沈阳轨道交通全自动运行的建设运营体系需求研究

杨 宁 黄智霆

（沈阳地铁集团有限公司，辽宁沈阳 110001）

1 系统概况

全自动运行系统（fully automatic operation，FAO）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统[1]。

全自动运行系统通过高度集成化、信息化、智能化列控系统替代司机需要完成的各项工作，其核心设备系统主要包括全自动运行的行车综合自动化系统、信号系统、车辆段系统、通信系统以及车地无线综合承载系统。与传统地铁运行系统相比，控制中心增加乘客调和车辆调，全自动运行区域增加区间视频监控和工作人员防护开关，列车增加车头摄像头、乘客紧急呼叫和障碍物检测等。

2 建设现状

2008年7月开通的北京机场线是国内首条按照全自动运行等级建设的线路。机场线车辆由北车长客和庞巴迪联合制造，后期有部分车辆部件采用国产，采用阿尔斯通的信号系统。机场线以DTO运营以后司机劳动强度减小，列车的准点率提高。

全自动驾驶在雨雪天气需要根据机场线的运营情况启动雨雪模式，雨雪模式启动以后，由于车辆运行速度较低，易造成全线晚点，为避免此种情况发生，在雨雪天气应转为人工驾驶。

2010年4月开通的上海10号线，线路长36 km，共29站，于2014年8月开始应用有人值守的全自动运行。

2017年底开通试运营的北京市轨道交通燕房线全自动运行系统作为国家自主创新示范工程，城市轨道交通协会以此编制了中国城市轨道交通全自动运行系统技术指南，为全自动运行系统建设和运营提供决策依据和指导[2]。

3 全自动运行场景的系统优化

城市轨道交通自动化等级是向下兼容的，即按GoA4等级建设的线路可以按GoA2或GoA3模式运营。目前沈阳地铁设置的系统/专业，如信号、通信、综合监控、车辆、停车场/段、站台门、控制中心等，需要依据全自动运行场景需求对系统/专业的功能进行增强/新增。

（1）信号系统。

在全自动运行系统中，信号系统在没有司机参与的情况下，根据运行图在控制中心的统一控制下实现全自动运营。列车控制自动化的核心升级部分是升级信号系统，主要变化如表1所示。

表1 信号系统升级变化内容

（2）车辆系统。

采用全自动运行后，车辆系统由人工监控改为由设备执行，为了减少降级模式的可能性，提高可用性，实现无人区域的障碍物检测、配合信号系统实现唤醒休眠以及中心对车辆的远程控制等功能，车辆系统需要做相关变化。①新增功能：增加车辆自动唤醒、自检、自动休眠的功能；增加列车状态、故障报警信息上传功能；增加障碍物检测和列车脱轨检测功能；增加低压系统恢复供电功能。②增强功能：车辆关键系统具有热备份能力，各子系统需要冗余；增强火灾报警功能；增强车门系统功能；增强电磁兼容性；头车车钩联挂后具有指令传输功能；增强列车空转滑行控制与信号系统联动；增强广播系统自动报站、声音采集、故障检测记录的功能；司机室操作台增加保护罩，后门、间壁增强为可拆卸方式，客室照明增加为具有感应光照强度功能照明。

（3）通信系统。

在FAO的理念下，传统通信系统的CCTV监控、乘客与OCC的语音呼叫等功能都得到了加强。如果条件允许，车地无线传输的设计也应得到加强。

（4）综合监控系统。

综合监控系统互联或集成信号ATS系统均可满足全自动运行的需求，集成信号ATS系统的行车综合自动化系统更适合全自动运行系统。

（5）停车场/段。

车辆段、停车场在多个方面应考虑配合FAO理念的设计，需要考虑在无司机确认行车的工况下如何确保运维人员的安全，进行人车隔离设计，如何配合FAO的理念提高场、段内的自动化程度等，如全自动洗车的设计等。

（6）站台门。

为了保证全自动运行中，列车车门或站台门滑动门故障状态下的隔离和无人区的边界防护，站台门系统需要做如下变化：增加与信号系统的数据接口；端门纳入控制范围内；车与站台门之间增加激光探测装置。

（7）控制中心。

如果在控制中心内增设乘客调度、车辆维修调度等，需优化调整调度大厅内调度台的布局，在不改变控制中心调度大厅规模的情况下，满足全自动运行调度员设置的需要。

通信系统新增内容如表2所示。

表2 通信系统新增内容

4 全自动运行场景的运营体系优化

全自动运行场景运营的核心理念是根据列车运行的场景，将司机的驾驶工作车外化、远程化、自动化。

（1）行车与运营组织。

在全自动运行系统中，司机的职责由系统自身或控制中心的运营人员承担，因此，通过对司机作业任务的分析，将司机作业任务逐一分解到各个核心设备系统和控制中心的调度人员中。有计划的列车操作可由系统根据时间/事件触发自动完成；突发情况可由控制中心进行远程监控；需要站台现场确认复杂情况的由站台人员完成相应的操作[3]。因此，既有的运营体系需根据全自动运行场景进行优化。根据运营场景的需求，中心调度人员可通过全自动运行系统直接控制列车，并与乘客进行信息交互，指导乘客处理紧急事务。

（2）运营组织机构。

采用全自动运行模式后需在控制中心需增设乘客调度、车辆维修调度等岗位，保障控制中心对全线各类工况的掌控。对运营人员进行岗位轮换及综合业务培训，不断提高其综合素质和业务水平，成立多职能巡查队伍，以适应全自动运行模式的特点。列车上配备多职能队伍，对正常运营进行巡查，可设置备用控制中心，将场段的DCC优化改造成备用控制中心。

（3）运营管理。

实施全自动运行系统对线路运营管理的影响主要包括控制中心调度指挥管理、车站日常、应急管理、列车运行控制管理等方面。

①控制中心调度指挥管理。控制中心作为线路运营的决策中心，当需要现场干预时，控制中心调度员可要求车站值班员、站台操作员或多职能巡逻人员提供协助，并进行现场非正常情况的干预。控制中心高度集中管理，调度员分工应更加细化，专业水平和运营管理要求更高。除行调、电调、环调、维调、调度主任外，增设乘客调度、车辆调度等。

②车站日常管理及应急管理。车站设置的人员主要包括车站值班员、站台值班员。系统正常运营时，车站及轨旁值班员主要为乘客服务，须对乘客的要求做出快速反应，以确保实现对乘客的高质量的服务。在系统出现故障降级运行时，车站及站台值班员必须配合控制中心调度员处理故障。

③列车运行控制管理。在GoA3级条件下，列车采用DTO运行模式，列车应配置巡查人员处理日常乘客事务及列车应急操作。GoA4级条件下，列车采用UTO运行模式，列车可不配置工作人员。系统设置降级功能，为了提高系统安全可靠性，全自动运行系统的降级模式涵盖GoA0～GoA2级。建议运营初期仍保留司机配置，待运营经验成熟后适当减少司机配置。

5 结语

目前在国内按照UTO标准设计的已开通线路较少，可借鉴的运营管理模式的经验不多。全自动运行系统具备高度统筹、集中指挥与协调等运营特点，运营理念与有人驾驶线路区别较大。沈阳地铁可根据建设时序，选择客流量相对较小的线路，在建设规划阶段对运作模式、规章制度、业务流程等运营管理模式进行重点研究，以指导后期线路的建设。