刘迪

全自动运行地铁车辆段设计特点分析

刘迪

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037）

随着全国各个城市地铁线路建设数量的增多以及智慧地铁、智慧城市的不断发展，目前按照全自动运行模式设计建造的地铁线路越来越多。全自动运行模式可以实现地铁列车无人值守下的自动运行，从而提升自动化程度、系统安全性、可靠性和运行组织灵活性。全自动运行系统给地铁车辆段的设计提出了新的要求，对比传统有人驾驶的车辆段需要新增加满足全自动运行系统的需求，对全自动运行模式的地铁车辆段设计特点进行了分析。

地铁；车辆段；全自动运行；自动化程度

1 全自动运行模式特点

全自动运行模式的地铁列车可以实现自动唤醒、自动出库运行、自动退出正线运行、自动休眠，正常状态下无需人为进行操作，可实现无人化的全自动运行。全自动运行车辆段主要由全自动运行区、非自动运行区、厂前区等组成。由于地铁车辆段是地铁车辆停放、运用、检修、办公的场所，各类运营及检修工作人员较多，在全自动运行模式下，为保证安全及系统功能，车辆段需要进行自动运行区及非自动运行区的分隔，在自动运行区的建筑单体也需要针对其特点进行相关的工艺设计。

2 车辆段总平面设计分析

由于车辆在全自动运行模式与非全自动运行模式条件下状态不同，为保证车辆段内地铁车辆的全自动运行的安全可靠，正常情况下工作人员不得随便进入车辆全自动运行的区域内，地铁车辆段内需划分全自动运行区、非自动运行区、厂前办公生活区。全自动运行区包括停车列检库、洗车库、出入段线，非自动运行区包括联合检修库、工程车库、试车线，厂前办公生活区包括综合办公楼以及换热站、水处理站、变电所等生产生活配套施设。

全自动运行区与非自动运行区及厂前区形成物理隔离，有效防止人员随意进出全自动运行区域，保障全自动运行的安全可靠。由于非自动运行区是检修车的区域，需要人工检修维护并调车作业，进入到这一区域的列车需要进行模式转换，由全自动运行模式调整为人工驾驶模式，车辆段总平面中还需布置一处模式转换轨，列车运行到转换轨处进行全自动与非全自动的模式转换。

车辆从全自动运行区至非自动运行区流程：车辆从全自动运行区自动运行至自动、非自动转换轨处，司机在此处登车驾驶至目标库。

车辆从非自动运行区至全自动运行区流程：司机驾驶车辆从非自动运行区运行至自动、非自动转换轨处，司机在此处下车，给车载信号发送命令，车辆自动运行至全自动运行区的目标股道。

为保障人员安全，车辆段内全自动运行区与非自动运行区之间、轨行区与人行区之间用栏杆隔离，并在栏杆的出入口处设置门禁系统。车辆段总平面如图1所示。

图1 车辆段总平面图

3 运用库设计分析

运用库一般由停车列检库及洗车库所组成。停车列检库主要承担车辆的停放、运用、整备作业、内部清扫及定期消毒等工作。

全自动运行模式停车列检库的主要设计特点如下。

全自动运行模式下的停车列检库为便于人员进入库区内不影响大部分列车的自动回库及出库，在库内每2股道（或3股道）作为一个分区，分区之间通过栏杆隔开。停车列检库两列位中间平交道处设置地下走廊，每个分区设置下走廊的楼梯，在走廊处楼梯口设置检修安全智能管控系统。在库后设栏杆并在栏杆门处设置检修安全智能管控系统。

根据全自动运行系统信号的要求，考虑到全自动运行自动休眠、自动唤醒的功能，每股道两列位的停车列检库中，前一列位为车头距库外平交道距离大于等于18 m，两列位之间的距离大于等于20 m，后一列位车尾距车挡距离大于等于12 m（按5 km/h可碰撞车档考虑）。所以停车列检库的库长往往比正常设计的库长要长20 m左右，并且为方便在库内进行列检作业，减少调车工作，停车列检库会由传统设置一半列位的列检检查坑调整为设计成全部列位均为列检检查坑的形式。

全自动库区库门的开关与信号联锁。由于全自动运行区内列车上线运行均为自动唤醒、自动启动运行，无人参与驾驶，出库前信号系统需发送信号开门指令给库门，库门自动打开，完成列车自动出库。同理，车辆回库后大门就能自动关闭。

全自动运行车辆段内的人员防护系统主要由停车列检库人员防护、自动运行区与非自动运行区防护组成。停车列检库内的人员防护又分为分区人员防护及上车顶平台人员防护，无论是否是全自动运行车辆段，上车顶平台防护系统是比较成熟的系统，已有车辆段在运行；自动运行区与非自动运行区防护主要在分区之间栏杆门处安装检修安全智能管控系统，限制人员进入自动运行区。

在全自动运行的车辆段内，停车列检库和洗车库设于全自动运行区。停车列检库每2股道或3股道设为1个物理分区，分区之间通过库后通道及中通道处贯通全库的地下走廊可将各个分区联系起来，并在库后平交道处及地下走廊的楼梯口处设置检修安全智能管控系统，控制人员的进出。清扫、列检或司机等人员可通过库中的地下走廊及库后平交道，经过检修安全智能管控系统的许可进入目标分区。进入停车列检各区人员有清扫人员、列检人员、司机。针对不同性质的人员进入停车列检区的授权级别不同。

地下通道、分区栏杆等处的人员防护如图2所示。

图2 地下通道、分区栏杆等处的人员防护

列检原则如下：①晚上列车结束运营后回库进行列检。②白天回库列车可利用空窗期进行列检，列检时所在分区应做好人员的安全防护工作。③退出运行的车辆返回停车列检库需要列检的，集中在一个防护分区中进行停放。在一个防护分区停满后，再停入下一个防护分区。停满后的防护分区，列检人员从调度中心获得授权后，方可到目标区列检作业。

清扫或列检人员进入停车列检库流程如下：①行调人员确定列车停稳休眠后通知清扫或列检人员进行清扫或列检作业；②清扫或列检人员在运转值班室登记；③运转值班室人员控制SPKS开关，将SPKS开关置于防护位；④运转值班室人员联系控制中心电调人员进行牵引供电系统的断电操作；⑤清扫或列检人员申领门禁卡；⑥清扫或列检人员通过库前地下检修通道刷门禁卡进入相应的停车列检库区域；⑦清扫或列检人员完成相应作业后退出停车列检库分区； ⑧清扫或列检人员把门禁卡退还至运转值班室；⑨运转值班室人员确认所有人员退出停车列检库分区；⑩恢复SPKS开关复位；⑪通知电调恢复供电。

发车前司机进入停车列检库流程（降级模式或初期需要司机监控模式下）为：①司机向运转值班室人员申请进入停车列检库；②运转值班室人员操作SPKS开关关闭；③司机领取门禁卡，司机门禁卡与其他人员所持门禁卡分为两类，区别分发；④司机从地下通道刷门禁卡进入停车列检库内；⑤司机上车向值班员通过TETRA汇报已经到位后，值班员将SPKS开关复位；⑥司机启动列车。

洗车库纳入到全自动运行区域。洗车库由于是经常性且规律性的作业工作，并且由机器自动洗车。在全自动运行车辆段中，一般设置在全自动运行区内，纳入全自动运行区域管理，减少全自动与非自动区的模式转换，降低调车作业量，有利于保证洗车作业效率。洗车库辅助间人员通向洗车主库的入口设置门禁系统。

洗车库控制室配备一名负责监控洗车机的值班人员，此人员通过车辆段非自动运行区域与自动运行区的门禁系统进入到自动运行区域里，自行进入到洗车机的控制室。

洗车机作业流程如下：①人工为洗车机上电，洗车机检查正常后，开始向联锁汇报准备就绪；②洗车机就绪信号准备就绪后，发送高电平信号给联锁，直到列车进入洗车库并被洗车机检测到，洗车机开始输出低电平；③联锁将洗车机各种状态发送给TIAS；④由信号楼设定头码，办理进路；⑤洗车机准备就绪状态下，列车运行至洗车机前停车（利用牵出线排列向洗车线的进路）；⑥车载VOBC向CI发送洗车请求；⑦CI转发车载VOBC洗车请求给洗车机；⑧洗车机向CI回复请求确认；⑨CI收到请求确认后，向车载VOBC发送请求确认信息；⑩车载VOBC接收到请求确认信息后向车辆TCMS发送网络洗车工况，信号发牵引命令；⑪车辆控制列车恒速运行（车速3～5 km/h），运行至前端洗位停车；⑫车载VOBC通过联锁向洗车机发送前端洗位停稳信息；⑬洗车机收到前端洗位停稳，执行前端洗车完毕后，通过联锁向车载VOBC发送前端洗车完成移动指令；⑭车载VOBC收到移动指令后继续向前运行至后端洗位，停车； ⑮车载VOBC通过联锁向洗车机发送后端洗位停稳信息；⑯洗车机收到停稳指令，执行后端洗车完毕后，通过联锁向车载VOBC发送移动指令，车载信号收到移动指令后继续向前移动至折返轨区段停稳，车载VOBC退出洗车工况，车载VOBC不再向TCMS发送网络洗车模式；⑰退出洗车工况后，完成折返换端，列车继续以FAM模式运行，根据信号驶离洗车库，信号开放应检查洗车机归位至限界处； ⑱列车处于洗车工况时，车载VOBC将洗车工况信息发送给TIAS。

其中，TIAS为行车综合控制自动化系统，VOBC为车载控制器，CI为计算机联锁系统，TCMS为列车微机网络控制系统，MVB为多功能车辆总线，FAM为全自动运行驾驶模式。

4 结语

近些年随着地铁车辆技术的不断发展，自动化水平的不断提高，全自动运行模式的地铁线路建设逐渐增多，全自动运行模式延伸至车辆段是实现最高等级全自动运行的关键认定标准之一，也是实现全自动运行诸多优势的重要方面。通过分析全自动运行方式下车辆段需要实现的一系列自动化作业，探讨全自动运行车辆段的功能需求，为全自动运行车辆段的设计提供顶层目标和总体思路。由于目前的技术处在发展过程中，在今后对于车辆段设计的要求还会不断地变化，设计的功能、需求及方案也要随着技术的创新发展而不断完善。

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U231.94

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.020

2095－6835（2020）08－0053－02

〔编辑：王霞〕