城市軌道交通全自動運行系統設計探討

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引言

隨著技術水平的提升，城市軌道交通已經開始向全自動運行邁進，全自動運行系統是涉及多專業(yè)的系統性、綜合性工程，需要在設計階段開始統籌考慮，注重多專業(yè)頂層設計，加強不同系統之間信息交互、接口協同，以實現全自動運行系統的工程實施。

1 全自動運行系統設計分析

相比傳統系統，全自動運行系統不僅能夠提升對地鐵運營管理工作的效率，還綜合了土建和機電等專業(yè)，有利于改善地鐵工作模式，提升地鐵建設水平。一定程度上而言，全自動運行系統實現了對地鐵從建設、運營管理模式、系統工程理念、應用方法上的革新，而且構建了全新的規(guī)范要求，完成了全新的頂層設計。

1.1 系統標準分析

全自動駕駛技術在國際上的主要標準包括IEC62267:2009標準系列，國內綜合國際標準和我國國情，進行了一系列標準轉化工作，并形成GB/T32588.1-2006等標準。中國城市軌道交通協會在此基礎上，結合城市軌道交通的運營經驗，編制了全自動運行系統規(guī)范(T/CAMET 04017-2019)，涵蓋了需求規(guī)范、接口設計要求、測試驗證設計需求、運行規(guī)范等內容，對工程建設的安全評估，以及運營條件提出了全面的要求[1]。

1.2 系統的組成和功能分析

全自動運行系統是涉及多專業(yè)的綜合性系統工程，各專業(yè)聯系密切，深度集成，提升了軌道交通的整體自動化水平。其中，信號、車輛、綜合監(jiān)控、通信、站臺門系統稱為全自動運行的五大核心系統，各系統相較于傳統線路在系統架構、功能接口、設備配置方面均有所增強。

信號系統在控制中心增設車輛調度和乘客調度，用于實現車輛和乘客的相關監(jiān)視、控制功能；設置備用控制中心，實現對控制中心的冗余備份；場段增設地面ATP/ATO設備，設置人員防護開關（SPKS）、休眠喚醒應答器等；正線車站增設站臺門開/關門按鈕、清客確認按鈕及SPKS開關等。

車輛系統是全自動運行系統的載體，由于全自動運行列車一般不配置司機，因此需要高可靠性、高可用性車輛系統的支撐。全自動運行系統中，車輛司機室一般設置為開放式駕駛室；增加障礙物及脫軌檢測裝置；增加休眠喚醒功能；車輛關鍵設備冗余等。

綜合監(jiān)控通過集成和互聯的方式，將各分散孤立的設備系統形成統一的監(jiān)控層硬件和軟件平臺，實現對自動化系統設備的集中監(jiān)控和管理。綜合監(jiān)控系統在全自動運行線路中可單獨設置，也可與信號ATS子系統集成，構建以行車指揮為核心的行車綜合自動化系統。

通信系統在全自動運行系統中需為調度人員提供車輛現場圖像、故障信息以及相關聯動指令的傳輸通道。由于在全自動運行中，車上不設置司機/乘務員，乘客遇到緊急情況需直接與中心調度人員聯系，因此主要涉及通信系統的無線通信、視頻監(jiān)視、廣播、乘客信息子系統等。

站臺門系統除了常規(guī)線路具有的功能外，增加與車門的對位隔離、站臺門/車門間隙探測等功能，為實現這些功能，在設備配置方面，增加與信號系統的網絡接口，實現對位隔離信息互傳；增加間隙探測設備等。

除上述五大核心系統外，全自動運行系統還涉及車輛段/停車場工等在內的配套系統，各系統密切聯動、高效協同，共同推動全自動運行的實現。

2 全自動運行系統典型場景的應用分析

全自動運行系統采用以運營場景和運營規(guī)則為主線的建設方法，場景包括正常運營場景、故障運營場景、應急運營場景，不同城市根據各自需求形成各城市的全自動場景，本節(jié)選取其中2個典型場景進行分析[2]。

2.1 列車喚醒

列車在投入運營前，需由控制中心遠程自動或手動向列車發(fā)送喚醒命令，或人工本地按壓車輛上電按鈕對列車進行低壓上電。

在喚醒之前，控制中心調度員應通過信號ATS系統確認停車庫內或正線休眠點列車車況為休眠狀態(tài)，并確認列車出庫計劃、錄入ATS，與各列車進行匹配；ATS根據出庫計劃，分批次自動喚醒列車；車載信號喚醒后，對全自動運行必需的列車功能執(zhí)行綜合自檢（包括車輛設備自檢、車載信號設備自檢以及開關車門、施放制動等聯合測試），列車自檢失敗、靜態(tài)測試失敗或動態(tài)測試失敗，認為列車喚醒失敗，并向中心發(fā)送喚醒失敗告警信息；若喚醒成功，車載信號系統將綜合自檢的完整信息上報ATS，ATS自動向喚醒并自檢成功的FAM模式列車下發(fā)運營計劃并自動向列車下發(fā)“待命”工況。

2.2 對位隔離

全自動運行對位隔離包括：站臺門故障隔離車門和車門故障隔離站臺門。站臺門故障隔離車門是指當車站站臺門故障或被人工鎖閉隔離后，列車在該站臺時，該側站臺的所有列車相對應的車門保持鎖閉，不參與停站的開、關門作業(yè)。站臺門發(fā)生故障時，車輛對乘客進行提示，站臺門系統點亮故障站臺門對應的故障指示燈。車門故障隔離站臺門是指當列車車門故障隔離后，本列車停站時對應的站臺門能保持鎖閉不參與停站的開、關門作業(yè)。車門發(fā)生故障時，車輛對乘客進行聲光提示，站臺門系統點亮故障車門對應站臺門的故障指示燈[3]。

3 結束語

目前，各大城市均在積極規(guī)劃和建設全自動運行地鐵線路，國內全自動運行系統即將迎來井噴式發(fā)展。但國內全自動運行相關的技術規(guī)范、建設體系還亟待完善，因此，在全自動運行系統的設計工作中，需要各家單位（包括設計、建設、運營、系統商等）共同參與，確定全自動場景，落實全自動功能，以滿足實際運營需求，提高城市軌道交通的服務水平、運營安全和運行效率。