基于线上检修的全自动运行地铁车辆运营需求研究

李 行，李 贺，章 宁，张德嘉

(绍兴市轨道交通集团有限公司，浙江 绍兴 312000)

据统计，截至2020年底，中国内地有北京、上海、广州、武汉、成都5座城市开通运营共计11条全自动运行线路，已形成260 km以上的线网规模，全自动运行系统普及化及网络化运营正加速实现。

全自动运行是一项涉及通号、车辆、综合监控、屏蔽门、土建等多个专业的复杂工程。其显著特点是司机的职能被高度自动化和智能化的设备及OCC远程控制所取代。全自动运行的地铁车辆能够缩短行车间隔和节省折返时间，解决高峰时段运力不足问题，实时监控系统运行状态及降低能耗，有效控制运营成本，新建线路采用全自动运行系统较既有线路而言具有极大的后发优势。

全自动运行线路根据建设运营情况的不同编制符合城市规划的全自动运行《项目定位与运营目标》《运营规则及功能需求》《运营场景需求》，各项需求导致全自动车辆在软、硬件上较非全自动车辆产生差异，为了保证系统的可靠度又会产生新的运营需求，这些需求相互依赖又相互影响，构成整个车辆全自动运行运营体系，如图1所示。

图1 车辆全自动运行运营体系

1 项目背景

受到用地规划审批等诸多条件限制，国内早有通过充分利用线网资源分配车辆各类修程、配合完成短期内车辆维保工作的先例。成都地铁10号线一期、上海地铁世博线采用转线作业完成车辆的高级修程，青岛地铁灵山卫停车场、深圳地铁笔架山停车场采用地下段场完成车辆的低级修程。笔者在《浅谈基于线上检修的城轨车辆智能运维应用研究》[1]中介绍了一种全自动运行条件下正线检修的实施案例，基于线上检修的全自动运行地铁车辆运营需求也是依此案例提出的。

2 车辆全自动运行运营需求

全自动运行系统GoA 3及GoA 4在建设阶段标准无二，在运营组织上则根据是由人工完成还是由系统完成产生实质性差别。若部分功能仍由人工完成则为有人值守的全自动运行(DTO)，若全部功能由系统完成仅保留故障时的人工介入则为无人值守的全自动运行(UTO)。

2.1 智慧化建设的配置需求

全自动运行体现出对设备监控的重视，建立了基本完善的安全防护，由北京、上海等地专家主编的多份全自动运行文件中均提及对障碍物、脱轨、走行部、弓网、蓄电池系统的智能监测。

《系列化中国标准地铁列车研制及试验项目120 km/h B型地铁列车技术规格书》第二十五章智能运维中详细构建了全面的智能运维体系。以建设1个智能运维管理平台和若干个子系统监测网络为统筹的车辆智能运维框架如图2所示。

2.2 从司机到列控的配置需求

2.2.1 司机室的改造。响应行车组织与客运服务需求，全自动运行系统可取消司机室侧门，宜采用开放式司机室(与客室可采用软/硬隔断)，司机室电气柜采用半高式设计(必要时可置于座椅下方)，所有电器柜门均具有打开报警功能，司机操作台采取盖板防护。

2.2.2 紧急装置的设立。相较于传统列车单一的到站信息，全自动车辆VMS功能显得更加丰富，在多种工况下可将视频信息传送至车载PIS屏及OCC乘客调度工作站。当发生车辆火灾、车门状态丢失、紧急解锁激活、车门障碍物报警、端部逃生门异常时均会联动车载视频监控系统，同时，乘客可通过紧急对讲和乘客调度对话。

图2 车辆智能运维框架

2.3 安全运行的配置需求

2.3.1 车辆电路及指示灯。在司机室区域外侧增加车辆启动提示灯、司机室前端区域增加FAO模式指示灯和RM模式指示灯。车辆控制回路增加自动唤醒模块、人工唤醒备用回路、增加唤醒继电器、列车供电接触器等模块。车辆控制电路应采用冗余设计，对关键安全电路进行可靠性分析，降低电路故障对列车运行的影响。

2.3.2 蓄电池容量。蓄电池应确保端电压足以满足列车正常唤醒和列车所有设备的正常启动，并能投入运营；同时应考虑运营中紧急情况下满足45 min以上的容量需求。

2.4 多重驾驶模式的功能需求

全自动运行车辆新增FAM、JOP、CAM、洗车模式、雨雪模式。分别支持系统在全自动运行、对标、网络通信故障、洗车及恶劣天气下的安全驾驶。在降级或特定情况下各驾驶模式之间可以相互转换。

2.5 车辆远程控制的功能需求

列车的空调、照明、电笛、受电弓等会及时响应预设工况，开启相应工况的运作模式，同时，这些子系统会响应OCC的远程控制以实现对影响车辆正常行车功能的系统低压供电远程复位功能，如牵引、制动、车门、信号等系统。能根据车辆丧失动力的分析，实现切除转向架的功能。能实现车门远程隔离功能。能远程控制紧急制动和常用制动。这些远程功能的运用要结合运营组织具体选取开展。

2.6 对位隔离的功能需求

当个别车门故障隔离时，车辆将故障车门信息发送给信号车载设备，信号系统将此信息转发至PSD。列车进站停稳后，ATO自动打开车门及PSD，故障车门及对应的PSD不打开。

车门与PSD故障隔离时，车辆应触发车门故障信息广播，通过触发相对应的隔离车门上方的动态地图显示此门不打开的信息并点亮红色灯带。

2.7 系统安全等级及RAMS需求

全自动运行文件对车辆的安全性指标提出了更高的要求，如表1和表2所示，车辆系统的安全性指标应尽量满足这些指标的要求。

2.8 全自动运行的场景需求

没有建设车辆段的全自动运行运营场景分析在国内尚没有先例，在一般全自动运行段场所具备的自动出入段场、联动库门自动洗车、清扫等工况要结合线上停车检修的实际重新修订场景文件，线上运营场景框图如图3所示。

表1 系统安全等级

表2 RAMS要求

图3 线上检修场景框图

2.8.1 线上列车自动出入。检修人员根据当日车辆检修结果，向检修调度提供当日可用车情况，检修调度确认当日可用车数及车辆在线上的停放位置，将相关情况报送至中央行调。

中央行调员结合当日时刻表，通过ATS编制列车出线计划，确认出线计划无误后提前1 h上传ATS联系检修调度查看确认并反馈。

2.8.2 线上清扫。列车停到休眠点后，清扫人员向车控室申请办理清扫手续并领取物品，登记后，工作人员经专用门禁、SPKS防护后，从登乘平台经指定的客室门登乘列车进行清扫工作。

清扫工作完成后，清扫人员经指定的客室门离开客室，工作人员关闭该门，确认所有清扫人员均已离开自动运行区域，具备正常行车条件后办理清扫注销。

2.8.3 线上洗车。由于正线无法实现全自动洗车功能，且仅有两个列检列位设置有相应的人工洗车设施，需提前做好洗车计划并与列车的检修计划匹配，减少因洗车造成的调车作业。

线上洗车遵循清扫登记流程，采用高压水枪冲洗+人工擦洗方式。

2.8.4 跨线调车。跨线调车提前申报调车计划，审批通过后该车运行至联络线前一站等待跨线调车指令。

列控人员携带好人工驾驶工器具从站台登车，按要求转换列车驾驶模式，跨线司机同样同步登乘该列车，在过轨期间做好列车运行监管。

两线路确认好过轨作业条件，下达作业命令，列车以RM或EUM模式运行至1、2号线联络线交接处停车，由列控员手动操作电动转换开关，转换回流轨与走形轨回流模式，列车转换回流模式后，运行至跨线车辆基地，在指定列位停车。

2.9 其他特殊需求

该线在初、近期使用四编组列车，远期采用四六混跑运行模式，站台按六编停车设计。在初期设计阶段考虑了编组的实现情况，王敏等在《地铁车辆四编组扩编六编组设计分析》[2]中介绍了一种地铁车辆四编组扩编六编组设计分析,在设计阶段需统筹考虑设备选型、空压机用风、蓄电池储能、车钩防撞的预留及改造需求。

3 车辆组织架构运营需求

全自动运行对地铁车辆维保起到改进作用，通过可靠的运维系统和状态修、均衡修在车辆上的推广，车辆技术管理岗位可实现从系统工程师到机械、电气工程师再到综合工程师的转变，车辆技能检修岗结合修程优化可实现从日月定修班组到综合轮修组班组的转变，在多方面实现岗位复合和减员增效。

设置在控制中心的车辆调度可实现车辆远程故障复位、车辆应急指挥等职能，乘客调度肩负对客室内异常情况的紧急处置等职责。

4 结束语

全自动运行是行业内迅速发展的一门新技术，在大的背景下，各地根据历史文化背景、地理环境特色、建设运营现状建设符合自身发展的全自动运行运营体系，这些各异的运营体系探索势必会对推动整个行业全自动运行的发展起到积极意义。