城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)車輛基地分區(qū)隔離方案

王 力

(廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司,510010,廣州∥高級工程師)

根據(jù)國際電工協(xié)會發(fā)布的IEC 62290-1:2014[1],城市軌道交通FAO(全自動運行)的GAO(自動化等級)分為5個等級,其中GAO 4(無人干預(yù)列車運行)為最高等級。FAO系統(tǒng)分為GOA3(無人駕駛列車運行)和GOA4兩種[2]。

城市軌道交通FAO系統(tǒng)的優(yōu)點包括:高度自動化,多專業(yè)系統(tǒng)集成度深,各系統(tǒng)高效聯(lián)動控制,實現(xiàn)列車運行的全面監(jiān)控及乘客服務(wù)功能;充分的冗余配置,保證運行高可用性;更加完善的安全防護(hù)功能增強對工作人員、乘客的防護(hù),以及障礙物、應(yīng)急情況下的防護(hù);提高效率,節(jié)能減排,實現(xiàn)列車運行、供電、車站機電設(shè)備的綜合節(jié)能優(yōu)化運行;完全兼容常規(guī)駕駛模式。因此,FAO系統(tǒng)是城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展方向[3]。本文主要研究城市軌道交通FAO系統(tǒng)車輛基地分區(qū)分隔方案。

1 FAO系統(tǒng)車輛基地功能升級項目

為確保運營效率,相較于傳統(tǒng)車輛基地,FAO系統(tǒng)車輛基地功能主要做了如下升級:

1) 設(shè)置隔離分區(qū)。全自動運行條件下,正線對列車運營控制權(quán)由車站延伸至車輛基地內(nèi)的全自動運行區(qū),該區(qū)域內(nèi)的列車運行、機電設(shè)備自動化作業(yè)均由控制中心全自動控制,因此需要采取安全防護(hù)措施保證人身和車行安全[4]。而車輛基地還有部分區(qū)域?qū)儆跈z修功能區(qū),是不需要被納入全自動運行區(qū)的。因此,對車輛基地的全自動運行區(qū)和非全自動運行區(qū),需采取物理隔離設(shè)施進(jìn)行分隔。此外,對于有試車線的車輛基地,雖然試車線一般不與全自動運行區(qū)設(shè)置到一起,但列車全自動運行動態(tài)試驗是在試車線上進(jìn)行的,因此也需要對其按全自動運行區(qū)進(jìn)行防護(hù),需設(shè)置單獨的隔離設(shè)施。

2) 設(shè)置轉(zhuǎn)換軌。列車檢修時,需要從全自動運行區(qū)進(jìn)入非全自動運行區(qū),檢修完成的列車也需要從非全自動運行區(qū)進(jìn)入全自動運行區(qū),這個過程中,需進(jìn)行駕駛模式的轉(zhuǎn)換,因此需設(shè)置轉(zhuǎn)換軌,以實現(xiàn)列車駕駛模式的轉(zhuǎn)換。

3) 增加全自動運行區(qū)內(nèi)的運用庫長度,且設(shè)置防護(hù)分區(qū)。為保證停車列檢作業(yè)效率和作業(yè)人員人身安全,一般停車列檢線按100%檢查坑條件設(shè)置,每2～4根股道范圍設(shè)置一個防護(hù)分區(qū),在庫內(nèi)增設(shè)地下人行通道(接觸網(wǎng)供電制式)或上跨人行天橋(接觸軌供電制式)。另外,為滿足ATO(列車自動運行)控制下列車自動停車的安全防護(hù)距離要求,列車尾端與車擋之間距離至少15 m,兩列列車尾車或頭車車鉤之間距離至少為20 m。

2 FAO系統(tǒng)車輛基地設(shè)置隔離分區(qū)必要性

FAO系統(tǒng)車輛基地內(nèi)的隔離分區(qū)一般分為兩類:一類是全自動運行區(qū)和非全自動運行區(qū)之間的隔離,主要是為了防止非全自動運行區(qū)的人員非法進(jìn)入全自動運行區(qū),造成安全風(fēng)險;另一類是全自動運行區(qū)內(nèi)部的分區(qū)隔離,主要是為了實現(xiàn)列檢區(qū)域與列車正常運行區(qū)域之間的分隔,確保作業(yè)人員在列檢作業(yè)時的安全,并減小對列車正常運行區(qū)域的干擾。

由于車輛基地本身就有圍蔽與外界進(jìn)行隔離,一般的無關(guān)人員基本很難進(jìn)入車輛基地內(nèi)。因此,分區(qū)隔離的主要目的還是防止段內(nèi)的工作人員,尤其是進(jìn)入全自動運行區(qū)進(jìn)行列檢作業(yè)人員的誤入或因圖便利而違反安全管理規(guī)章制度的闖入。這些行為總體上是可控的,但僅用管理手段進(jìn)行約束還是存在安全風(fēng)險的。因此,對不同分區(qū)采取有效的物理隔離措施是非常必要的。同時,分區(qū)隔離措施應(yīng)該是一個完整的閉環(huán)才能起到應(yīng)有的作用,也才能確保車輛基地全自動運行區(qū)的安全。

3 國內(nèi)FAO系統(tǒng)車輛基地分區(qū)隔離現(xiàn)狀分析

筆者查閱了近年來關(guān)于國內(nèi)FAO系統(tǒng)車輛基地分區(qū)隔離的研究資料及實際案例,其中主要的隔離措施如下:

1) 全自動運行區(qū)和非全自動運行區(qū)之間的隔離措施:車輛基地內(nèi)全自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)之間、軌行區(qū)與人行區(qū)之間用金屬圍蔽網(wǎng)或欄桿隔離,并在出入口處設(shè)置門禁系統(tǒng)。

2) 全自動運行區(qū)內(nèi)部的分區(qū)隔離措施:對于設(shè)置庫門的車輛基地而言,實現(xiàn)封閉的分區(qū)管理比較容易,只要將庫門設(shè)為電動開關(guān)門,同時將開關(guān)門的邏輯與車輛基地信號聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動,就能有效解決全自動運行區(qū)內(nèi)部的分區(qū)隔離[5]。而對于不設(shè)置庫門的車輛基地,要實現(xiàn)封閉的分區(qū)管理就比較困難,在入庫端平過道處始終存在開口,因而就存在串區(qū)的安全隱患。

從目前筆者查閱到的研究成果來看,不設(shè)置庫門的車輛基地在解決封閉分區(qū)管理問題上主要有三種方式:一是增設(shè)庫門,增加庫門開關(guān)與信號系統(tǒng)的聯(lián)動;二是將分區(qū)隔離的物理圍蔽延長至平過道之外;三是不增加物理隔離設(shè)施,而是通過強化管理措施,加強對進(jìn)入分區(qū)人員的軟性約束。這三種方式均存在一定的適用性和操作性的問題:①第一種方式對于全年炎熱天氣較長的南方地區(qū)而言適應(yīng)性較差,因其不利于庫房通風(fēng)散熱。同時,眾多庫門每天都要頻繁開關(guān),容易產(chǎn)生故障點。②第二種方式通過物理圍蔽隔斷了庫外平過道,使得平過道無法發(fā)揮其作為庫房消防車道的功能,不滿足GB 51298—2018《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》的要求。同時,庫房外面圍蔽林立,景觀視覺效果也比較差。③在具體操作中,第三種方式還是存在一定的不確定性,尤其是長期來看,還是會受到執(zhí)行力因素的影響。

4 智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)

基于上述現(xiàn)狀分析,發(fā)現(xiàn)對于車輛基地內(nèi)分區(qū)隔離的具體措施還有進(jìn)一步優(yōu)化和完善的空間。尤其是對于南方地區(qū)不設(shè)置庫門的車輛基地而言,研究一種既滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求又適應(yīng)其實際需求的分區(qū)隔離方案是十分必要的。

近年來,基于智能視頻識別的監(jiān)控報警技術(shù)已日益成熟,在安防領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,完全可以將其應(yīng)用到城市軌道交通領(lǐng)域。實際上,這些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)的很多城市軌道交通線路上,如車站內(nèi)的智能視頻識別系統(tǒng)、列車上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。在車輛基地內(nèi)也完全可以考慮設(shè)置類似的監(jiān)控及報警系統(tǒng),以解決實體圍蔽無法進(jìn)行封閉分區(qū)的問題。

4.1 智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能視頻監(jiān)控報警技術(shù)是指采用智能化的視頻分析算法,利用計算機對視野范圍內(nèi)目標(biāo)的特定行為進(jìn)行分析和提取,當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在符合某種規(guī)則的行為(如定向運動、越界、游蕩、遺留等)發(fā)生時,自動向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出提示信號,采取某種措施 (如聲光報警器報警)或通知監(jiān)控人員進(jìn)行人工干預(yù)等[6]。

智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于視頻識別和視頻分析。在車輛基地分區(qū)隔離應(yīng)用中,主要利用的是智能視頻周界檢測和入侵檢測的場景,可以采用視頻監(jiān)控加智能分析報警的方法對設(shè)定區(qū)域進(jìn)行無縫覆蓋,發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)侵入立即發(fā)出報警。設(shè)備采用低照度及感知型攝像機,并安裝聲光報警器,可以感知設(shè)定區(qū)域內(nèi)突然出現(xiàn)和入侵的人員并及時報警。報警發(fā)生時聲光報警器響起,同時后端控制中心也能準(zhǔn)確顯示報警位置和入侵者畫面[6]。

4.2 智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)邏輯構(gòu)架

本文研究的具體思路如下:

首先,智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)應(yīng)與FAO系統(tǒng)聯(lián)鎖子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動。在信號系統(tǒng)中增加與智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的接口,實時監(jiān)測智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的狀態(tài),并向其發(fā)送是否觸發(fā)聲光報警及通知監(jiān)控人員的指令。

其次,通過特定功能的攝像頭實現(xiàn)長時定位監(jiān)控。在此過程中,智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)要能對所采集的圖像進(jìn)行分析、處理,并自動判斷是否報警,且能根據(jù)具體的判決條件進(jìn)行后續(xù)的工作。

智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)邏輯構(gòu)架如圖1所示。

圖1 智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)邏輯構(gòu)架圖

5 FAO系統(tǒng)車輛基地分區(qū)隔離方案設(shè)計

5.1 全自動運行區(qū)庫房分區(qū)隔離方案

在全自動運行區(qū)庫房內(nèi),仍采用物理圍蔽進(jìn)行分區(qū)隔離,在每個分區(qū)入庫端門口處設(shè)置智能視頻監(jiān)控及聲光報警裝置。當(dāng)列車出庫時,根據(jù)派班計劃,信號系統(tǒng)發(fā)送列車喚醒命令,同時向智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)發(fā)送暫停識別指令。列車按規(guī)定動作進(jìn)行準(zhǔn)備、自檢、自動運行出庫。當(dāng)列車回庫后,SPKS(人員防護(hù)開關(guān))被激活,同時信號系統(tǒng)向智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)發(fā)送設(shè)定區(qū)域識別指令,啟動攝像頭圖像采集和視頻處理器圖像識別分析工作,實現(xiàn)防護(hù)功能。

5.2 全自動運行區(qū)與非全自動運行區(qū)隔離方案

全自動運行區(qū)與非全自動運行區(qū)人行及車行道路是通過物理圍蔽和門禁系統(tǒng)來實施隔離的。門禁系統(tǒng)的權(quán)限由DCC(車輛基地控制中心)進(jìn)行控制,不需要與信號系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖。

雖然全自動運行區(qū)與非全自動運行區(qū)之間可以通過設(shè)置轉(zhuǎn)換軌實現(xiàn)列車駕駛模式的轉(zhuǎn)換,但始終存在軌道連接,而在軌道連接區(qū)域很難設(shè)置有效的物理圍蔽,因此,在轉(zhuǎn)換軌區(qū)域也應(yīng)通過信號系統(tǒng)控制的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)進(jìn)行隔離。

6 結(jié)語

對于FAO系統(tǒng)的車輛基地,分區(qū)隔離是保證工作人員人身安全、確保整個車輛基地高效運營的重要措施。本文結(jié)合當(dāng)前智能視頻監(jiān)控技術(shù)在安防領(lǐng)域成熟應(yīng)用的條件,對分區(qū)隔離的具體實現(xiàn)方案進(jìn)行了探討,以期進(jìn)一步提高分區(qū)隔離措施的可靠性和便利性。本文研究可為后續(xù)類似工程建設(shè)項目提供參考。