全自動(dòng)運(yùn)行地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

劉迪

全自動(dòng)運(yùn)行地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

劉迪

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037）

隨著全國各個(gè)城市地鐵線路建設(shè)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(dòng)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)建造的地鐵線路越來越多。全自動(dòng)運(yùn)行模式可以實(shí)現(xiàn)地鐵列車無人值守下的自動(dòng)運(yùn)行，從而提升自動(dòng)化程度、系統(tǒng)安全性、可靠性和運(yùn)行組織靈活性。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)給地鐵車輛段的設(shè)計(jì)提出了新的要求，對(duì)比傳統(tǒng)有人駕駛的車輛段需要新增加滿足全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的需求，對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵車輛段設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

地鐵；車輛段；全自動(dòng)運(yùn)行；自動(dòng)化程度

1 全自動(dòng)運(yùn)行模式特點(diǎn)

全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵列車可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒、自動(dòng)出庫運(yùn)行、自動(dòng)退出正線運(yùn)行、自動(dòng)休眠，正常狀態(tài)下無需人為進(jìn)行操作，可實(shí)現(xiàn)無人化的全自動(dòng)運(yùn)行。全自動(dòng)運(yùn)行車輛段主要由全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、非自動(dòng)運(yùn)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(yùn)用、檢修、辦公的場(chǎng)所，各類運(yùn)營(yíng)及檢修工作人員較多，在全自動(dòng)運(yùn)行模式下，為保證安全及系統(tǒng)功能，車輛段需要進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行區(qū)及非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的分隔，在自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的建筑單體也需要針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)。

2 車輛段總平面設(shè)計(jì)分析

由于車輛在全自動(dòng)運(yùn)行模式與非全自動(dòng)運(yùn)行模式條件下狀態(tài)不同，為保證車輛段內(nèi)地鐵車輛的全自動(dòng)運(yùn)行的安全可靠，正常情況下工作人員不得隨便進(jìn)入車輛全自動(dòng)運(yùn)行的區(qū)域內(nèi)，地鐵車輛段內(nèi)需劃分全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)、廠前辦公生活區(qū)。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)包括停車列檢庫、洗車庫、出入段線，非自動(dòng)運(yùn)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(shè)。

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

車輛從全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)至非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)流程：車輛從全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)自動(dòng)運(yùn)行至自動(dòng)、非自動(dòng)轉(zhuǎn)換軌處，司機(jī)在此處登車駕駛至目標(biāo)庫。

車輛從非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)至全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)流程：司機(jī)駕駛車輛從非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行至自動(dòng)、非自動(dòng)轉(zhuǎn)換軌處，司機(jī)在此處下車，給車載信號(hào)發(fā)送命令，車輛自動(dòng)運(yùn)行至全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的目標(biāo)股道。

為保障人員安全，車輛段內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)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(shè)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(yùn)用庫設(shè)計(jì)分析

運(yùn)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(dān)車輛的停放、運(yùn)用、整備作業(yè)、內(nèi)部清掃及定期消毒等工作。

全自動(dòng)運(yùn)行模式停車列檢庫的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下。

全自動(dòng)運(yùn)行模式下的停車列檢庫為便于人員進(jìn)入庫區(qū)內(nèi)不影響大部分列車的自動(dòng)回庫及出庫，在庫內(nèi)每2股道（或3股道）作為一個(gè)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(shè)置地下走廊，每個(gè)分區(qū)設(shè)置下走廊的樓梯，在走廊處樓梯口設(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng)。在庫后設(shè)欄桿并在欄桿門處設(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng)。

根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)信號(hào)的要求，考慮到全自動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)休眠、自動(dòng)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(zhǎng)往往比正常設(shè)計(jì)的庫長(zhǎng)要長(zhǎng)20 m左右，并且為方便在庫內(nèi)進(jìn)行列檢作業(yè)，減少調(diào)車工作，停車列檢庫會(huì)由傳統(tǒng)設(shè)置一半列位的列檢檢查坑調(diào)整為設(shè)計(jì)成全部列位均為列檢檢查坑的形式。

全自動(dòng)庫區(qū)庫門的開關(guān)與信號(hào)聯(lián)鎖。由于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)列車上線運(yùn)行均為自動(dòng)喚醒、自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，無人參與駕駛，出庫前信號(hào)系統(tǒng)需發(fā)送信號(hào)開門指令給庫門，庫門自動(dòng)打開，完成列車自動(dòng)出庫。同理，車輛回庫后大門就能自動(dòng)關(guān)閉。

全自動(dòng)運(yùn)行車輛段內(nèi)的人員防護(hù)系統(tǒng)主要由停車列檢庫人員防護(hù)、自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)防護(hù)組成。停車列檢庫內(nèi)的人員防護(hù)又分為分區(qū)人員防護(hù)及上車頂平臺(tái)人員防護(hù)，無論是否是全自動(dòng)運(yùn)行車輛段，上車頂平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)是比較成熟的系統(tǒng)，已有車輛段在運(yùn)行；自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)防護(hù)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(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。

在全自動(dòng)運(yùn)行的車輛段內(nèi)，停車列檢庫和洗車庫設(shè)于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。停車列檢庫每2股道或3股道設(shè)為1個(gè)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(gè)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(shè)置檢修安全智能管控系統(tǒng)，控制人員的進(jìn)出。清掃、列檢或司機(jī)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(jìn)入目標(biāo)分區(qū)。進(jìn)入停車列檢各區(qū)人員有清掃人員、列檢人員、司機(jī)。針對(duì)不同性質(zhì)的人員進(jìn)入停車列檢區(qū)的授權(quán)級(jí)別不同。

地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護(hù)如圖2所示。

圖2 地下通道、分區(qū)欄桿等處的人員防護(hù)

列檢原則如下：①晚上列車結(jié)束運(yùn)營(yíng)后回庫進(jìn)行列檢。②白天回庫列車可利用空窗期進(jìn)行列檢，列檢時(shí)所在分區(qū)應(yīng)做好人員的安全防護(hù)工作。③退出運(yùn)行的車輛返回停車列檢庫需要列檢的，集中在一個(gè)防護(hù)分區(qū)中進(jìn)行停放。在一個(gè)防護(hù)分區(qū)停滿后，再停入下一個(gè)防護(hù)分區(qū)。停滿后的防護(hù)分區(qū)，列檢人員從調(diào)度中心獲得授權(quán)后，方可到目標(biāo)區(qū)列檢作業(yè)。

清掃或列檢人員進(jìn)入停車列檢庫流程如下：①行調(diào)人員確定列車停穩(wěn)休眠后通知清掃或列檢人員進(jìn)行清掃或列檢作業(yè)；②清掃或列檢人員在運(yùn)轉(zhuǎn)值班室登記；③運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員控制SPKS開關(guān)，將SPKS開關(guān)置于防護(hù)位；④運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員聯(lián)系控制中心電調(diào)人員進(jìn)行牽引供電系統(tǒng)的斷電操作；⑤清掃或列檢人員申領(lǐng)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(jìn)入相應(yīng)的停車列檢庫區(qū)域；⑦清掃或列檢人員完成相應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)值班室；⑨運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員確認(rèn)所有人員退出停車列檢庫分區(qū)；⑩恢復(fù)SPKS開關(guān)復(fù)位；?通知電調(diào)恢復(fù)供電。

發(fā)車前司機(jī)進(jìn)入停車列檢庫流程（降級(jí)模式或初期需要司機(jī)監(jiān)控模式下）為：①司機(jī)向運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員申請(qǐng)進(jìn)入停車列檢庫；②運(yùn)轉(zhuǎn)值班室人員操作SPKS開關(guān)關(guān)閉；③司機(jī)領(lǐng)取門禁卡，司機(jī)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(jī)從地下通道刷門禁卡進(jìn)入停車列檢庫內(nèi)；⑤司機(jī)上車向值班員通過TETRA匯報(bào)已經(jīng)到位后，值班員將SPKS開關(guān)復(fù)位；⑥司機(jī)啟動(dòng)列車。

洗車庫納入到全自動(dòng)運(yùn)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(jī)器自動(dòng)洗車。在全自動(dòng)運(yùn)行車輛段中，一般設(shè)置在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，納入全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域管理，減少全自動(dòng)與非自動(dòng)區(qū)的模式轉(zhuǎn)換，降低調(diào)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(shè)置門禁系統(tǒng)。

洗車庫控制室配備一名負(fù)責(zé)監(jiān)控洗車機(jī)的值班人員，此人員通過車輛段非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域與自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的門禁系統(tǒng)進(jìn)入到自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域里，自行進(jìn)入到洗車機(jī)的控制室。

洗車機(jī)作業(yè)流程如下：①人工為洗車機(jī)上電，洗車機(jī)檢查正常后，開始向聯(lián)鎖匯報(bào)準(zhǔn)備就緒；②洗車機(jī)就緒信號(hào)準(zhǔn)備就緒后，發(fā)送高電平信號(hào)給聯(lián)鎖，直到列車進(jìn)入洗車庫并被洗車機(jī)檢測(cè)到，洗車機(jī)開始輸出低電平；③聯(lián)鎖將洗車機(jī)各種狀態(tài)發(fā)送給TIAS；④由信號(hào)樓設(shè)定頭碼，辦理進(jìn)路；⑤洗車機(jī)準(zhǔn)備就緒狀態(tài)下，列車運(yùn)行至洗車機(jī)前停車（利用牽出線排列向洗車線的進(jìn)路）；⑥車載VOBC向CI發(fā)送洗車請(qǐng)求；⑦CI轉(zhuǎn)發(fā)車載VOBC洗車請(qǐng)求給洗車機(jī)；⑧洗車機(jī)向CI回復(fù)請(qǐng)求確認(rèn)；⑨CI收到請(qǐng)求確認(rèn)后，向車載VOBC發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)信息；⑩車載VOBC接收到請(qǐng)求確認(rèn)信息后向車輛TCMS發(fā)送網(wǎng)絡(luò)洗車工況，信號(hào)發(fā)牽引命令；?車輛控制列車恒速運(yùn)行（車速3～5 km/h），運(yùn)行至前端洗位停車；?車載VOBC通過聯(lián)鎖向洗車機(jī)發(fā)送前端洗位停穩(wěn)信息；?洗車機(jī)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(dòng)指令；?車載VOBC收到移動(dòng)指令后繼續(xù)向前運(yùn)行至后端洗位，停車； ?車載VOBC通過聯(lián)鎖向洗車機(jī)發(fā)送后端洗位停穩(wěn)信息；?洗車機(jī)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(dòng)指令，車載信號(hào)收到移動(dòng)指令后繼續(xù)向前移動(dòng)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(luò)洗車模式；?退出洗車工況后，完成折返換端，列車?yán)^續(xù)以FAM模式運(yùn)行，根據(jù)信號(hào)駛離洗車庫，信號(hào)開放應(yīng)檢查洗車機(jī)歸位至限界處； ?列車處于洗車工況時(shí)，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(dòng)化系統(tǒng)，VOBC為車載控制器，CI為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，TCMS為列車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，MVB為多功能車輛總線，F(xiàn)AM為全自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式。

4 結(jié)語

近些年隨著地鐵車輛技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化水平的不斷提高，全自動(dòng)運(yùn)行模式的地鐵線路建設(shè)逐漸增多，全自動(dòng)運(yùn)行模式延伸至車輛段是實(shí)現(xiàn)最高等級(jí)全自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)之一，也是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行諸多優(yōu)勢(shì)的重要方面。通過分析全自動(dòng)運(yùn)行方式下車輛段需要實(shí)現(xiàn)的一系列自動(dòng)化作業(yè)，探討全自動(dòng)運(yùn)行車輛段的功能需求，為全自動(dòng)運(yùn)行車輛段的設(shè)計(jì)提供頂層目標(biāo)和總體思路。由于目前的技術(shù)處在發(fā)展過程中，在今后對(duì)于車輛段設(shè)計(jì)的要求還會(huì)不斷地變化，設(shè)計(jì)的功能、需求及方案也要隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展而不斷完善。

［1］蔡于.城市軌道交通實(shí)現(xiàn)無人駕駛的若干問題研究［J］.城市軌道交通研究，2012（5）：15-17．

［2］王曰凡.全自動(dòng)無人駕駛系統(tǒng)——全新理念的城市軌道交通模式［J］.城市軌道交通研究，2006（8）：1-5．

［3］黃志紅.車輛段/停車場(chǎng)增設(shè)全自動(dòng)運(yùn)行功能的分析［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2015（5）：4-6．

［4］王孔明，李芾.杭州地鐵1號(hào)線七堡車輛基地調(diào)度模式設(shè)計(jì)［J］.城市軌道交通研究，2013（3）：121-129．

［5］肖衍，蘇立勇.軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)集成技術(shù)研究［J］.中國鐵路，2015（5）：39-42．

［6］朱滬生.全自動(dòng)列車運(yùn)行系統(tǒng)在上海城市軌道交通工程中的應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，2006（4）：1-3.

U231.94

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.020

2095－6835（2020）08－0053－02

〔編輯：王霞〕