孙磊

摘 要：全自动运行（Fully Automatic Operation，FAO）系统是一种基于现代计算机、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轨道交通控制系统，近年来世界范围内的城市轨道交通系统开始应用全自动运行系统技术。本文阐述了全自动运行系统技术优势、技术核心、设计要点及总体架构，并对未来该技术的发展方向进行了展望。

关键词：城市轨道交通;全自动运行;系统技术;应用

中图分类号：U284.48 文献标识码：A

1 全自动运行技术

（1）全自动运行系统认识。全自动运行系统按是否配备驾驶员可分为有/无人值守的全自动运行系统;按照运量可分为小运量/大运量全自动运行系统;按区域可分为正线/含车场的全自动运行系统，系统组成如图1所示。

（2）全自动运行系统技术优势。全自动运行系统是形象地衡量城市轨道交通系统可靠性、安全性、可用性、可维护性先进水平的标尺，系统具备不需要配置司机列车完全自动运行的条件，对比传统运营线路，全自动运行线路具备以下优势：

1）提供了更高的安全性、可靠性、可用性、可维护性。全自动运行系统利用高效、集成、智能化列控系统替代有人线路司机的工作，结合人工监视、干预的机制，完成高精度列车运行的同时，可减少不必要的人为误操作。全自动运行系统的车辆、信号以及车辆与控制中心的通信系统均采用冗余互备技术，减少运行故障，具备更完善的故障自诊断和自愈功能，提高了整个系统的可用性和可靠性。

2）采用基于设备系统全生命周期控制投资、降低运营成本。通过集中的控制中心级调度和线路全职能队伍完成全线运营管理和维护工作，取消驾驶员（纳入多职能队伍），可以减少人员配置数量，有效降低运营和维护人员成本。全自动运行系统也可根据客流量变化，动态调整列车运行计划，有效控制空车走行，节约牵引能耗，节能减排、运营组织更加灵活。

3）提升了自动化水平、运营应急处置水平。全自动运行系统实施同样高效的加减速，控制列车的速度、时间达到最佳性能曲线，可以大大提高车辆运行的平稳度和乘坐舒适性，使列车较容易实现准点运行，提高了乘客对轨道交通的信任度。

4）提升了轨道交通设备系统技术水平。全自动运行系统运用，依赖于信号、车辆、综合监控等核心设备系统高可靠性、冗余性、高度集成，可以促进相关设备系统厂家加速研发和科技攻关工作，提升设备系统技术水平。

（3）全自动运行核心系统。全自动运行线路通过高度集成化、信息化以及智能化列控系统来替代司机需要完成的各项工作，其核心系统主要包括车辆、信号、综合监控、车辆基地以及为上述系统和专业提供信息传输通道和通信手段的通信系统。

1）车辆系统。整个全自动驾驶技术都是围绕着车辆来构成的，车辆系统的关键设备采用冗余设置，可以大大减少运行故障，通过完善的故障自诊断和自愈功能提高整个系统的可用性和可靠性;与传统线路相比增加自动检测功能如障碍物检测和脱轨检测功能;增加了列车状态、故障报警信息上传功能;增加了自动唤醒、自动休眠、自检等自动化功能;增加低压系统恢复供电等功能。

2）信号系统。信号系统在全自动运行系统中是控制列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递行车信息的关键设备。与传统线路相比新增核心功能如下：

①关键设备均采用冗余——减少运行故障，完善的故障自诊断和自愈功能提高了整个系统的可用性和可靠性;②增强控制中心配置级别——控制中心级核心设备热备冗余，或是在车辆段异地灾备;③为线路工作人员提供可靠安全防护——车站/场段增加人员防护按钮、与站台门系统故障对位隔离功能、站台关门按钮PCB;④增强维护监测功能——信号车载设备和车辆设备的状态需实时上传维护监测系统;⑤采用自动化車辆段——自动洗车控制、唤醒、休眠等。

3）通信系统。通信系统主要通过视频监视远程提供给工作人员视频图像，通信调度系统则提供乘客和工作人员之间的通信方式，通过广播系统工作人员可告知乘客相关情况。与传统线路相比新增核心功能如下：

①建立可靠通信骨干网、专用无线系统可靠性增加;②增强与车辆接口——将车载无线通信设备状态信息提供给车辆，使控制中心能随时监控列车设备的情况;③车载无线设备增加自检功能——增强通信车载设备安全、稳定性;④新增车载应急电话——每节车厢在车门处新增车载应急电话，通过无线通信系统实现乘客与控制中心的双向通信;⑤完善视频监控——在列车司机室内增加摄像机照射前方，增强列车前后方视频监控功能;增强车内视频监视联动功能，发生情况时，可立即切换到相关画面;⑥优化车地通信方案——增强、综合考虑车地通信传输带宽和质量。

4）综合监控系统。综合监控系统在全自动驾驶中的主要作用是对相关系统设备的实时集中监控和各相关系统之间协调联动两大部分功能。与传统线路相比新增核心功能如下：

①优化关键设备配置，从系统软件容量及处理功能、硬件冗余功能及处理能力等进行更新，达到系统实时性要求;②增加对车辆信息显示及收集——对全自动驾驶提供信息服务;③完善集成、互联范围优化调整——车辆段纳入正线统一控制后，综合监控系统的集成和互联系统的管理和监控范围进行扩充，从而满足全线监控功能;④优化控制中心工艺布置——根据全自动驾驶的功能需求，优化控制中心行调、设备调、乘客调度、车辆调度等的工艺布置，保证中心调度员的操作的有效便捷。

5）车辆基地。车辆段在全自动运行系统中是提供列车运用、整备、维修功能的场所，车辆段的功能就是保障列车保持良好状态运行。与传统线路相比新增核心功能如下：

①自动化车辆段——在车场基地设置与正线一致的ATC控制系统，车辆洗车、试车、出入库等均由信号系统控制，自动完成;②完善的人员防护措施——自动运行区域设隔离措施（门禁、栅栏等），且分区控制，通过对大库门、闭路电视、车辆段广播、人员出入通道、接触网等联锁控制，实现运用设备、人员的安全防护。

2 结语

截止2020年5月国内共有4座城市10条城市轨道交通线路采用全自动运行系统，运营线路里程达209.43公里，共有19座城市39条城市轨道在建线路采用全自动运行系统，在建线路里程达1 278.08公里。全自动运行系统代表了未来轨道交通的发展方向，近年来我国在FAO系统集成、列车无人驾驶技术、综合自动化调度管控等全自动运行技术方面的突破缩小了与国外技术的差距，实现了“并跑”，但仍然需要在系统可靠性保障、突发事件应急处置以及多目标优化智能运行等方面深入研究，进一步提高系统弹性和智能化水平的理论、方法和技术，为轨道交通可持续发展提供支撑。

参考文献：

[1]谭文举，杨卫峰，廖云，等.城市轨道交通全自动运行系统设计及场景分析[J].机车电传动，2019，60（04）：112-115+135.

[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，2019，7（02）：20-21.