)下，按下該緊急按鈕，全線的列車運(yùn)行停止并導(dǎo)向安全。在廣州地鐵APM無人駕駛系統(tǒng)中還存在一個(gè)信息接口，這個(gè)信息接口處于列車信號系統(tǒng)與車站站臺門控制系統(tǒng)之間，他不僅是關(guān)鍵的信息接口之一，也是用于保證站臺乘客安全、行車安全和保證列車正點(diǎn)正常運(yùn)行的重要信息接口。與其他常規(guī)地鐵相比，最大的不同點(diǎn)是在接口位置兩邊，分別使用不同供貨商的設(shè)備，因此增加了一些信息數(shù)據(jù)交換。另外為了加大不同專業(yè)技術(shù)人員對站臺門的監(jiān)控，延申了信號系統(tǒng)，增加了行車監(jiān)控外的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，雖然這樣可以有一個(gè)更全面的監(jiān)控，使得列車運(yùn)行過程中，控制管理中心調(diào)度員、及相關(guān)工作人員對車站的具體單個(gè)站臺門都能進(jìn)行有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控，但也造成了自動系統(tǒng)負(fù)擔(dān)增大，維修接口多的問題。

4.結(jié)語

廣州地鐵APM線無人駕駛系統(tǒng)在正常運(yùn)行管理過程中，徹底取消了列車司機(jī)對列車運(yùn)行管理過程的控制作用，日常運(yùn)營管理模式與常規(guī)列車有固定駕駛員的運(yùn)作模式相比，在很多方面都已經(jīng)發(fā)生了較大突破，尤其是列車在日常運(yùn)行的管理方式上更加簡單，列車運(yùn)行停站過程中時(shí)間控制更加精準(zhǔn)，列車故障排查管理方面必須更加嚴(yán)謹(jǐn)和高效。為滿足更全面的設(shè)備監(jiān)控，將列車信號系統(tǒng)和設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)并用，使兩者的關(guān)系有了進(jìn)一步的加深和強(qiáng)化，高度集中監(jiān)控加強(qiáng)了控制中心調(diào)度員及各專業(yè)技術(shù)人員信息管理。APM線自2010年11月開始投入運(yùn)營以來，采用國外當(dāng)時(shí)先進(jìn)的客運(yùn)管理設(shè)計(jì)，并不斷融入符合國情的元素，經(jīng)歷了十年的考驗(yàn)，足以證明該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、時(shí)間精準(zhǔn)的特點(diǎn)，廣州地鐵APM無人駕駛運(yùn)輸管理模式可以為國內(nèi)多條無人駕駛運(yùn)輸線路的建設(shè)和運(yùn)作提供重要參考。