跨座式单轨全自动运行系统运营场景研究

邢淼

（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055）

随着近几年高新技术的发展，尤其是云计算、大数据、物联网、5G、人工智能等技术在各个领域的逐步应用，越来越多的城市开始探索城市轨道交通的智慧化，智能列车运行技术也获得了快速发展。

全自动运行系统涉及专业较多，接口较传统有人驾驶系统更为复杂，系统的顶层设计就显得尤为重要。运营场景是全自动运行系统应用的重点研究内容之一，本文对其进行了深化分析研究，对后续跨座式单轨的全自动运行系统功能分配、系统设计及运营规则编制均具有指导意义。

1 运营场景分类及简述

目前，全自动运行系统运营场景一般按照正常、故障、应急分为三大类，正常运营场景根据运营流程进行细化分类。

1.1 正常场景

正常运营场景是从早间准备运营、开始运营、结束运营到晚间维护等一整天的列车正常运行活动，其中大部分场景均由系统根据计划自动执行，少部分场景如早间上电等，需人工参与确认。正常运营场景主要包括早间上电、列车唤醒、列车出库、列车正线服务、进站停车、站台发车、区间运营、折返作业、清客作业、列车退出正线服务、列车回库、自动洗车、列车清扫、列车日检、列车休眠等。

（2）列车唤醒。上电完毕后，列车车载设备根据计划时刻表自动唤醒列车，列车各车载设备对自身状态进行自检，之后继续进行静态测试和动态测试，并将结果反馈给中心调度人员，唤醒成功后列车进入待命状态。

（3）列车出库。成功唤醒后，系统根据时刻表及运行图自动设置列车车次号、目的地码等，系统自动完成进路办理，待满足发车条件后，列车自动鸣笛，并按车辆段限制速度出库。

（4）列车进入正线服务。列车运行至转换轨（停车或不停车）后，系统自动发送进入正线服务命令，列车自动开启车内照明、空调等设备。

（5）进站停车。列车运行至下一站台前，列车自动触发车内广播，站台自动触发站台广播，列车自动调整对标停车。待列车停稳后，自动触发车门开启，并联动站台门开启。

（6）站台发车。列车停稳后，开始停站倒计时，待列车停站时间结束后，列车自动关闭车门，联动关闭站台门，满足发车条件后，列车自动出站发车。

（7）区间运行。列车根据运行图及实际跑图情况，自动调整列车运行间隔，以最优乘坐体验或最优节能模式调整列车牵引、巡航、惰行、制动从本站运行至下一站。

（8）折返作业。列车到站前播放到站信息，到站停稳后，自动打开车门和站台门，并播放清客广播，待清客时间结束后（或人工确认后，按压清客按钮），自动关闭车门和站台门，系统自动触发折返进路。列车自动驶入折返线并自动完成车载设备换端操作后，自动驶入车站停车。列车停稳后，自动打开车门和站台门，待停站时间结束后自动关闭车门和站台门，根据时刻表自动触发发车进路，列车自动发车。

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（9）清客作业。在折返车站和终点站，列车到站停稳后，自动触发车上清客广播，站台触发清客广播提示乘客不能上车。

（10）列车退出正线服务。回库列车清客完毕确认后，系统自动触发进路，待列车进入转换轨后，系统自动发送退出正线服务指令，列车自动关闭照明和空调。

1.2 故障场景

故障场景指因系统设备故障或状态异常导致系统无法按正常计划执行相关操作的情景。故障场景主要包括列车唤醒失败、列车车门故障、站台门状态丢失等。

（1）列车唤醒失败。列车唤醒失败，系统自动触发报警提示，调度人员尝试远程人工唤醒列车。远程唤醒列车再次失败后，调度人员安排多职能队员登车进行现场人工唤醒操作。如现场唤醒失败，则安排检修人员登车进行检修作业。

（2）列车车门故障。调度人员远程查看车门故障信息，并在安全前提下，尝试远程操作车门开关，若单扇门故障无法恢复，则对此进行隔离，并安排多职能队伍登车进行查看及处理。若多扇门故障已影响运营，列车进行清客作业，并安排检修人员进行检修作业。

（3）站台门状态丢失。站台门门关闭且锁紧信号丢失时，未进站列车禁止进入站台，站台区域列车禁止移动。调度人员通知站务人员现场查看，确认安全后，操作互锁解除开关隔离信号对站台门的监控。

1.3 应急场景

应急场景主要指遇到的不可控的各类紧急情况导致列车无法正常运行。应急场景主要包括车站火灾、车辆火灾、区间疏散、大客流等。

（1）车站火灾。如遇车站火灾，调度人员与车站工作人员确认现场情况，车站执行火灾模式，闸机开启，疏散车站乘客。列车跳停本站或扣车上一车站，本站列车立即发车驶出车站。

（2）车辆火灾。车辆火灾信息通过车地通信传递至地面控制中心，调度人员可通过CCTV远程查看报警点视频信息，辅助调度人员确认是否发生火灾。车辆在区间发生火灾时，列车运行至下一站停车，车门打开，乘客疏散。

（3）区间疏散。当列车故障无法动车情况下，可通过中间疏散通道，将乘客疏散至救援列车上。由中心对故障列车进行广播安抚乘客，并安排多职能队员登乘救援列车，待救援列车到达故障列车后，由多职能队员打开故障列车车门，有序引导乘客登乘被救援列车。待乘客疏散后，通过电客车或工程车连挂将故障列车牵引至就近故障停车线。

2 典型场景分析

跨座式单轨制式与传统城市轨道交通差异较大，下面仅针对几种跨座式单轨的典型场景进行分析介绍。

2.1 道岔故障

跨座式单轨道岔主要由道岔梁、走行台车、驱动装置、连杆、锁定装置、尾轴、底板等组成。道岔控制模式一般为远程控制、本地控制、手动控制3种。

（1）场景基本流程。①道岔发生故障，故障信息反馈至中心调度人员。涉及行车安全故障反馈至行调工作站，非行车安全故障反馈至电环调工作站。②涉及行车安全故障，由行调人员通过道岔区CCTV远程查看道岔区情况，保证安全前提下，可远程操控道岔一次。③如故障仍未解除，行调应立即封锁道岔及邻近区域，禁止所有列车进入此区域，电环调通知维修人员立刻进行抢修。行调通知多职能队员前往道岔区，通过本地操作道岔至正常位置。④乘客调通过远程列车广播安抚乘客。⑤故障区间列车可临时转为人工驾驶，由多职能队员登乘列车，人工驾驶通过道岔故障区域。⑥道岔故障抢修完毕后，相应区段恢复全自动运行模式。

（2）系统功能分配。①信号系统。a.信号系统应能远程操作道岔定反位，具备道岔单锁功能；b.信号系统ATS应能接收道岔故障信息，涉及行车安全故障应以弹框形式提示调度人员；c.信号系统应能实现区域封锁功能；d.信号系统应具有道岔本地操作授权功能。②综合监控。应能接收道岔故障信息，并反馈至电环调工作站。③乘客调。具备远程广播功能。④CCTV。道岔区域应覆盖摄像头，中心可远程查看道岔区域。

2.2 爆胎

跨座式单轨列车主要由走行轮、导向轮和稳定轮组成，走行轮、导向轮和稳定轮均为橡胶轮胎，内充惰性气体，具有噪音小、爬坡能力强、转弯半径小等特点。

（1）场景基本流程。①车辆走行轮、导向轮、稳定轮胎压不足或发生爆胎时，车辆胎压监测会将报警信息上传至控制中心车辆调系统。②列车发生爆胎时会触发列车紧急制动。③导向轮或稳定轮爆胎时，行调安排多职能队员登乘故障列车，以人工驾驶模式行驶至下一站台清客。④列车胎压不足时，列车运行至下一车站扣车，通过广播安抚乘客，行调通知多职能队员现场查看轮胎情况，视胎压考虑是否清客。⑤故障处理完毕后，恢复正常运营。

（2）系统功能分配。①车辆。a.应具备胎压监测功能；b.爆胎时应能触发紧急制动；c.爆胎时应具备缓行能力。②车辆调系统。应具有接收并显示胎压状态的功能。③乘客调。应具备远程列车广播功能。

3 结语

跨座式单轨车辆、线路、道岔等均与钢轮钢轨有较大差异，运营环境、运营场景等也有较大不同。本文对跨座式单轨全自动运行系统运营场景进行了深化研究，对后续跨座式单轨项目实现无人驾驶具有重要的意义和应用价值。