楊 寧 黃智霆

（沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110001）

1 系統(tǒng)概況

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（fully automatic operation，F(xiàn)AO）是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全過程自動(dòng)化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)[1]。

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)通過高度集成化、信息化、智能化列控系統(tǒng)替代司機(jī)需要完成的各項(xiàng)工作，其核心設(shè)備系統(tǒng)主要包括全自動(dòng)運(yùn)行的行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、車輛段系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及車地?zé)o線綜合承載系統(tǒng)。與傳統(tǒng)地鐵運(yùn)行系統(tǒng)相比，控制中心增加乘客調(diào)和車輛調(diào)，全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域增加區(qū)間視頻監(jiān)控和工作人員防護(hù)開關(guān)，列車增加車頭攝像頭、乘客緊急呼叫和障礙物檢測(cè)等。

2 建設(shè)現(xiàn)狀

2008年7月開通的北京機(jī)場(chǎng)線是國(guó)內(nèi)首條按照全自動(dòng)運(yùn)行等級(jí)建設(shè)的線路。機(jī)場(chǎng)線車輛由北車長(zhǎng)客和龐巴迪聯(lián)合制造，后期有部分車輛部件采用國(guó)產(chǎn)，采用阿爾斯通的信號(hào)系統(tǒng)。機(jī)場(chǎng)線以DTO運(yùn)營(yíng)以后司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度減小，列車的準(zhǔn)點(diǎn)率提高。

全自動(dòng)駕駛在雨雪天氣需要根據(jù)機(jī)場(chǎng)線的運(yùn)營(yíng)情況啟動(dòng)雨雪模式，雨雪模式啟動(dòng)以后，由于車輛運(yùn)行速度較低，易造成全線晚點(diǎn)，為避免此種情況發(fā)生，在雨雪天氣應(yīng)轉(zhuǎn)為人工駕駛。

2010年4月開通的上海10號(hào)線，線路長(zhǎng)36 km，共29站，于2014年8月開始應(yīng)用有人值守的全自動(dòng)運(yùn)行。

2017年底開通試運(yùn)營(yíng)的北京市軌道交通燕房線全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)作為國(guó)家自主創(chuàng)新示范工程，城市軌道交通協(xié)會(huì)以此編制了中國(guó)城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)指南，為全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供決策依據(jù)和指導(dǎo)[2]。

3 全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景的系統(tǒng)優(yōu)化

城市軌道交通自動(dòng)化等級(jí)是向下兼容的，即按GoA4等級(jí)建設(shè)的線路可以按GoA2或GoA3模式運(yùn)營(yíng)。目前沈陽(yáng)地鐵設(shè)置的系統(tǒng)/專業(yè)，如信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、車輛、停車場(chǎng)/段、站臺(tái)門、控制中心等，需要依據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景需求對(duì)系統(tǒng)/專業(yè)的功能進(jìn)行增強(qiáng)/新增。

（1）信號(hào)系統(tǒng)。

在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，信號(hào)系統(tǒng)在沒有司機(jī)參與的情況下，根據(jù)運(yùn)行圖在控制中心的統(tǒng)一控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)。列車控制自動(dòng)化的核心升級(jí)部分是升級(jí)信號(hào)系統(tǒng)，主要變化如表1所示。

表1 信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)變化內(nèi)容

（2）車輛系統(tǒng)。

采用全自動(dòng)運(yùn)行后，車輛系統(tǒng)由人工監(jiān)控改為由設(shè)備執(zhí)行，為了減少降級(jí)模式的可能性，提高可用性，實(shí)現(xiàn)無(wú)人區(qū)域的障礙物檢測(cè)、配合信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)喚醒休眠以及中心對(duì)車輛的遠(yuǎn)程控制等功能，車輛系統(tǒng)需要做相關(guān)變化。①新增功能：增加車輛自動(dòng)喚醒、自檢、自動(dòng)休眠的功能；增加列車狀態(tài)、故障報(bào)警信息上傳功能；增加障礙物檢測(cè)和列車脫軌檢測(cè)功能；增加低壓系統(tǒng)恢復(fù)供電功能。②增強(qiáng)功能：車輛關(guān)鍵系統(tǒng)具有熱備份能力，各子系統(tǒng)需要冗余；增強(qiáng)火災(zāi)報(bào)警功能；增強(qiáng)車門系統(tǒng)功能；增強(qiáng)電磁兼容性；頭車車鉤聯(lián)掛后具有指令傳輸功能；增強(qiáng)列車空轉(zhuǎn)滑行控制與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；增強(qiáng)廣播系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站、聲音采集、故障檢測(cè)記錄的功能；司機(jī)室操作臺(tái)增加保護(hù)罩，后門、間壁增強(qiáng)為可拆卸方式，客室照明增加為具有感應(yīng)光照強(qiáng)度功能照明。

（3）通信系統(tǒng)。

在FAO的理念下，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的CCTV監(jiān)控、乘客與OCC的語(yǔ)音呼叫等功能都得到了加強(qiáng)。如果條件允許，車地?zé)o線傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)也應(yīng)得到加強(qiáng)。

（4）綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)或集成信號(hào)ATS系統(tǒng)均可滿足全自動(dòng)運(yùn)行的需求，集成信號(hào)ATS系統(tǒng)的行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)更適合全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。

（5）停車場(chǎng)/段。

車輛段、停車場(chǎng)在多個(gè)方面應(yīng)考慮配合FAO理念的設(shè)計(jì)，需要考慮在無(wú)司機(jī)確認(rèn)行車的工況下如何確保運(yùn)維人員的安全，進(jìn)行人車隔離設(shè)計(jì)，如何配合FAO的理念提高場(chǎng)、段內(nèi)的自動(dòng)化程度等，如全自動(dòng)洗車的設(shè)計(jì)等。

（6）站臺(tái)門。

為了保證全自動(dòng)運(yùn)行中，列車車門或站臺(tái)門滑動(dòng)門故障狀態(tài)下的隔離和無(wú)人區(qū)的邊界防護(hù)，站臺(tái)門系統(tǒng)需要做如下變化：增加與信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口；端門納入控制范圍內(nèi)；車與站臺(tái)門之間增加激光探測(cè)裝置。

（7）控制中心。

如果在控制中心內(nèi)增設(shè)乘客調(diào)度、車輛維修調(diào)度等，需優(yōu)化調(diào)整調(diào)度大廳內(nèi)調(diào)度臺(tái)的布局，在不改變控制中心調(diào)度大廳規(guī)模的情況下，滿足全自動(dòng)運(yùn)行調(diào)度員設(shè)置的需要。

通信系統(tǒng)新增內(nèi)容如表2所示。

表2 通信系統(tǒng)新增內(nèi)容

4 全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景的運(yùn)營(yíng)體系優(yōu)化

全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景運(yùn)營(yíng)的核心理念是根據(jù)列車運(yùn)行的場(chǎng)景，將司機(jī)的駕駛工作車外化、遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化。

（1）行車與運(yùn)營(yíng)組織。

在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，司機(jī)的職責(zé)由系統(tǒng)自身或控制中心的運(yùn)營(yíng)人員承擔(dān)，因此，通過對(duì)司機(jī)作業(yè)任務(wù)的分析，將司機(jī)作業(yè)任務(wù)逐一分解到各個(gè)核心設(shè)備系統(tǒng)和控制中心的調(diào)度人員中。有計(jì)劃的列車操作可由系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間/事件觸發(fā)自動(dòng)完成；突發(fā)情況可由控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；需要站臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)復(fù)雜情況的由站臺(tái)人員完成相應(yīng)的操作[3]。因此，既有的運(yùn)營(yíng)體系需根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的需求，中心調(diào)度人員可通過全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)直接控制列車，并與乘客進(jìn)行信息交互，指導(dǎo)乘客處理緊急事務(wù)。

（2）運(yùn)營(yíng)組織機(jī)構(gòu)。

采用全自動(dòng)運(yùn)行模式后需在控制中心需增設(shè)乘客調(diào)度、車輛維修調(diào)度等崗位，保障控制中心對(duì)全線各類工況的掌控。對(duì)運(yùn)營(yíng)人員進(jìn)行崗位輪換及綜合業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷提高其綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平，成立多職能巡查隊(duì)伍，以適應(yīng)全自動(dòng)運(yùn)行模式的特點(diǎn)。列車上配備多職能隊(duì)伍，對(duì)正常運(yùn)營(yíng)進(jìn)行巡查，可設(shè)置備用控制中心，將場(chǎng)段的DCC優(yōu)化改造成備用控制中心。

（3）運(yùn)營(yíng)管理。

實(shí)施全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)線路運(yùn)營(yíng)管理的影響主要包括控制中心調(diào)度指揮管理、車站日常、應(yīng)急管理、列車運(yùn)行控制管理等方面。

①控制中心調(diào)度指揮管理?？刂浦行淖鳛榫€路運(yùn)營(yíng)的決策中心，當(dāng)需要現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)時(shí)，控制中心調(diào)度員可要求車站值班員、站臺(tái)操作員或多職能巡邏人員提供協(xié)助，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)非正常情況的干預(yù)。控制中心高度集中管理，調(diào)度員分工應(yīng)更加細(xì)化，專業(yè)水平和運(yùn)營(yíng)管理要求更高。除行調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、維調(diào)、調(diào)度主任外，增設(shè)乘客調(diào)度、車輛調(diào)度等。

②車站日常管理及應(yīng)急管理。車站設(shè)置的人員主要包括車站值班員、站臺(tái)值班員。系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，車站及軌旁值班員主要為乘客服務(wù)，須對(duì)乘客的要求做出快速反應(yīng)，以確保實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客的高質(zhì)量的服務(wù)。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障降級(jí)運(yùn)行時(shí)，車站及站臺(tái)值班員必須配合控制中心調(diào)度員處理故障。

③列車運(yùn)行控制管理。在GoA3級(jí)條件下，列車采用DTO運(yùn)行模式，列車應(yīng)配置巡查人員處理日常乘客事務(wù)及列車應(yīng)急操作。GoA4級(jí)條件下，列車采用UTO運(yùn)行模式，列車可不配置工作人員。系統(tǒng)設(shè)置降級(jí)功能，為了提高系統(tǒng)安全可靠性，全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的降級(jí)模式涵蓋GoA0～GoA2級(jí)。建議運(yùn)營(yíng)初期仍保留司機(jī)配置，待運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)成熟后適當(dāng)減少司機(jī)配置。

5 結(jié)語(yǔ)

目前在國(guó)內(nèi)按照UTO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的已開通線路較少，可借鑒的運(yùn)營(yíng)管理模式的經(jīng)驗(yàn)不多。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)具備高度統(tǒng)籌、集中指揮與協(xié)調(diào)等運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)理念與有人駕駛線路區(qū)別較大。沈陽(yáng)地鐵可根據(jù)建設(shè)時(shí)序，選擇客流量相對(duì)較小的線路，在建設(shè)規(guī)劃階段對(duì)運(yùn)作模式、規(guī)章制度、業(yè)務(wù)流程等運(yùn)營(yíng)管理模式進(jìn)行重點(diǎn)研究，以指導(dǎo)后期線路的建設(shè)。