城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行車(chē)輛基地總平面設(shè)計(jì)研究

柳 明

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

1 研究背景

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（fully automatic operation，F(xiàn)AO）基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行全過(guò)程自動(dòng)化，是新一代城市軌道交通系統(tǒng)，截至2018年12月，全球共有64條地鐵線路采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)[1-2]。未來(lái)全球城市軌道交通75%新線將采用全自動(dòng)運(yùn)行，40%既有線路將改建為全自動(dòng)運(yùn)行線路[3-4]。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)在車(chē)輛基地中的應(yīng)用，對(duì)提高車(chē)輛基地自動(dòng)化程度、運(yùn)營(yíng)安全與效率具有重要的意義，相比常規(guī)車(chē)輛基地，全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地對(duì)總平面布局原則，包括功能分區(qū)劃分、信號(hào)轉(zhuǎn)換區(qū)段設(shè)置、人工及自動(dòng)駕駛區(qū)圍蔽隔離設(shè)施等均提出了較高的要求。本文總結(jié)了全自動(dòng)駕駛模式對(duì)車(chē)輛基地總平面布局的主要影響，并結(jié)合全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地設(shè)計(jì)案例，研究?jī)煞N典型總平面布置形式下的全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地布局特點(diǎn)，最后分析全自動(dòng)駕駛對(duì)車(chē)輛基地工藝設(shè)計(jì)帶來(lái)的其他影響。

2 全自動(dòng)駕駛對(duì)車(chē)輛基地總平面布局的影響

2.1 人工及自動(dòng)駕駛區(qū)劃分

為了保障車(chē)輛運(yùn)行及人員作業(yè)安全、方便生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)管理，全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地需進(jìn)行人工駕駛和自動(dòng)駕駛區(qū)域劃分。人工駕駛區(qū)作業(yè)內(nèi)容較為復(fù)雜，規(guī)律性弱，人工干預(yù)程度高，如架修線、定修線、臨修線、靜調(diào)線、吹掃線、鏇輪線、調(diào)機(jī)及工程車(chē)線、材料裝卸線等；自動(dòng)駕駛區(qū)作業(yè)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單、規(guī)律性強(qiáng)、人工干預(yù)程度低，如停車(chē)列檢線、洗車(chē)線、牽出線、出入段線等[5]。各地對(duì)周月檢線和試車(chē)線的區(qū)域劃分原則尚未完全統(tǒng)一，可綜合考慮場(chǎng)區(qū)條件及運(yùn)營(yíng)需求進(jìn)行區(qū)域劃分，避免人工及自動(dòng)駕駛區(qū)被分割。

2.2 駕駛區(qū)之間增設(shè)轉(zhuǎn)換軌

相比常規(guī)段場(chǎng)，全自動(dòng)駕駛模式下列車(chē)從自動(dòng)駕駛區(qū)進(jìn)入人工駕駛區(qū)，需在轉(zhuǎn)換軌及常規(guī)人工駕駛模式下?tīng)砍鼍€功能，進(jìn)行駕駛模式轉(zhuǎn)換。為了方便司機(jī)上下車(chē)，需設(shè)置通往信號(hào)轉(zhuǎn)換軌的段內(nèi)道路，并在轉(zhuǎn)換軌旁增設(shè)司機(jī)登車(chē)平臺(tái)，同時(shí)應(yīng)滿足限界要求。

2.3 分區(qū)增設(shè)圍蔽隔離設(shè)施

（1）段場(chǎng)紅線圍蔽（或圍墻），實(shí)現(xiàn)段場(chǎng)內(nèi)部與外部的分隔。（2）軌行區(qū)物理隔離，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌行區(qū)的嚴(yán)格分隔，確保段內(nèi)行車(chē)及作業(yè)安全。全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地除設(shè)置上述隔離設(shè)施外，需增設(shè)分區(qū)圍蔽，包括人工駕駛區(qū)與自動(dòng)駕駛區(qū)之間、各自動(dòng)駕駛分區(qū)之間、咽喉區(qū)上行與下行之間、人工及自動(dòng)駕駛區(qū)信號(hào)轉(zhuǎn)換區(qū)域等，并在道路等需要中斷的地方，增設(shè)開(kāi)門(mén)和門(mén)禁系統(tǒng)，與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖。

3 全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地典型布局方案研究

根據(jù)段場(chǎng)與接軌站的關(guān)系，車(chē)輛基地總平面布置主要分為貫通式、盡端式，貫通式布置受到較多的限制因素，國(guó)內(nèi)車(chē)輛基地基本以盡端式布置為主，主要包括順向橫列式、反向縱列式。以國(guó)內(nèi)某全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地為例，基于全自動(dòng)駕駛模式對(duì)車(chē)輛基地布局新要求，針對(duì)順向橫列式、反向縱列式兩種典型布局形式及工藝流線進(jìn)行探討。

3.1 順向橫列式

運(yùn)用庫(kù)與檢修庫(kù)順向橫列布置。全自動(dòng)駕駛區(qū)包括運(yùn)用庫(kù)、洗車(chē)機(jī)庫(kù)、出入段線等；人工駕駛區(qū)包括檢修庫(kù)、鏇輪庫(kù)、調(diào)機(jī)及工程車(chē)庫(kù)、材料裝卸線等；周月檢線位于運(yùn)用庫(kù)內(nèi)，劃分為自動(dòng)駕駛區(qū)，轉(zhuǎn)換軌設(shè)置于出段線東側(cè)。

順向橫列式車(chē)輛基地如圖1所示。

圖1 順向橫列式車(chē)輛基地示意圖

3.2 反向縱列式

運(yùn)用庫(kù)與檢修庫(kù)縱列布置，駕駛區(qū)劃分與順向橫列式保持一致，轉(zhuǎn)換軌設(shè)置于運(yùn)用庫(kù)東側(cè)，兩種總平面布局方式均滿足生產(chǎn)功能需要。反向縱列式車(chē)輛基地示意圖如圖2所示。兩種典型車(chē)輛基地總平面布局對(duì)比分析如表1所示。

表1 兩種典型車(chē)輛基地總平面布局對(duì)比分析

圖2 反向縱列式車(chē)輛基地示意圖

4 全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地其他特點(diǎn)

相較于常規(guī)車(chē)輛基地，全自動(dòng)駕駛模式會(huì)對(duì)總平面布局、列車(chē)作業(yè)流程、自動(dòng)駕駛區(qū)庫(kù)房尺寸及工藝設(shè)計(jì)原則等產(chǎn)生影響。

4.1 停車(chē)列檢庫(kù)增加庫(kù)房長(zhǎng)度

采用全自動(dòng)駕駛模式后，為了提高檢修效率，停車(chē)列檢庫(kù)設(shè)置100%檢查坑，根據(jù)信號(hào)要求，應(yīng)充分考慮自動(dòng)駕駛信號(hào)防護(hù)距離，兩列位之間的距離≥20 m，后一列位車(chē)尾與車(chē)擋距離≥15 m，庫(kù)房長(zhǎng)度需增加約12 m。

停車(chē)列檢庫(kù)庫(kù)房長(zhǎng)度如圖3所示。

圖3 停車(chē)列檢庫(kù)庫(kù)房長(zhǎng)度示意圖

4.2 停車(chē)列檢庫(kù)劃分防護(hù)分區(qū)

采用全自動(dòng)駕駛模式后，為了保證檢修人員及車(chē)輛安全，停車(chē)列檢庫(kù)一般按2～3股道劃分若干個(gè)防護(hù)分區(qū)，并采用隔離網(wǎng)進(jìn)行隔離。

停車(chē)列檢庫(kù)防護(hù)分區(qū)如圖4所示。

圖4 停車(chē)列檢庫(kù)防護(hù)分區(qū)（單位：mm）

4.3 停車(chē)列檢庫(kù)增設(shè)地下通道及庫(kù)中門(mén)禁

采用全自動(dòng)駕駛模式后，檢修作業(yè)人員主要通過(guò)地下通道連通各防護(hù)分區(qū)，庫(kù)中平交道各防護(hù)分區(qū)之間增設(shè)門(mén)禁，并與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖。

停車(chē)列檢庫(kù)地下通道及庫(kù)中門(mén)禁如圖5所示。

圖5 停車(chē)列檢庫(kù)地下通道及庫(kù)中門(mén)禁示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用，對(duì)常規(guī)車(chē)輛基地的設(shè)計(jì)原則產(chǎn)生了較大影響。針對(duì)兩種模式下車(chē)輛基地設(shè)計(jì)原則的差異進(jìn)行研究，相關(guān)單位應(yīng)不斷積累自動(dòng)駕駛段場(chǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，拓寬軌道設(shè)計(jì)思路，提高自動(dòng)駕駛模式下車(chē)輛基地生產(chǎn)檢修作業(yè)效率，不斷提升自動(dòng)化運(yùn)行的水平，為后續(xù)全自動(dòng)駕駛模式下車(chē)輛基地的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。