地鐵全自動駕駛車輛基地隔離設施方案

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摘要：全自動駕駛車輛基地相對常規(guī)車輛基地需新增自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)、各自動駕駛區(qū)之間的分區(qū)隔離設施。文章首先對地鐵全自動駕駛車輛基地自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)的劃分原則做簡要介紹；其后，以國內某段場為例，重點對地鐵全自動駕駛車輛基地的分區(qū)隔離設施設置方案做出分析。為后續(xù)全自動駕駛車輛基地的分區(qū)隔離設施方案提供參考。

關鍵詞：全自動駕駛；地鐵；車輛基地；分區(qū)圍蔽

1研究背景

全自動運行系統(tǒng)（FullyAutomaticOperation，F(xiàn)AO），是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，是城市軌道交通自動化等級最高的系統(tǒng)[1]。隨著CBTC（CommunicationBasedTrainControl）技術的快速發(fā)展，地鐵全自動運行系統(tǒng)也成為國內城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。全自動運行系統(tǒng)在城市軌道交通中的應用將顯著提升軌道交通安全與效率。國內各大城市已將全自動運行系統(tǒng)建設納入規(guī)劃[2]。截至2018年12月，全球64條無人駕駛地鐵線路投入運營，為全球42個城市提供了1026km的公共交通服務。亞洲在無人駕駛地鐵領域居世界領先地位，其中50%的無人駕駛地鐵線路已投入運營。到2028年，預計亞洲無人駕駛地鐵公里數(shù)將占全球53%，而中國無人駕駛地鐵線路在其中占據(jù)了重要組成部分，且呈現(xiàn)由低運量逐步向大運量地鐵發(fā)展的態(tài)勢[3]。

2全自動駕駛車輛基地功能概述

車輛基地是城市軌道交通系統(tǒng)重要的組成部分，是保證城市軌道交通系統(tǒng)正常運營的后勤基地。車輛基地是車輛的“家”，到夜里車輛必須收回到車輛段，進行規(guī)定的檢修和保養(yǎng)作業(yè)，有故障可以及時修理排除，它是保證日常安全運行的重要基地[4]。全自動駕駛車輛基地分人工駕駛區(qū)和自動駕駛區(qū)，自動駕駛區(qū)是正線全自動運行的延伸，可以實現(xiàn)列車自動休眠、自動喚醒、自動出入庫、自動轉線、自動列車清洗等功能。除此之外，同樣具備常規(guī)系統(tǒng)相應功能，如列車停放、整備、清潔、檢查、定期檢修、調試等[5]。車輛基地內的作業(yè)，尤其是列車進出場作業(yè)效率會對正線列車運行效率起著重要作用。全自動駕駛車輛基地能夠有效減少段內調車作業(yè)時間、提升作業(yè)效率，但同時也面臨著更為重要的系統(tǒng)安全防護問題。因此，在地鐵全自動駕駛車輛基地實際運營過程中，需要將段場自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)進行有效分隔，并進一步將自動駕駛區(qū)細分為不同的防護分區(qū)。無論是自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)的分隔還是自動駕駛區(qū)不同防護分區(qū)之間的分隔都需要借助圍蔽等物理設施進行隔離。本文結合全自動駕駛車輛基地的設計案例，對全自動駕駛車輛基地的分區(qū)劃分原則及自動駕駛相關分區(qū)隔離設施方案進行研究。

3分區(qū)隔離設施設置方案研究

3.1自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)的劃分原則

根據(jù)全自動駕駛車輛基地列車駕駛模式的不同，可以將段場劃分為自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)。全自動駕駛車輛基地分區(qū)隔離措施首先要確定段場內自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)的劃分原則。根據(jù)列車檢修作業(yè)內容以及庫房使用條件，可將大/架修線、定/臨修線、吹掃線、靜調線、鏇輪線、調機線、工程車線、材料裝卸線、試車線等區(qū)域劃分為人工駕駛區(qū)；人工駕駛區(qū)內的作業(yè)內容較為復雜、規(guī)律性弱、對人工作業(yè)依賴程度較高?？蓪⑼＼嚵袡z線、洗車線、牽出線、咽喉區(qū)、出入場線等劃分為自動駕駛區(qū)；自動駕駛區(qū)內的作業(yè)內容規(guī)律性高、重復性強、對人工作業(yè)依賴程度較低。其中，各地針對周月檢線的分區(qū)劃分原則不盡相同，周月檢線若與停車列檢線合設，從庫房整體使用以及提高收發(fā)車效率的角度來看，宜將其與停車列檢線一并納入自動駕駛區(qū)；但從檢修作業(yè)需求來看，周月檢線作業(yè)一般需要持續(xù)數(shù)小時，且為了提高列車上線率，周月檢線一般在早晚高峰之間的時間段內進行作業(yè)。另外，考慮到定修線實際使用率不高，定修作業(yè)內容可能會移至周月檢線完成，進一步延長了周月檢線的作業(yè)時間。由此可見，周月檢線存在較多的人工作業(yè)需求，宜納入人工駕駛區(qū)。本文針對這兩種情況，將周月檢線分別納入人工駕駛區(qū)、自動駕駛區(qū)考慮，并分析比較兩者差異。

3.2全自動駕駛車輛基地分區(qū)隔離設施設置案例

3.2.1全自動駕駛車輛基地方案概述本車輛段定位為大架修車輛基地，承擔本段配屬車輛的三月檢、雙周檢、列檢、停放、運用等任務以及本線車輛段定臨修任務；還承擔本線的大修和架修作業(yè)任務?？紤]上蓋物業(yè)開發(fā)及全自動駕駛等因素，本車輛段設計原則上盡量減少段內作業(yè)交叉，總平面布置功能明確，自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)功能相對獨立。運用庫和聯(lián)合檢修庫作為主要單體呈并列式布置，列車出入庫工藝流程順暢，庫房區(qū)、咽喉區(qū)預留上蓋開發(fā)條件。車輛段設置停車列檢線28列位、周月檢線3列位、鏇輪線1列位、吹掃線1列位、靜調線1列位、定修線2列位、臨修線1列位、大架修線4列位、試車線1列位、材料裝卸線1列位、調機線2列位、工程車線2列位、洗車線1列位、新車裝卸線1列位、待修車存放線1列位、駿修車存放線1列位。全自動駕駛車輛基地總平面布置時應考慮對自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)、軌行區(qū)和非軌行區(qū)進行分離，減少各區(qū)之間的相互影響。本段場南側為自動駕駛區(qū)，北側為人工駕駛區(qū)，咽喉區(qū)北側為非軌行區(qū)，在用地上形成了較好的分隔。

3.2.2分區(qū)隔離設施設置原則常規(guī)段場的隔離設施包括段場紅線圍蔽（或圍墻）、軌行區(qū)物理隔離；除此兩類隔離設施外，為保證系統(tǒng)安全防護等級與正線相同，車輛段內自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)之間、各個自動駕駛分區(qū)之間要設置分區(qū)圍蔽等隔離設施，并設門禁系統(tǒng)。全自動駕駛車輛基地隔離設施包括三類：①段場紅線圍蔽（或圍墻），以實現(xiàn)段場與外部的分隔；②軌行區(qū)物理隔離，嚴格控制外來人員和車輛隨意進入軌行區(qū)，避免對行車及作業(yè)安全造成影響；③自動駕駛分區(qū)圍蔽，需在車輛段內自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)之間、各個自動駕駛分區(qū)之間設置圍蔽（或欄桿）等隔離設施，并設門禁系統(tǒng)；防止作業(yè)人員非法進入自動駕駛區(qū)，對自動駕駛作業(yè)及工作人員人身安全造成影響。其中，第①、②兩類隔離設施在常規(guī)段場中同樣需要設置，第③類為全自動駕駛車輛基地新增隔離設施。本文主要對自動駕駛相關分區(qū)隔離設施做研究，同時涉及軌行區(qū)物理隔離設施，但不包括段場紅線圍蔽（或圍墻）。

3.2.3分區(qū)隔離設施設置案例（周月檢為自動駕駛區(qū)）全自動駕駛車輛基地分區(qū)隔離設施示意圖（周月檢為自動駕駛區(qū)）如圖1所示。自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)的分隔圍蔽應連續(xù)且形成閉環(huán)，保證自動駕駛區(qū)為全封閉區(qū)域，以防護自動駕駛區(qū)的人工作業(yè)。對于在道路等需要中斷的地方，需要設置開門和門禁進行有效防護。自動駕駛區(qū)內各個分區(qū)之間的圍蔽可不必完全封閉，但應盡量降低各個自動駕駛區(qū)之間的相互影響。各個區(qū)域的分隔并非一定要完全通過圍蔽連接形成閉環(huán)，單體庫房的外墻也是一種分隔措施，應與圍蔽合理地結合使用。圖中藍色圍蔽為自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)、自動駕駛各個分區(qū)之間的分隔圍蔽，綠色圍蔽為人工駕駛區(qū)與非軌行區(qū)、人工駕駛區(qū)之間的分隔圍蔽。對于停車列檢庫和周月檢庫等經(jīng)常需要有人作業(yè)的區(qū)域，為了提升美觀性，其分隔設施可采用與分區(qū)圍蔽等高的欄桿。對于運用庫庫前平過道和庫中平過道等消防通道上若設置了開門，則需要與消防系統(tǒng)和信號系統(tǒng)連鎖，應首先考慮使用電動門，便于快速開門供車輛通行。對于垂直于股道方向上設置的開門，可采用電動門，應與信號系統(tǒng)連鎖，應注意門打開后不能對限界和行車安全造成影響。對于既非消防通道也非橫跨股道而設置的開門，多供于人員通行，可考慮采用手動開門，但要與信號系統(tǒng)連鎖，并設置門禁。對于上蓋段場，結合柱網(wǎng)布置情況，停車列檢庫一般為兩線一跨度，停車列檢庫內宜按照不大于2線一個安全分區(qū)進行設置，各分區(qū)間應使用欄桿進行分隔；對于一線兩列位停車列檢庫，庫中一般會設置4m寬消防通道，為保證自動駕駛區(qū)分區(qū)的連續(xù)性，需在庫中設置電動開門，并應與消防系統(tǒng)和信號系統(tǒng)保持聯(lián)動。本方案中周月檢劃分為自動駕駛區(qū)。周月檢若劃分為自動駕駛區(qū)，應盡量與停車列檢庫緊鄰布置，不應該在周月檢和停車列檢之間布置其他人工駕駛區(qū)，避免分區(qū)被分割。周月檢庫內宜按照1線一個安全分區(qū)進行設置，周月檢各列位之間應以欄桿進行分隔。同時應注意周月檢雙層檢修平臺中間層也要考慮增設欄桿進行分隔。各安全分區(qū)尾部應設置手動開門，且與門禁連鎖，供工作人員進出。為了便于咽喉區(qū)道岔和其他專業(yè)設備檢修，自動駕駛區(qū)咽喉區(qū)應結合供電分區(qū)進行進一步劃分。供電專業(yè)一般以2~5個股道為一個供電分區(qū)。因此，自動駕駛區(qū)咽喉區(qū)宜劃分為兩個分區(qū)或兩個分區(qū)以上，且宜與供電分區(qū)保持一致。自動駕駛區(qū)咽喉區(qū)分區(qū)圍蔽應盡量沿柱網(wǎng)布置，避免對限界或其他專業(yè)設備造成影響。為了減少咽喉區(qū)上下行區(qū)域的相互影響，宜在出入段線之間設置分隔圍蔽，將咽喉區(qū)上行與下行進行分隔，但一般供電分區(qū)劃分也會考慮將上下行分開，因此，可以將此處分區(qū)合并考慮。為減少誤操作、提升洗車效率，全自動駕駛車輛基地采用無人值守洗車。洗車區(qū)為自動駕駛區(qū)，而洗車機庫的輔跨辦公用房則為有人區(qū)。因此，在洗車機庫周邊設置分區(qū)圍蔽時要注意將其輔跨辦公用房分隔到有人區(qū)一側，而其洗車區(qū)則應分隔到自動駕駛區(qū)。一般在洗車機控制室或污水處理間會設置與洗車區(qū)連通的開門。因此，需在此開門處設置“列車清洗時禁止入內”的標識，增強對列車清洗機日常維護人員的安全提醒。全自動駕駛車輛基地相對于常規(guī)段場需增設信號轉換區(qū)。牽出線具備信號轉換條件，并配備司機登車平臺，是自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)進行信號轉換的區(qū)域，該區(qū)域應單獨設置為一個自動駕駛防護分區(qū)，以減少司機在此區(qū)域進行上下車作業(yè)時對整個自動駕駛咽喉區(qū)造成的影響。常規(guī)車輛段試車線主要對列車的牽引和制動性能進行動態(tài)試驗，包括起動、加速、運行、制動狀態(tài)試驗和運行數(shù)據(jù)的檢查、測試，試車時列車需司機人工駕駛控制[6]。全自動駕駛車輛基地試車線相比常規(guī)段場新增全自動運行測試，但試車線人工作業(yè)較多，仍劃分為人工駕駛區(qū)?？紤]到試車作業(yè)時車速較高，為避免對試車作業(yè)造成干擾，應將試車線通過圍蔽與其他區(qū)域進行分隔。材料堆場屬于有人區(qū)，但考慮材料堆場存放物品安全，應通過安全圍蔽將材料堆場與其他區(qū)域進行分隔。車輛鏇修作業(yè)時應禁止無關人員入內，為了保證作業(yè)安全，將鏇輪線周邊用圍蔽與外部分隔，并在各個出入口處設置“車輛鏇修時，禁止入內”的標識，增強對列車鏇修時的安全提醒。

3.2.4分區(qū)隔離設施設置案例（周月檢為人工駕駛區(qū)）全自動駕駛車輛基地分區(qū)隔離設施示意圖（周月檢為人工駕駛區(qū)）如圖2所示。本方案中周月檢劃分為人工駕駛區(qū)，周月檢各列位之間不需要以分區(qū)圍蔽和手動門進行分隔。除周月檢分區(qū)隔離設施方案不同外，其余均與周月檢為自動駕駛區(qū)的分區(qū)隔離設施方案一致。

4結語

本文結合全自動駕駛車輛基地的設計案例，對全自動駕駛車輛基地的分區(qū)劃分原則及自動駕駛相關分區(qū)隔離設施方案進行研究。得出以下結論：（1）停車列檢庫宜按照不大于2股道一個安全分區(qū)進行設置，各分區(qū)間應以欄桿進行分隔，并在庫尾設置開門和門禁；（2）周月檢庫若劃分為自動駕駛區(qū)，宜按照1股道一個安全分區(qū)進行設置，各分區(qū)間應以欄桿進行分隔，并在庫尾設置開門和門禁；（3）自動駕駛咽喉區(qū)應結合供電分區(qū)進行進一步劃分，并以圍蔽分隔；（4）為了減少咽喉區(qū)上下行分區(qū)之間的相互影響，宜在出場線和入場線之間設置分隔圍蔽，將咽喉區(qū)上行與下行進行分隔；（5）在牽出線設信號轉換區(qū)，該區(qū)域可考慮單獨設置為一個自動駕駛防護分區(qū)。

參考文獻

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[2]汪小勇.城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)的現(xiàn)狀及展望[J].城市軌道交通，2019（2）：20-21.

[4]中華人民共和國建設部.JB104—2008城市軌道交通工程項目建設標準[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[5]王曰凡.全自動無人駕駛系統(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）：6-10.

[6]楊超.地鐵全自動駕駛車輛基地與常規(guī)車輛基地工藝設計差異的研究[J].智能城市，2018（6）：115-116.

作者：楊豆豆 單位：廣州地鐵設計研究院股份有限公司