城市軌道交通全自動運行線路線網聯動場景分析

葛 鑫 涂 飛

(1.上海寶信軟件股份有限公司， 201203， 上海； 2.寶信軟件(成都)有限公司， 610200， 成都∥第一作者， 高級工程師)

目前，城市軌道交通FAO(全自動運行)系統重點從設備集成體系、列車無人駕駛技術、綜合自動化調度管控技術、線路調度管理體系等方面出發建設，而忽略了以服務乘客出行為核心，面向智能化和智慧化發展的多重需求。此外，FAO系統與有人駕駛系統在運營模式、行車組織、客運組織、維保組織等方面都具有一定差異。而線網指揮中心作為城市軌道交通運營的大腦，是線路運營全過程進行實時監控調度的控制中樞，在統一調度、協調指揮、信息共享等方面有著決定性作用。

因此，FAO線路需要加強其與線網指揮中心的有序銜接，利用線網指揮中心的資源優勢，實現城市軌道交通全程、全范圍的智能化控制和調度指揮，從而起到優勢互補的作用。

1 FAO線路線網聯動場景

與有人駕駛線路相比，FAO線路在線路調度體系和管理模式上有較大變化，需要在原有主要面向行車、設備的調度職責的基礎上，增加面向乘客、車輛和場段的調度職責。在運營實踐中，國內各城市采取了不同的調度崗位設置方式，如成都地鐵9號線擬增設乘客調度、車輛專家、場段行調和場段運用調度[1]，南寧軌道交通5號線擬將行車調度與乘客調度、車輛調度合并設置為新的行車調度崗位，上海軌道交通14號線擬設置運營調度(含行車調度、客運調度、車輛在線監控等職責)和設備調度(含環控調度、電力調度、維修調度等職責)。在管控系統層面上，FAO線路ISCS(綜合監控系統)通常會與ATS(自動列車監控系統)深度集成，形成TIAS(行車綜合自動化系統)[2]，同時增強對車輛系統的管控[3]。為了保證在FAO系統異常工況下線路的正常運營，FAO線路通常會設置主、備兩個控制中心，并在兩個控制中心中均設置TIAS。由此，TIAS的信息集成量和聯動模式數量都有大幅增加[3-4]，聯動的設備和流程也更為復雜[3]。

在線路層級，當前業內對FAO線路運營的線網聯動場景化描述和分析方式已基本達成共識，一般可劃分為正常場景和異常場景兩大類[5]。某些線路根據自身特點，又進一步將異常場景類型細分為非正常運營場景和緊急情況場景兩類。對于每一個場景，通常會對場景名稱、觸發聯動的事件名稱、畫面顯示的工作站名稱、聯動系統、聯動內容、異常處置、接口關系、場景復位等方面進行詳細設計，最終由各專業系統(TIAS、通信系統、車輛系統等)共同實現。

2 FAO線路線網聯動場景分析

早期的線網指揮中心的功能定位是“只監不控”[6]，對線路的日常運營和應急處置以監視監督為主，缺乏直接介入管控的手段和職責。加之國內各城市已運營的FAO線路較少，特別是與線網指揮中心聯合運營的FAO線路更是鳳毛麟角。因此，在FAO線路線網聯動場景方案設計中，并未對線網指揮中心的職責進行明確，也未對線網指揮中心應實現的聯動功能做出要求。

隨著新一代線網指揮中心向“能監、能控”的方向發展，不僅能對跨線合用的設備設施進行管控，且具備在特殊工況下直接控制車站級和列車級廣播系統、發布車站級和列車級乘客信息、調取和控制視頻監控畫面等功能[6]，以及具備內部生產大數據和外部信息數據的整合與分析能力[7]，因此可以從線網全局運營優化角度對線路運營提供建議或提出要求，即新一代線網指揮中心已經具備了與FAO線路運營聯動的基本條件。同時，隨著FAO線路數量的不斷增加，線網內將會出現越來越多的FAO線路與有人駕駛線路之間的換乘站，甚至是FAO線路之間的換乘站。FAO線路的運營狀態將通過這些換乘站對線網全局運營狀態產生越來越不容忽視的影響，因此迫切需要線網指揮中心與FAO線路之間形成運營聯動。

基于當前新一代線網指揮中心所具備的典型功能，其在FAO線路的線網聯動場景中發揮的作用可以體現在以下幾個方面：

1) 對FAO線路本身的突發事件處置進行監督和跟進。例如，FAO線路發生突發事件時，線網指揮中心可以通過調用線路的視頻監控畫面、監聽線路無線調度和公務電話、調用現場人員單兵系統音視頻等方式，實時跟進現場情況，必要時可參與組織協調工作。

2) 對跨線合用設備設施進行聯動控制。在FAO線路與其他線路的跨線合用設備設施出現故障(如共享主變電所退出運營)時，線網指揮中心可以對這部分設備設施進行聯動控制，以減少線路間以及線路和線網間的協調工作量，提高應急處置流程的自動化水平，降低人工操作出現錯誤的可能性。

3) 當FAO線路發生突發事件，可能影響到線網內其他線路的正常運行時，對相關聯線路進行預警或聯動，協調采取站控、線控甚至網控措施，盡量減小突發事件的影響范圍。例如，由于FAO線路通常行車密度較高，車上沒有隨車工作人員，當發生突發事故(如設備故障)導致事故點實際通過能力小于計劃通過能力時，對線路控制中心的應急響應速度和應急處置能力的要求很高，稍有遲緩就容易造成列車延誤影響范圍在整個線網中迅速擴大，高峰期時將會造成個別換乘站甚至鄰線的客流積壓[8]。為了避免此類事件的惡化，需要線網指揮中心在事故發生初期就及時介入，監視線路應急處置的進展及線網客流分布狀態，預警或聯動鄰線的站控或線控措施，通過播放廣播、發布乘客信息等方式安撫站內乘客情緒，必要時還可采取網控措施、協調公交接駁、對外發布信息引導站外公眾的合理出行等措施。

4) 當發生的外部事件可能影響FAO線路運營時，對FAO線路進行預警或聯動。例如，當線網指揮中心預測到大客流事件將會在短期內對FAO線路產生不利影響時，可以預警或聯動線路的站控或線控措施。

3 FAO線路線網聯動場景的設想

2020年3月中國城市軌道交通協會發布《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》，作為城市軌道交通行業2020—2035年制訂智慧城軌發展的技術政策、技術規范、發展規劃和實施計劃的指導性文件[9]。對于智慧城軌時期FAO線路的線網聯動場景，應充分發掘、利用線網指揮中心的內部生產大數據和外部信息數據的整合與優勢，進一步提升線網聯動場景的智能化和智慧化水平。

基于此，對智慧城軌建設時期FAO線路的線網聯動場景提出如下幾點設想：

1) FAO線路TIAS建設中， ISCS和ATS系統應具備一致的報警設計、聯動設計和盡可能全面的信息[3]，這樣TIAS才能更好地輔助線路調度進行應急響應。對于線網指揮中心的建設而言，更需要各線路的管控系統具備一致的報警設計、聯動設計和盡可能全面的信息，才能在線網運營規模日益膨脹、客流逐年增多、運營態勢愈發復雜的情況下，更好地輔助線網調度進行應急響應。在可預見的一段時期內，統一FAO線路和有人駕駛線路的設計是相當困難的。因此，可以結合智慧車站的建設[9]，推進換乘站的智慧化管控，減少相關線路控制中心對同一個換乘站的分頭管控，統一設計換乘站(智慧車站)的線網聯動場景，以及線網指揮中心、相關線路控制中心在場景中各自的職責分工，以點帶線、逐漸完善。

2) 當前不少新一代線網指揮中心已具備優化編制網絡化運營的列車運行計劃的功能。在此基礎上，可以進一步考慮由線網指揮中心自動向FAO線路下發列車運行計劃，并在運營期間根據線網內客流實時分布狀態和態勢演變預測，自動對FAO線路的列車運行計劃進行調整，以此提升線網運能、運量的匹配程度，提高運輸組織的效率。隨著適用于互聯互通的FAO系統的研發，以及共線、跨線、越行等互聯互通的全自動運行場景的應用[9]，在線網層面實現行車組織協調、優化與自動化調整更是必要之舉。

3) FAO線路的備用控制中心與線網指揮中心合設。智慧城軌建設時期，一方面，線網指揮中心會向“能監能控”的方向深化發展；另一方面，線網化運營的調度指揮管理架構會逐漸扁平化[6]。基于此，可以考慮取消FAO線路的備用控制中心，將其功能與線網指揮中心合設。當FAO線路的主控制中心出現故障，或者主控制中心與車站、列車的通信鏈路出現故障時，由線網指揮中心接管線路控制，從而優化相關的線網聯動場景設計。該措施可以在一定程度上降低FAO系統實現的復雜性，以及線路的建設成本。

4 結語

FAO線路不僅實現了行車自動化，還蘊含了運維智能化和乘客服務自主化的理念。當前FAO線路與線網指揮中心的聯動場景很少，制約了FAO線路在“三化”上的表現。隨著智慧城軌的建設，FAO線路的增多，以及線網指揮中心的增強，FAO線路與線網指揮中心的聯動場景會越來越多，FAO線路的智能化和智慧化運營潛力將會得到更大的釋放。