全自动运行车辆基地的设计和运作管理

李福斌　谢喜佳　谭睿珂　郑吴富　黄凯宇

摘 要：以南宁轨道交通5号线那洪车辆基地设计为例，总结分析了全自动运行地铁车辆基地的分区及设备设施的组成、功能、管理要求，介绍了配套作业管理系统的组成和功能，并重点分析了车辆基地的自动收发车、调车、洗车、司机登乘、无人区人员进出、检修作业开展等作业流程及运作管理要求，对全自动运行车辆基地设计和运作管理有一定的指导意义。

关键词：轨道交通 全自动运行 车辆基地 运作管理

截至2021年底，国内有北京、上海、重庆、广州、深圳、南宁等14个城市开通了全自動运行系统线路，共计23条线路554公里，全自动运行技术已成为国内外城市轨道交通发展的主流趋势[1]。地铁车辆基地是城市轨道交通系统的重要组成部分，是保证城市轨道交通正常运行的后勤保障场所， 包括周月检库、定临修库、综合维修楼、司机公寓、物资总库和其他辅助生产的配套设施[2]。城市轨道交通工程采用全自动运行系统后，车辆基地的设计方案和管理方式将发生较大的变化。笔者以南宁轨道交通5号线那洪车辆基地为例，对全自动运行车辆段的设计和运作管理进行讨论。

1 全自动运行车辆基地设计

1.1 工程概况

南宁轨道交通5号线是是华南地区第一条全自动运行的地铁线路。一期工程全长20.21km，共设17座车站，全部为地下线路，是联系南宁市西南至东北方向的骨干线，设置大架修车辆基地1座。初期配属6节编组的B型车共24列，DC1500V架空接触网供电，列车采用全自动运行技术，最高运行速度为80km/h。

1.2 总平面布置

南宁轨道交通5号线那洪车辆基地是南宁市首个全自动运行车辆基地，承担南宁轨道交通5号线列车的定临修及以下修程的检修作业，以及南宁轨道交通4、5号线列车的架大修作业。总平面布置为顺接尽端式，整体呈南北向布局。运用线包括停车列检线23条（已建成14条，预留9条）、试车线1条，牵出线3条。检修线包括周月检线3条、吹扫线1条、静调线1条、定修线2条、临修线1条、镟轮线1条、洗车线1条。工程车线包括工程车库、淋雨实验棚、卸料线共9条。车辆基地总平面布置图见图1。

1.3 区域划分

全自动运行车辆基地内，对于列车收、发车作业、洗车作业采等车辆运用作业适宜采用全自动行车方式，有利于提高作业效率且有利于实现安全防护。车辆检修作业适宜采用非全自动行车方式[3]。

那洪车辆基地内的车厂轨行区按照全自动行车区域（无人区）和非全自动行车区域（有人区）进行了划分。无人区与有人区的空间设置上相互独立，无人区集中布置在车辆基地西侧，有人区集中布置在车辆基地东侧。无人区与有人区分区表如表1所示。

1.4 转换轨

转换轨的作用是进行列车驾驶模式转换和人工驾驶权力的交接。当列车在车辆基地内由无人区进入有人区，或由有人区进入无人区时，需要通过转换轨实现列车运行模式切换[4]。

那洪车辆基地内的转换轨设置在牵出线50道，位于无人区和有人区的交界处。在转换轨旁设置有一个司机登车平台，安装有一套门禁管理以及视频监控系统。门禁系统采用人脸识别技术并具有防尾随模块，仅司机可以通过刷脸进出登车平台，在发生尾随时，现场会发出声光报警，自动记录尾随录像，并向DCC（车厂控制中心）报警。

1.5 洗车线

那洪车辆基地内的洗车线属于无人区，呈八字线通过式布置。洗车机控制系统与信号系统有通信接口，并配备摄像头监控，可以实现列车的全自动洗车。在DCC内设置有洗车机远程控制台，洗车库现场设置就地控制台。当就地控制台将模式打至DCC远程控制模式时，车厂行车调度可在DCC的洗车机远程控制台实现洗车机所有相关操作。当就地控制台模式打至就地控制模式时，需要洗车机操作人员在洗车库就地操作洗车机。

1.6 登乘通道

全自动运行车辆基地内的停车列检棚设置有登乘通道连通无人区和有人区。登乘通道根据列车受电方式不同，可采取天桥式或地下通道的形式[5]。

南宁轨道交通5号线采用接触网供电，为避免触电危险，那洪车辆基地停车列检库的登乘通道采用地下通道的形式。登乘通道仅用于司机进入相应无人区的股道，检修人员不从登乘通道进入无人区。每个无人区保护分区有一个登乘通道出口，位于股道A段和B段之间。在司机登乘通道内的每个进出楼梯处布置一套门禁设备及防尾随装置，该套装置设置权限管理功能，与司机派班计划绑定，防止走错登车分区。

2 全自动运行车辆基地作业综合管理系统

2.1 系统概况

为了保障全自动运行车辆基地内的检修人员和设备安全，实现对有人区和无人区的作业人员管理、作业计划管理、接触网（轨）综合接地、无人区安全联锁控制、门禁控制、图像监控及安全警示等功能，那洪车辆基地配置有全自动运行车辆基地作业综合管理系统。不同于非全自动运行车辆基地按专业划分的分散管理模式，此系统将全自动运行车辆基地内各专业、各地点的信息进行集中监控，采用多种安全防护措施，保障作业安全。

全自动运行车辆基地作业综合管理系统包含三个子系统，分别为作业人员及计划管理系统、作业安全管理系统和作业质量管理系统。

2.2 作业人员及计划管理系统

作业人员及计划管理系统包含人员管理、计划生成、计划派发、作业手续等功能。运用先进的计算机技术、网络通信技术、数据库技术来搭建一个完整的信息化平台，对作业人员、作业计划、考勤及作业手续进行智能化、信息化管理。

2.3 作业安全管理系统

作业安全管理系统包含智能门禁、视频监控、自动接地、咽喉区管理、转换轨区域管理等功能。根据运行周期，以及计划模板自动排布列检计划，使调度可根据车辆运用情况、检修能力调整修改计划，也可以导入已有计划，最后确认后下发。

2.4 作业质量管理系统

作业质量管理系统包含车号识别、智能巡检一体机、人员定位、大数据分析、作业评价等功能。利用图像识别及传感器等手段，使用定位及监控系统，以及巡检一体设备，做到数据上传及分析，实现作业过程卡控。

3 专家诊断系统

3.1 系统概况

为了保障全自动运行列车的运行安全和设备状态良好，那洪车辆基地配置有专家诊断系统。专家诊断系统的功能是在收到列车发送至地面的状态数据、故障数据、环境数据等数据后，通过数据分析和挖掘，借助各种推理算法和智能诊断及预测模型，来监控、预测和管理列车的状态，评估其健康程度，为检修人员提供列车检修作业和管理的参考依据。

专家诊断系统面向技术人员、调度人员、检修人员等不同角色人员时，其功能和定位有所区别。面向技术人员主要提供数据管理和分析功能，通过对数据的分析挖掘，实现对列车故障规律的总结和故障隐患的预测。面向调度人员主要提供列车实时状态和故障监测，为故障的应急处理提供建议。面向检修人员主要提供车辆故障工单的自动推送，对故障的详细描述和处置建议。

专家诊断系统包括两个子系统，分别为车载系统和地面系统两部分。

3.2 车载系统

车载系统通过列车WTB总线和以太网收集列车的空调、牵引、辅助、制动、车门、烟火报警、PIS、弓网、走行部以及弓网监测、障碍物防撞、脱轨监测等智能运维业务系统的状态数据和故障数据，传输至车载远程数据传输装置（WTD），WTD主机根据实时性要求按照一定周期（本项目采用500ms周期）向车载PIDS交换机发送状态、故障数据，车载PIDS交换机将上述数据采用TCP或者UDP报文通过PIDS地面组网传输至地面专家诊断系统大数据中心。

3.3 地面系统

地面系统通过地面服务器对车载系统发生來数据分析和挖掘，借助推理算法和智能诊断及预测模型来监控、预测和管理车辆的状态，评估其健康程度，并提供对综合监控和工单管理等第三方系统的接口。通过显示终端面向用户实现线路监控、状态预览、车辆监控、车辆HMI同屏、线路列车及列车各个关键子系统的可靠性指标（MTBF和MDBF）进行评价、能耗分析、故障统计、里程统计、对列车当前故障和历史故障列表的实时记录、展示和查询等功能。

4 全自动运行车辆基地运作管理

全自动运行车辆基地在生产运作的流程以及管理制度上，与非全自动运行车辆基地存在显著差异。以下主要对那洪车辆段的列车收发车作业、列车调车、人员进出无人区等作业的流程进行介绍。

4.1 列车发车作业

由车厂行车调度根据当前执行的运行图、车厂停车股道现状、接触网供电状态及次日出车计划表编制当日列车发车计划，并录入TIAS（行车综合自动化系统）。

全自动运行列车在完成日检后处于休眠状态，在发车前需进行唤醒并自检成功后方可以FAM模式（全自动运行模式）投入正线运营。备用列车、巡道列车由车厂行车调度远程人工唤醒，其余正线运营列车由TIAS根据出库计划自动唤醒。车厂行车调度确认列车根据出库计划自动触发的出厂进路正确后，下发全自动驾驶授权，列车依次完成全自动发车作业。

4.2 列车收车作业

当日退出运营且需要回到停车列检库进行日检的列车，在收车时原则上应集中在一个防护分区中进行停放，当一个防护分区停满后，再停入下一个防护分区[6]。

现阶段南宁轨道交通5号线以DTO模式（有人值守的列车全自动运行） 进行正线运营。当日退出运营且需要回到周月检库的列车，在入段线转换轨停稳后由车厂行车调度人工排列进路，值守司机将驾驶模式由FAM模式转为RM模式（受限驾驶模式）进厂。

4.3 列车调车作业

车厂内调车分为无人区内调车、有人区与无人区之间调车、有人区内调车。

列车在无人区内调车作业时，司机需登车值守。车厂行车调度根据调车计划为列车分配目的地码，系统自动排列进路，给予列车全自动驾驶授权，列车以全自动运行模式驶入指定目的地。

列车在有人区内调车作业时，司机按照调车计划以RM或EUM模式将列车驶入指定目的地。

列车有人区与无人区之间调车作业时，在无人区以FAM模式运行，在转换轨（牵出线）进行模式转换，在有人区以RM模式或EUM模式（切除ATC模式）运行。有人区与无人区之间调车线路示意见图2。

4.4 司机进出停车列检库无人区

司机进出停车列检库无人区时，通过登乘通道到达通往相应防护分区出入口处，得到车厂行车调度同意后刷指纹进入或离开防护分区。司机在登车前需向车厂行车调度申请并得到同意，且确认列车FAM指示灯状态显示正确后方可解锁车门登车。司机在下车前需向车厂行车调度申请，车厂行车调度在TIAS上确认列车休眠成功，且该防护分区无其他列车动车后方可同意司机下车。

4.5 施工人员进出停车列检库无人区

施工人员进入停车列检库无人区前需在DCC登记请点，车厂行车调度在综合管控系统上授权后，施工负责人到停车列检库尾端发卡柜上领取相应防护分区的SPKS外箱钥匙。施工负责人使用SPKS外箱钥匙打开相应分区SPKS外箱柜门，将SPKS旋钮打至激活位，关上SPKS外箱柜门后，归还SPKS外箱钥匙至发卡柜，领取门禁卡打开门禁，一人一卡依次进入作业区域，人员全部进入后关好库尾门。

施工人员离开停车列检库无人区时，施工人员需依次刷门禁卡出清SPKS分区，并逐一归还门禁卡至发卡柜，施工负责人确认该作业所有施工人员归还门禁卡后，最后一名作业人员需先在发卡柜上领取SPKS外箱钥匙恢复SPKS后方可归还门禁卡，施工负责人返回DCC销点。

5 结语

南宁轨道交通5号线一期工程已于2021年底建成通车。作为南宁首个全自动运行车辆基地，那洪车辆基地的运作管理的经验还不完善，还要不断的积累国内外全自动运行线路的成熟经验。在全自动运行车辆基地的设计上，要充分考虑设备设施的布置要符合运营单位的管理制度，贴合相应的运营场景需求，让车辆基地更好地服务于运营人员。

参考文献：

[1]中国城市轨道交通协会，城市轨道交通2021年度统计和分析报告， [R/OL]. （2022-04-22）[2022-04-22]https：//www.camet.org.cn/tjxx/9944.

[2]杨子亮. 城轨交通全自动运行列车车辆段设计研究[J]. 现代城市轨道交通，2020，（05）：9-13.

[3]周永，肖衍. 轨道交通全自动运行车辆基地功能需求探讨[J]. 铁路技术创新，2016，（06）：72.

[4]肖瑞金. 轨道交通全自动运行车辆段设计研究[J]. 都市快轨交通，2018，v.31;No.149（01）： 59-60.

[5]韩志彬，张政，王鹏博. 全自动车辆基地停车列检库检修通道设计研究[J]. 城市轨道交通研究，2022，v.25;No.234（03）：118.

[6]刘迪. 全自动运行地铁车辆段设计特点分析[J]. 科技与创新，2020，No.152（08）：54.