劉迪

全自動運行地鐵車輛段設計特點分析

劉迪

（北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037）

隨著全國各個城市地鐵線路建設數(shù)量的增多以及智慧地鐵、智慧城市的不斷發(fā)展，目前按照全自動運行模式設計建造的地鐵線路越來越多。全自動運行模式可以實現(xiàn)地鐵列車無人值守下的自動運行，從而提升自動化程度、系統(tǒng)安全性、可靠性和運行組織靈活性。全自動運行系統(tǒng)給地鐵車輛段的設計提出了新的要求，對比傳統(tǒng)有人駕駛的車輛段需要新增加滿足全自動運行系統(tǒng)的需求，對全自動運行模式的地鐵車輛段設計特點進行了分析。

地鐵；車輛段；全自動運行；自動化程度

1 全自動運行模式特點

全自動運行模式的地鐵列車可以實現(xiàn)自動喚醒、自動出庫運行、自動退出正線運行、自動休眠，正常狀態(tài)下無需人為進行操作，可實現(xiàn)無人化的全自動運行。全自動運行車輛段主要由全自動運行區(qū)、非自動運行區(qū)、廠前區(qū)等組成。由于地鐵車輛段是地鐵車輛停放、運用、檢修、辦公的場所，各類運營及檢修工作人員較多，在全自動運行模式下，為保證安全及系統(tǒng)功能，車輛段需要進行自動運行區(qū)及非自動運行區(qū)的分隔，在自動運行區(qū)的建筑單體也需要針對其特點進行相關的工藝設計。

2 車輛段總平面設計分析

由于車輛在全自動運行模式與非全自動運行模式條件下狀態(tài)不同，為保證車輛段內地鐵車輛的全自動運行的安全可靠，正常情況下工作人員不得隨便進入車輛全自動運行的區(qū)域內，地鐵車輛段內需劃分全自動運行區(qū)、非自動運行區(qū)、廠前辦公生活區(qū)。全自動運行區(qū)包括停車列檢庫、洗車庫、出入段線，非自動運行區(qū)包括聯(lián)合檢修庫、工程車庫、試車線，廠前辦公生活區(qū)包括綜合辦公樓以及換熱站、水處理站、變電所等生產(chǎn)生活配套施設。

全自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)及廠前區(qū)形成物理隔離，有效防止人員隨意進出全自動運行區(qū)域，保障全自動運行的安全可靠。由于非自動運行區(qū)是檢修車的區(qū)域，需要人工檢修維護并調車作業(yè)，進入到這一區(qū)域的列車需要進行模式轉換，由全自動運行模式調整為人工駕駛模式，車輛段總平面中還需布置一處模式轉換軌，列車運行到轉換軌處進行全自動與非全自動的模式轉換。

車輛從全自動運行區(qū)至非自動運行區(qū)流程：車輛從全自動運行區(qū)自動運行至自動、非自動轉換軌處，司機在此處登車駕駛至目標庫。

車輛從非自動運行區(qū)至全自動運行區(qū)流程：司機駕駛車輛從非自動運行區(qū)運行至自動、非自動轉換軌處，司機在此處下車，給車載信號發(fā)送命令，車輛自動運行至全自動運行區(qū)的目標股道。

為保障人員安全，車輛段內全自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)之間、軌行區(qū)與人行區(qū)之間用欄桿隔離，并在欄桿的出入口處設置門禁系統(tǒng)。車輛段總平面如圖1所示。

圖1 車輛段總平面圖

3 運用庫設計分析

運用庫一般由停車列檢庫及洗車庫所組成。停車列檢庫主要承擔車輛的停放、運用、整備作業(yè)、內部清掃及定期消毒等工作。

全自動運行模式停車列檢庫的主要設計特點如下。

全自動運行模式下的停車列檢庫為便于人員進入庫區(qū)內不影響大部分列車的自動回庫及出庫，在庫內每2股道（或3股道）作為一個分區(qū)，分區(qū)之間通過欄桿隔開。停車列檢庫兩列位中間平交道處設置地下走廊，每個分區(qū)設置下走廊的樓梯，在走廊處樓梯口設置檢修安全智能管控系統(tǒng)。在庫后設欄桿并在欄桿門處設置檢修安全智能管控系統(tǒng)。

根據(jù)全自動運行系統(tǒng)信號的要求，考慮到全自動運行自動休眠、自動喚醒的功能，每股道兩列位的停車列檢庫中，前一列位為車頭距庫外平交道距離大于等于18 m，兩列位之間的距離大于等于20 m，后一列位車尾距車擋距離大于等于12 m（按5 km/h可碰撞車檔考慮）。所以停車列檢庫的庫長往往比正常設計的庫長要長20 m左右，并且為方便在庫內進行列檢作業(yè)，減少調車工作，停車列檢庫會由傳統(tǒng)設置一半列位的列檢檢查坑調整為設計成全部列位均為列檢檢查坑的形式。

全自動庫區(qū)庫門的開關與信號聯(lián)鎖。由于全自動運行區(qū)內列車上線運行均為自動喚醒、自動啟動運行，無人參與駕駛，出庫前信號系統(tǒng)需發(fā)送信號開門指令給庫門，庫門自動打開，完成列車自動出庫。同理，車輛回庫后大門就能自動關閉。

全自動運行車輛段內的人員防護系統(tǒng)主要由停車列檢庫人員防護、自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)防護組成。停車列檢庫內的人員防護又分為分區(qū)人員防護及上車頂平臺人員防護，無論是否是全自動運行車輛段，上車頂平臺防護系統(tǒng)是比較成熟的系統(tǒng)，已有車輛段在運行；自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)防護主要在分區(qū)之間欄桿門處安裝檢修安全智能管控系統(tǒng)，限制人員進入自動運行區(qū)。

在全自動運行的車輛段內，停車列檢庫和洗車庫設于全自動運行區(qū)。停車列檢庫每2股道或3股道設為1個物理分區(qū)，分區(qū)之間通過庫后通道及中通道處貫通全庫的地下走廊可將各個分區(qū)聯(lián)系起來，并在庫后平交道處及地下走廊的樓梯口處設置檢修安全智能管控系統(tǒng)，控制人員的進出。清掃、列檢或司機等人員可通過庫中的地下走廊及庫后平交道，經(jīng)過檢修安全智能管控系統(tǒng)的許可進入目標分區(qū)。進入停車列檢各區(qū)人員有清掃人員、列檢人員、司機。針對不同性質的人員進入停車列檢區(qū)的授權級別不同。

地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護如圖2所示。

圖2 地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護

列檢原則如下：①晚上列車結束運營后回庫進行列檢。②白天回庫列車可利用空窗期進行列檢，列檢時所在分區(qū)應做好人員的安全防護工作。③退出運行的車輛返回停車列檢庫需要列檢的，集中在一個防護分區(qū)中進行停放。在一個防護分區(qū)停滿后，再停入下一個防護分區(qū)。停滿后的防護分區(qū)，列檢人員從調度中心獲得授權后，方可到目標區(qū)列檢作業(yè)。

清掃或列檢人員進入停車列檢庫流程如下：①行調人員確定列車停穩(wěn)休眠后通知清掃或列檢人員進行清掃或列檢作業(yè)；②清掃或列檢人員在運轉值班室登記；③運轉值班室人員控制SPKS開關，將SPKS開關置于防護位；④運轉值班室人員聯(lián)系控制中心電調人員進行牽引供電系統(tǒng)的斷電操作；⑤清掃或列檢人員申領門禁卡；⑥清掃或列檢人員通過庫前地下檢修通道刷門禁卡進入相應的停車列檢庫區(qū)域；⑦清掃或列檢人員完成相應作業(yè)后退出停車列檢庫分區(qū)； ⑧清掃或列檢人員把門禁卡退還至運轉值班室；⑨運轉值班室人員確認所有人員退出停車列檢庫分區(qū)；⑩恢復SPKS開關復位；?通知電調恢復供電。

發(fā)車前司機進入停車列檢庫流程（降級模式或初期需要司機監(jiān)控模式下）為：①司機向運轉值班室人員申請進入停車列檢庫；②運轉值班室人員操作SPKS開關關閉；③司機領取門禁卡，司機門禁卡與其他人員所持門禁卡分為兩類，區(qū)別分發(fā)；④司機從地下通道刷門禁卡進入停車列檢庫內；⑤司機上車向值班員通過TETRA匯報已經(jīng)到位后，值班員將SPKS開關復位；⑥司機啟動列車。

洗車庫納入到全自動運行區(qū)域。洗車庫由于是經(jīng)常性且規(guī)律性的作業(yè)工作，并且由機器自動洗車。在全自動運行車輛段中，一般設置在全自動運行區(qū)內，納入全自動運行區(qū)域管理，減少全自動與非自動區(qū)的模式轉換，降低調車作業(yè)量，有利于保證洗車作業(yè)效率。洗車庫輔助間人員通向洗車主庫的入口設置門禁系統(tǒng)。

洗車庫控制室配備一名負責監(jiān)控洗車機的值班人員，此人員通過車輛段非自動運行區(qū)域與自動運行區(qū)的門禁系統(tǒng)進入到自動運行區(qū)域里，自行進入到洗車機的控制室。

洗車機作業(yè)流程如下：①人工為洗車機上電，洗車機檢查正常后，開始向聯(lián)鎖匯報準備就緒；②洗車機就緒信號準備就緒后，發(fā)送高電平信號給聯(lián)鎖，直到列車進入洗車庫并被洗車機檢測到，洗車機開始輸出低電平；③聯(lián)鎖將洗車機各種狀態(tài)發(fā)送給TIAS；④由信號樓設定頭碼，辦理進路；⑤洗車機準備就緒狀態(tài)下，列車運行至洗車機前停車（利用牽出線排列向洗車線的進路）；⑥車載VOBC向CI發(fā)送洗車請求；⑦CI轉發(fā)車載VOBC洗車請求給洗車機；⑧洗車機向CI回復請求確認；⑨CI收到請求確認后，向車載VOBC發(fā)送請求確認信息；⑩車載VOBC接收到請求確認信息后向車輛TCMS發(fā)送網(wǎng)絡洗車工況，信號發(fā)牽引命令；?車輛控制列車恒速運行（車速3～5 km/h），運行至前端洗位停車；?車載VOBC通過聯(lián)鎖向洗車機發(fā)送前端洗位停穩(wěn)信息；?洗車機收到前端洗位停穩(wěn)，執(zhí)行前端洗車完畢后，通過聯(lián)鎖向車載VOBC發(fā)送前端洗車完成移動指令；?車載VOBC收到移動指令后繼續(xù)向前運行至后端洗位，停車； ?車載VOBC通過聯(lián)鎖向洗車機發(fā)送后端洗位停穩(wěn)信息；?洗車機收到停穩(wěn)指令，執(zhí)行后端洗車完畢后，通過聯(lián)鎖向車載VOBC發(fā)送移動指令，車載信號收到移動指令后繼續(xù)向前移動至折返軌區(qū)段停穩(wěn)，車載VOBC退出洗車工況，車載VOBC不再向TCMS發(fā)送網(wǎng)絡洗車模式；?退出洗車工況后，完成折返換端，列車繼續(xù)以FAM模式運行，根據(jù)信號駛離洗車庫，信號開放應檢查洗車機歸位至限界處； ?列車處于洗車工況時，車載VOBC將洗車工況信息發(fā)送給TIAS。

其中，TIAS為行車綜合控制自動化系統(tǒng)，VOBC為車載控制器，CI為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，TCMS為列車微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，MVB為多功能車輛總線，F(xiàn)AM為全自動運行駕駛模式。

4 結語

近些年隨著地鐵車輛技術的不斷發(fā)展，自動化水平的不斷提高，全自動運行模式的地鐵線路建設逐漸增多，全自動運行模式延伸至車輛段是實現(xiàn)最高等級全自動運行的關鍵認定標準之一，也是實現(xiàn)全自動運行諸多優(yōu)勢的重要方面。通過分析全自動運行方式下車輛段需要實現(xiàn)的一系列自動化作業(yè)，探討全自動運行車輛段的功能需求，為全自動運行車輛段的設計提供頂層目標和總體思路。由于目前的技術處在發(fā)展過程中，在今后對于車輛段設計的要求還會不斷地變化，設計的功能、需求及方案也要隨著技術的創(chuàng)新發(fā)展而不斷完善。

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U231.94

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.020

2095－6835（2020）08－0053－02

〔編輯：王霞〕