地铁全自动驾驶车辆基地隔离设施方案

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摘要：全自动驾驶车辆基地相对常规车辆基地需新增自动驾驶区与人工驾驶区、各自动驾驶区之间的分区隔离设施。文章首先对地铁全自动驾驶车辆基地自动驾驶区和人工驾驶区的划分原则做简要介绍；其后，以国内某段场为例，重点对地铁全自动驾驶车辆基地的分区隔离设施设置方案做出分析。为后续全自动驾驶车辆基地的分区隔离设施方案提供参考。

关键词：全自动驾驶；地铁；车辆基地；分区围蔽

1研究背景

全自动运行系统（FullyAutomaticOperation，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，是城市轨道交通自动化等级最高的系统[1]。随着CBTC（CommunicationBasedTrainControl）技术的快速发展，地铁全自动运行系统也成为国内城市轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。全自动运行系统在城市轨道交通中的应用将显著提升轨道交通安全与效率。国内各大城市已将全自动运行系统建设纳入规划[2]。截至2018年12月，全球64条无人驾驶地铁线路投入运营，为全球42个城市提供了1026km的公共交通服务。亚洲在无人驾驶地铁领域居世界领先地位，其中50%的无人驾驶地铁线路已投入运营。到2028年，预计亚洲无人驾驶地铁公里数将占全球53%，而中国无人驾驶地铁线路在其中占据了重要组成部分，且呈现由低运量逐步向大运量地铁发展的态势[3]。

2全自动驾驶车辆基地功能概述

车辆基地是城市轨道交通系统重要的组成部分，是保证城市轨道交通系统正常运营的后勤基地。车辆基地是车辆的“家”，到夜里车辆必须收回到车辆段，进行规定的检修和保养作业，有故障可以及时修理排除，它是保证日常安全运行的重要基地[4]。全自动驾驶车辆基地分人工驾驶区和自动驾驶区，自动驾驶区是正线全自动运行的延伸，可以实现列车自动休眠、自动唤醒、自动出入库、自动转线、自动列车清洗等功能。除此之外，同样具备常规系统相应功能，如列车停放、整备、清洁、检查、定期检修、调试等[5]。车辆基地内的作业，尤其是列车进出场作业效率会对正线列车运行效率起着重要作用。全自动驾驶车辆基地能够有效减少段内调车作业时间、提升作业效率，但同时也面临着更为重要的系统安全防护问题。因此，在地铁全自动驾驶车辆基地实际运营过程中，需要将段场自动驾驶区与人工驾驶区进行有效分隔，并进一步将自动驾驶区细分为不同的防护分区。无论是自动驾驶区与人工驾驶区的分隔还是自动驾驶区不同防护分区之间的分隔都需要借助围蔽等物理设施进行隔离。本文结合全自动驾驶车辆基地的设计案例，对全自动驾驶车辆基地的分区划分原则及自动驾驶相关分区隔离设施方案进行研究。

3分区隔离设施设置方案研究

3.1自动驾驶区和人工驾驶区的划分原则

根据全自动驾驶车辆基地列车驾驶模式的不同，可以将段场划分为自动驾驶区和人工驾驶区。全自动驾驶车辆基地分区隔离措施首先要确定段场内自动驾驶区和人工驾驶区的划分原则。根据列车检修作业内容以及库房使用条件，可将大/架修线、定/临修线、吹扫线、静调线、镟轮线、调机线、工程车线、材料装卸线、试车线等区域划分为人工驾驶区；人工驾驶区内的作业内容较为复杂、规律性弱、对人工作业依赖程度较高。可将停车列检线、洗车线、牵出线、咽喉区、出入场线等划分为自动驾驶区；自动驾驶区内的作业内容规律性高、重复性强、对人工作业依赖程度较低。其中，各地针对周月检线的分区划分原则不尽相同，周月检线若与停车列检线合设，从库房整体使用以及提高收发车效率的角度来看，宜将其与停车列检线一并纳入自动驾驶区；但从检修作业需求来看，周月检线作业一般需要持续数小时，且为了提高列车上线率，周月检线一般在早晚高峰之间的时间段内进行作业。另外，考虑到定修线实际使用率不高，定修作业内容可能会移至周月检线完成，进一步延长了周月检线的作业时间。由此可见，周月检线存在较多的人工作业需求，宜纳入人工驾驶区。本文针对这两种情况，将周月检线分别纳入人工驾驶区、自动驾驶区考虑，并分析比较两者差异。

3.2全自动驾驶车辆基地分区隔离设施设置案例

3.2.1全自动驾驶车辆基地方案概述本车辆段定位为大架修车辆基地，承担本段配属车辆的三月检、双周检、列检、停放、运用等任务以及本线车辆段定临修任务；还承担本线的大修和架修作业任务。考虑上盖物业开发及全自动驾驶等因素，本车辆段设计原则上尽量减少段内作业交叉，总平面布置功能明确，自动驾驶区与人工驾驶区功能相对独立。运用库和联合检修库作为主要单体呈并列式布置，列车出入库工艺流程顺畅，库房区、咽喉区预留上盖开发条件。车辆段设置停车列检线28列位、周月检线3列位、镟轮线1列位、吹扫线1列位、静调线1列位、定修线2列位、临修线1列位、大架修线4列位、试车线1列位、材料装卸线1列位、调机线2列位、工程车线2列位、洗车线1列位、新车装卸线1列位、待修车存放线1列位、骏修车存放线1列位。全自动驾驶车辆基地总平面布置时应考虑对自动驾驶区和人工驾驶区、轨行区和非轨行区进行分离，减少各区之间的相互影响。本段场南侧为自动驾驶区，北侧为人工驾驶区，咽喉区北侧为非轨行区，在用地上形成了较好的分隔。

3.2.2分区隔离设施设置原则常规段场的隔离设施包括段场红线围蔽（或围墙）、轨行区物理隔离；除此两类隔离设施外，为保证系统安全防护等级与正线相同，车辆段内自动驾驶区和人工驾驶区之间、各个自动驾驶分区之间要设置分区围蔽等隔离设施，并设门禁系统。全自动驾驶车辆基地隔离设施包括三类：①段场红线围蔽（或围墙），以实现段场与外部的分隔；②轨行区物理隔离，严格控制外来人员和车辆随意进入轨行区，避免对行车及作业安全造成影响；③自动驾驶分区围蔽，需在车辆段内自动驾驶区和人工驾驶区之间、各个自动驾驶分区之间设置围蔽（或栏杆）等隔离设施，并设门禁系统；防止作业人员非法进入自动驾驶区，对自动驾驶作业及工作人员人身安全造成影响。其中，第①、②两类隔离设施在常规段场中同样需要设置，第③类为全自动驾驶车辆基地新增隔离设施。本文主要对自动驾驶相关分区隔离设施做研究，同时涉及轨行区物理隔离设施，但不包括段场红线围蔽（或围墙）。

3.2.3分区隔离设施设置案例（周月检为自动驾驶区）全自动驾驶车辆基地分区隔离设施示意图（周月检为自动驾驶区）如图1所示。自动驾驶区与人工驾驶区的分隔围蔽应连续且形成闭环，保证自动驾驶区为全封闭区域，以防护自动驾驶区的人工作业。对于在道路等需要中断的地方，需要设置开门和门禁进行有效防护。自动驾驶区内各个分区之间的围蔽可不必完全封闭，但应尽量降低各个自动驾驶区之间的相互影响。各个区域的分隔并非一定要完全通过围蔽连接形成闭环，单体库房的外墙也是一种分隔措施，应与围蔽合理地结合使用。图中蓝色围蔽为自动驾驶区与人工驾驶区、自动驾驶各个分区之间的分隔围蔽，绿色围蔽为人工驾驶区与非轨行区、人工驾驶区之间的分隔围蔽。对于停车列检库和周月检库等经常需要有人作业的区域，为了提升美观性，其分隔设施可采用与分区围蔽等高的栏杆。对于运用库库前平过道和库中平过道等消防通道上若设置了开门，则需要与消防系统和信号系统连锁，应首先考虑使用电动门，便于快速开门供车辆通行。对于垂直于股道方向上设置的开门，可采用电动门，应与信号系统连锁，应注意门打开后不能对限界和行车安全造成影响。对于既非消防通道也非横跨股道而设置的开门，多供于人员通行，可考虑采用手动开门，但要与信号系统连锁，并设置门禁。对于上盖段场，结合柱网布置情况，停车列检库一般为两线一跨度，停车列检库内宜按照不大于2线一个安全分区进行设置，各分区间应使用栏杆进行分隔；对于一线两列位停车列检库，库中一般会设置4m宽消防通道，为保证自动驾驶区分区的连续性，需在库中设置电动开门，并应与消防系统和信号系统保持联动。本方案中周月检划分为自动驾驶区。周月检若划分为自动驾驶区，应尽量与停车列检库紧邻布置，不应该在周月检和停车列检之间布置其他人工驾驶区，避免分区被分割。周月检库内宜按照1线一个安全分区进行设置，周月检各列位之间应以栏杆进行分隔。同时应注意周月检双层检修平台中间层也要考虑增设栏杆进行分隔。各安全分区尾部应设置手动开门，且与门禁连锁，供工作人员进出。为了便于咽喉区道岔和其他专业设备检修，自动驾驶区咽喉区应结合供电分区进行进一步划分。供电专业一般以2~5个股道为一个供电分区。因此，自动驾驶区咽喉区宜划分为两个分区或两个分区以上，且宜与供电分区保持一致。自动驾驶区咽喉区分区围蔽应尽量沿柱网布置，避免对限界或其他专业设备造成影响。为了减少咽喉区上下行区域的相互影响，宜在出入段线之间设置分隔围蔽，将咽喉区上行与下行进行分隔，但一般供电分区划分也会考虑将上下行分开，因此，可以将此处分区合并考虑。为减少误操作、提升洗车效率，全自动驾驶车辆基地采用无人值守洗车。洗车区为自动驾驶区，而洗车机库的辅跨办公用房则为有人区。因此，在洗车机库周边设置分区围蔽时要注意将其辅跨办公用房分隔到有人区一侧，而其洗车区则应分隔到自动驾驶区。一般在洗车机控制室或污水处理间会设置与洗车区连通的开门。因此，需在此开门处设置“列车清洗时禁止入内”的标识，增强对列车清洗机日常维护人员的安全提醒。全自动驾驶车辆基地相对于常规段场需增设信号转换区。牵出线具备信号转换条件，并配备司机登车平台，是自动驾驶区与人工驾驶区进行信号转换的区域，该区域应单独设置为一个自动驾驶防护分区，以减少司机在此区域进行上下车作业时对整个自动驾驶咽喉区造成的影响。常规车辆段试车线主要对列车的牵引和制动性能进行动态试验，包括起动、加速、运行、制动状态试验和运行数据的检查、测试，试车时列车需司机人工驾驶控制[6]。全自动驾驶车辆基地试车线相比常规段场新增全自动运行测试，但试车线人工作业较多，仍划分为人工驾驶区。考虑到试车作业时车速较高，为避免对试车作业造成干扰，应将试车线通过围蔽与其他区域进行分隔。材料堆场属于有人区，但考虑材料堆场存放物品安全，应通过安全围蔽将材料堆场与其他区域进行分隔。车辆镟修作业时应禁止无关人员入内，为了保证作业安全，将镟轮线周边用围蔽与外部分隔，并在各个出入口处设置“车辆镟修时，禁止入内”的标识，增强对列车镟修时的安全提醒。

3.2.4分区隔离设施设置案例（周月检为人工驾驶区）全自动驾驶车辆基地分区隔离设施示意图（周月检为人工驾驶区）如图2所示。本方案中周月检划分为人工驾驶区，周月检各列位之间不需要以分区围蔽和手动门进行分隔。除周月检分区隔离设施方案不同外，其余均与周月检为自动驾驶区的分区隔离设施方案一致。

4结语

本文结合全自动驾驶车辆基地的设计案例，对全自动驾驶车辆基地的分区划分原则及自动驾驶相关分区隔离设施方案进行研究。得出以下结论：（1）停车列检库宜按照不大于2股道一个安全分区进行设置，各分区间应以栏杆进行分隔，并在库尾设置开门和门禁；（2）周月检库若划分为自动驾驶区，宜按照1股道一个安全分区进行设置，各分区间应以栏杆进行分隔，并在库尾设置开门和门禁；（3）自动驾驶咽喉区应结合供电分区进行进一步划分，并以围蔽分隔；（4）为了减少咽喉区上下行分区之间的相互影响，宜在出场线和入场线之间设置分隔围蔽，将咽喉区上行与下行进行分隔；（5）在牵出线设信号转换区，该区域可考虑单独设置为一个自动驾驶防护分区。

参考文献

[1]任安萍.浅谈我国全自动无人驾驶地铁的发展[J].科技视界，2012（25）：207-208.

[2]汪小勇.城市轨道交通全自动运行系统的现状及展望[J].城市轨道交通，2019（2）：20-21.

[4]中华人民共和国建设部.JB104—2008城市轨道交通工程项目建设标准[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5]王曰凡.全自动无人驾驶系统——全新理念的城市轨道交通模式[J].城市轨道交通研究，2006（8）：6-10.

[6]杨超.地铁全自动驾驶车辆基地与常规车辆基地工艺设计差异的研究[J].智能城市，2018（6）：115-116.

作者：杨豆豆 单位：广州地铁设计研究院股份有限公司