广州地铁APM线无人驾驶运营模式分析

张立杰

张立杰:广州地铁设计研究院有限公司 工程师 510010 广州

广州市珠江新城旅客自动输送系统(Autometed People Mover system以下简称APM)，线路全长3.94 km，全部采用地下线路，共设9个车站、1个地下控制中心和1个地下车场，已经于2010年11月正式投入运营。APM线是国内第一条无人驾驶的全自动化城市轨道交通运输系统，不仅列车运行采用全自动无人驾驶模式，而且车站也实现无人值守。作为线路运营控制指挥中枢的信号系统，为适应APM的工程特点和功能定位，满足列车无人驾驶、车站无人值守、高密度、灵活编组等运营要求，其系统运营模式以及与相关系统的接口等方面，均有特别之处，下面进行分析。

1 无人驾驶运营模式

目前，国内轨道交通信号系统一般采用有司机的自动运行模式，在列车的运行过程中如启动、开门和关门时需进行必要的人工干预。而APM信号系统正线和停车线均采用无司机的无人驾驶模式，其运营模式与传统的控制方式相比有了较大变化。现从列车运行方式、列车运行过程和故障管理等3方面，系统地介绍APM线无人驾驶运营模式。

1.1 列车运行方式

1.1.1 正常驾驶模式

正线正常模式下，列车的运行、制动、停站以及车门/屏蔽门的开关都为全自动。仅仅在发生故障而无法采用无人驾驶，或故障列车由救援列车实施救援的情况下，才采用人工驾驶模式。

停车线及洗车线也采用无人驾驶模式，车列在进入停车线及洗车线时，系统应根据线路的实际情况计算运行速度，而离开时没有速度限制。

1.1.2 非正常驾驶模式

1．ATP监督下的人工驾驶模式。列车的监控、运行、制动及开关车门/屏蔽门由驾驶员操作。其中，车门/屏蔽门的开关需实现联动功能。

2．无ATP保护固定限速下的人工驾驶模式。列车的监控、运行、制动及开关车门由驾驶员操作，驾驶员根据轨旁信号机和控制中心调度员的指令驾驶列车，负责列车运行的安全。

1.1.3 正线停车

由于APM车场建于地下，在保证安全运营的情况下，可以考虑在夜间正线列车服务结束之后，将列车停在正线的车站或者区间线路上。正线停车可以减少停车场面积，节约投资。同时夜间停在正线的列车，在早上开始服务之前，调度员可安排它们作为最早投入服务的列车，在运营之前检查线路，可以提高服务水平。但是，正线停车必须符合以下2个原则:①停在正线的列车必须是无故障的，可以次日直接投入运营;②如果夜间正线维修需要工程车从车场开出，停在正线的列车所占车位必须保证工程车可以到达正线的各个地点。

1.2 列车运行过程

每天运营前，控制中心自动唤醒列车，列车采用ATP监督下的人工驾驶模式进行正线巡道，巡道无异常后，该列车转换为无人驾驶模式投入运营，同时其他列车根据时间表自动投入运营。正常情况下，列车采用无人驾驶模式。

在车场经过维修或车载ATC系统断电再上电的列车，在投入载客运营前，需要经过初始化和启程测试。启程测试正常后，列车自动投入运营。启程测试未通过的列车需要人工驾驶回车场进行检查维修，直至测试通过后才可以进入正线。正常运营模式中，信号系统与屏蔽门实现联动。列车运行过程如图1所示。

图1 列车运行过程流程图

1.3 故障管理

1．通知乘客和工作人员。为避免出现混乱局面，通过广播、PIDS等系统通知并确保乘客安全，通过无线通信设备通知多职能巡查队和维修人员，以便及时赶往故障发生地。

2．采用降级模式。如果重新配置的操作不能建立正常的运营条件，必须采用降级模式，主要包括如下内容:①实行临时运营服务、临时单线运营服务和摆渡模式;②采用列车人工驾驶模式;③列车救援及乘客疏散。

通过调度员工作站能够对在线列车运行状态、命令执行情况及系统设备状态等进行监视。当列车运行或信号设备发生异常时，有关信息将在行调工作站上给出报警及故障源提示。列车救援及乘客疏散的处理流程如图2所示。

3．维修介入。由控制中心(OCC)值班主任决定是否需要维修介入，以及介入的时间和方式。维修班组按照规定的程序进行操作。维修结束后，维修小组和运营方将同时宣布故障已经排除及设备运转正常，其目的是为了证明列车可以重新投入正常运营。

图2 列车救援及乘客疏散的处理流程

4．线路重新初始化。初始化区域由智能标签读取器和位标组成，在列车由于某种原因停在区间时，列车可采用人工驾驶模式通过初始化区域，此时系统就可以知道列车的位置、列车号、列车编组等信息，进而可以重新恢复到无人驾驶模式。

5．恢复正常运营。维修介入以后，正常运营的恢复应基于运营命令，由ATS修改和载入运营计划，通知乘客和工作人员，乘客信息系统显示新的时刻表。所有事件都保存在数据库中。

2 无人驾驶线路与常规线路运营模式对比分析

无人驾驶线路与常规线路相比，其运营模式发生较大的变化，即由司机参与的列车运行控制功能变为全部由信号系统自动控制，或者由OCC调度员集中监控，其对比分析详见表1。

表1 无人驾驶线路与常规线路运营模式对比分析

3 信号系统与相关系统的接口设计

由于无人驾驶线路取消了司机在列车运行过程中的参与，因此为了保障系统安全、可靠运行，其信号系统与相关系统的接口设计也做出了相应调整。

APM信号系统采用集中式结构，正线和车场划为一个区域。正线为无人驾驶区，车-地通信采用漏缆;车场分无人驾驶区和人工驾驶区，车-地通信采用漏缆和轨道电路2种方式。

基于列车无人驾驶、站内无人值守的特点，在控制中心行调控制台上设置了全系统紧急停车按钮。该按钮与信号ATP系统和牵引供电系统联动，在出现危及列车运行或人员安全的紧急情况下，行调人员按下此按钮，可使全线供电轨停电，列车停车。

在无人驾驶系统中，信号系统与屏蔽门系统之间的接口是保证乘客、行车安全和列车正点运行的关键接口之一。与常规地铁线路相比，在它们之间的接口设计中，增加了信息交换的内容，适当延伸信号系统对屏蔽门的监控深度，使得运营控制中心行车调度人员能够对车站单个屏蔽门进行有效地监控。信号系统与屏蔽门系统的接口界面及信息内容如图3所示。

图3 信号系统与屏蔽门系统的接口界面示意图

4 结论

广州地铁APM线无人驾驶线路由于彻底取消了司机对列车运行过程的干预和控制，其运营模式与常规有人驾驶线路相比，在列车运行方式、列车运行过程和故障管理等方面均发生了较大的变化，强化了信号系统与行车相关专业的自动控制和控制中心调度员的集中监控功能。APM线自2010年开通运营以来，运行安全、可靠。实践证明，APM线无人驾驶线路运营模式的系统设计是可行的、完备的，可以为国内无人驾驶线路的信号系统设计提供参考。

［1］北京城建设计研究院总院.地铁设计规范GB50157－2003［S］，北京:中国计划出版社，2003.

［2］广州市地下铁道设计研究院．广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统信号系统初步设计［R］．广州，2007．

［3］广州市地下铁道总公司．广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统车辆采购合同［R］．广州，2007．

［4］庞巴迪(BOMBARDIER)公司．广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统信号系统设计文件［R］．广州，2007．