预留全自动驾驶条件车辆基地的工艺设计方案研究

张大吉

（成都轨道交通集团有限公司，四川 成都 610096）

0 引言

全自动运行系统是新一代城市轨道交通系统，目前全自动运行技术在国内外各大城市轨道交通项目中大量使用。同时，线路工程考虑到该项目技术和经济特点采取了预留措施，待后期进行全自动运行系统升级改造，相对应工程中的轨道交通车辆基地也就存在自动化场段设备设施一次性实施和部分设备设施预留后期改造的不同情况。

在成都轨道交通线网中，轨道交通9 号线一期、13号线一期、27 号线一期和30 号线一期为全自动运行线路，车辆基地按照自动化场段进行设计和建设。5号线、17 号线一期、18 号线三期、19 号线二期车辆基地按照预留全自动运行土建条件进行设计和建设。后续建设工程中还会有预留自动驾驶技术条件项目。通过对已建和在建项目进行调研和研究分析，存在建设标准不统一、预留措施不到位、改造对既有运营影响较大等问题。因此，对成都轨道交通线网中预留全自动运行土建条件设计的车辆基地进行系统研究和设计评估，总结、拓展预留全自动化车辆基地的设计理念和标准，能在项目建设初期就充分考虑和减少后期改造设备设施对运营使用的影响，清晰明确先期建设内容和后期预留改造的设备设施相关技术要求，显得尤为重要[1]。

下面通过分析预留全自动车辆基地的特点及技术要求，结合对成都地铁5 号线车辆基地项目进行改造的方案研究，提出预留全自动运行条件车辆基地的先期建设工程内容和后期预留改造的设备设施相关技术要求。

1 预留全自动车辆基地特点及技术要求

预留全自动运行条件车辆基地通常是在初期或者开通期按照常规非ATC（(Automatic Train Control）模式场段实施，后期进行ATC 模式升级改造，实现车辆基地全自动驾驶条件。因此,结合全自动运行场段相关技术要求，分析车辆基地先期建设使用和预留后期改造的设备设施。

预留全自动运行条件车辆基地与常规车辆基地的差别主要体现在场段内停车线、牵出线、洗车线长度、对应线路的单体库房长度、线路上列车的安全防护距离、库内外的防护分区、运用库内检修地道、检查坑、围蔽栅栏的设置、场段内线路末端车挡形式、车辆驾驶模式及区域信号控制方式、车辆洗车模式、信号轨旁设施、改造前后的运营管理模式等。预留全自动运行车辆基地的相关设备设施的要求，包含以下几个方面：

1.1 车场各股道分区

第一，车辆基地总图布置和功能分区，按照全自动运行区域、非全自动运行区域、信号转换区域、其他生产办公区做好总图规划和前期预留。车辆基地股道按照全自动运行条件功能分区设置，出入段线、停车列检线、洗车线等运用股道及其咽喉区设置在自动运行区，吹扫线、静调线、定修线、临修线、大架修线、镟轮线、调机停放线等检修股道及其咽喉区和工程车停放线、材料线等正线综合维修使用股道设置在人工驾驶区；牵出线根据不同的功能确定划分区域。第二，周月检线可考虑与停车列检线合设在运用库，设在自动运行区，保证运用车检修后上线作业。周月检线设置在人工驾驶区时，也需满足列车回段可直接进入周月检库，不影响车辆基地的运营效率。第三，工程车停放线设置在人工驾驶区，但考虑到工程车有方便快捷进出段的要求，需保证工程车停放线与出入段线直接连通，后期工程车进出段采用RM（限速人工驾驶）模式信号降级运行。第四，牵出线兼转换轨时设置在人工驾驶区。第五，试车线考虑到线路调试及人员作业需求，纳入人工驾驶区进行管理[2]。

1.2 运用库内各股道要求

第一，停车列检线长度。股道长度需考虑车辆检修工艺需求和信号的安全防护要求。一般要求A、B端车辆的安全间距不小于20m，B 端车辆端部距离线路终点车挡的安全距离不小于15m。整个库长比常规停车库增加约20～30m。第二，停车库宽度要求。库宽需考虑停车线的线间距和每跨停车线数量，还应考虑库内线路间的防护围蔽安装空间。第三，周月检库线长度要求。线路长度需满足车辆检修工艺需求和信号安全防护需求。周月检库列车尾部车钩至车挡的距离为15～20m。一线两列位时，周月检库列车车钩之间的距离为12～25m。因此，周月检库库长较常规库房长度增加约5～10m。第四，车辆基地停车列检库内所有股道均设检查坑和蹬车平台。第五，考虑车挡安装距离。库尾端车挡建议采用立臂式液压缓冲式车挡。第六，后期物理隔离围栏不影响消防设施分区使用及分区生产用水用电需求。

1.3 车辆基地与正线控制权接口、转换轨

基地内自动运行区控制权由段、场DCC（Depot Control Center）负责，正线运行控制权由OCC（Operating Control Center）负责。在该种情况下，与常规车辆基地一样，在出入段线车辆基地咽喉道岔处设置一度停车位，负责正线和车辆基地的调度权交接。

进场段信号机至正线入口信号机间线路兼作信号转换轨，满足一列车长度加60m 要求。列车在转换轨上完成轮径校准、列车定位筛选、车地通信等作业。

1.4 分区隔离设施

第一，按照安全运行要求，在轨行区外侧设置隔离栅栏，防止人员随意进入轨行区。还要在车辆基地内全自动驾驶区域和人工驾驶区域之间、各个自动驾驶分区间预留设置隔离栅栏及门禁等。停车库一般按不大于两股道一个安全分区进行设置，库宽预留隔离设施后期安装条件。周月检库设置在全自动驾驶区时，按照一股道一个分区进行设置，并考虑隔离设施后期安装的条件。咽喉区上下行分区，可在入段线群和出段线群之间，预留隔离设施后期安装条件。牵出线兼信号转换区时，设置为一个自动驾驶防护分区，预留隔离设施后期安装条件。

第二，在停车库的库前坪过道位置和库内中间通道位置预留加设活动围蔽及门禁系统的条件。

1.5 地下走廊通道设施

预留后期至自动化区域的通道设施。运用库内各分区之间通过两列车之间的地下走廊通道可将各个分区联系起来，通向每个分区设置一个楼梯。地下通道需考虑后期维护问题，建议土建设施一次性实施，并考虑通风、照明、排水等问题。通道设计考虑足够的净宽、净高，除去管线安装空间，净高2m 以上。

1.6 洗车机库设备设施及其他

考虑到全自动运行的地铁车辆基地内洗车机库划定为全自动驾驶区，预留全自动运行条件车辆基地洗车机能升级实现对列车自动清洗的功能，同时预留与信号系统的联动控制接口。

2 预留全自动车辆基地远期改造方案

以成都地铁5 号线车辆基地改造条件为例说明如下。

其一，成都地铁5 号线预留ATO 全自动运行车辆基地运行，自动化区域与非自动化区域未隔离，库外需增设隔离栅栏、栅栏门及轨旁人员作业防护开关（SPKS 开关）。

其二，停车列检库前期未进行自动化分区隔离，后期改造需在库内增设栅栏进行自动化分区。库前平交道增设自动伸缩门或道闸配套SPKS 与FAS（火灾自动报警系统）联锁。

其三，下穿通道进入自动化分区需设置栅栏门及SPKS 开关（见图1）。

图1 增设栅栏门示意图（单位：mm）

其四，对洗车机进行改造，按照全自动运行升级软件系统。洗车机应具有如下功能。

功能一：洗车线纳入自动化驾驶区，洗车机进行功能升级，相关控制接口纳入信号系统管控，可实现列车自动洗车功能。洗车机库由洗车机库和控制室组成，根据洗车流程，洗车机库内一般设有预湿、预冷工位，列车端面冲洗工位，列车侧面初刷洗工位，列车侧面次刷洗工位，初冲洗工位，列车侧面精刷洗工位，终冲洗工位。洗车线及其牵出线根据信号安全防护要求考虑线路有效长度。

功能二：洗车机是用于对地铁列车外表面实施自动洗车作业的专用设备。洗车机应具有但不仅限于如下主要功能：具备完成车身两侧（包括车门、窗玻璃、侧顶圆弧面）的洗刷及车端面（包括端面肩部）的高压水冲洗工作功能；具备选择是否端面冲洗的功能，应实现能根据自动识别系统自动选择端洗模式，同时也可手动输入车号自动选择端洗模式进行清洗。

功能三：洗车机要同时满足常规有人驾驶的洗车工况和无人驾驶时的洗车工况要求。洗车机与场段信号等系统有完整的通信接口，信号系统在洗车过程中控制列车的启停止，洗车机控制系统通过与信号系统的通信来实现洗车机在无人操作情况下的自动洗车作业。

其四，既有综合自动化管理系统升级改造。

成都地铁5 号线车辆基地原配套的综合自动化管理系统（MIDAS）是按照普通人工驾驶模式设计，需进行升级改造，与信号、综合监控等系统重新对接接口。

其五，信号系统配套方案。

成都地铁5 号线车辆基地信号系统在既有系统基础上，通过增加和调整轨旁设备布置，实现车辆基地行车自动化功能，达到车辆基地自动化等级要求。

3 预留全自动车辆基地相关要求

第一，车辆基地总图布置和功能分区，按照全自动运行区域、人工驾驶区域和信号转换轨设置做好前期预留。双周、三月检线宜与停车列检线合设于运用库内，设置在自动运行区，保证运用车检修后上线作业。双周、三月检线位于人工驾驶区时，需满足列车回段可直接进入双周、三月检库，不影响车辆基地的运营效率。第二，全自动运行区域预留后期增设隔离设施条件，预留后期至自动化区域的通道设施。区域内线路长度应满足全自动化要求。第三，洗车机预留与信号联动系统的控制接口。第四，停车列检库（棚），其要求内容如下。一是停车列检库区域需要尽可能分成多个小区域，通常为2 股道或3 股道设置一个分区，分区之间通过两列车之间的中间通道处贯通全库的地下走廊可将各个分区联系起来。二是停车列检线按1 线2 列位布置，列车对位停车后，以车端的位置为基准，第一列位距第二列位之间的距离不小于20m；第二列位距离车挡之间的距离不小于15m。三是停车列检线之间如预留设有防护围栏，车体与围栏之间的距离宜按地铁设计规范中“车体与侧墙之间的通道宽度”计算。四是库内洗手池、用电插座、物理隔离、车挡等预留后期改造增设条件。五是库内各分区之间预留隔离设施后期安装条件。周月检库划分全自动驾驶区，宜按照1 股道一个安全分区进行设置，预留隔离设施后期安装条件。六是在停车列检库库前平过道和中间横向通道预留加设门禁系统条件。七是库内宜设置100% 的检查坑。第五，洗车机棚。洗车机棚布置于预留全自动运行条件区域。洗车机可升级实现对车辆的自动清洗功能。第六，牵出线：若自动运行区和人工驾驶区之间的转换轨设置在牵出线上，则牵出线有效长为列车长+60m；牵出线上不设转换轨时，牵出线有效长度较原设计标准再增加5m 设置。转换轨登车梯预留设置。第七，联络线：若自动运行区和人工驾驶区之间的转换轨设置在联络线上，则该联络线的有效长为列车长+60m。第八，地下通道的预留。为便于作业人员进入相应的防护分区作业，需在库内设置下穿地道或天桥，在每一个防护分区设置出口。地下通道重点考虑后期维护问题，建议土建设施一次性实施，并考虑通风、照明、排水等问题。通道设计考虑足够的净宽、净高，除去管线安装空间，净高2.3m 以上，净宽2.2m。一是需考虑地下通道通风、防水及排水、日常照明和应急照明设施。照明与风管宜综合排布。二是需考虑通道内地面防滑。三是需考虑通道内股道标识、紧急疏散出入口标识等。四是地下通道出入口宜设计为通透式门，并安装闭门器，在开门处设视频监控，下通道楼梯两侧设扶手。五是通道出入口宜设置在运转楼内。如在库外时，出入口宜做大，地面考虑防滑，并防飘雨设计。六是地下通道在和库内地面管沟标高冲突位置，困难情况下（优先平直），可局部采用台阶下沉并设置斜坡。第九，其他。其一，考虑先期运用库全自动运行区内照明远程控制功能及牵引供电的远程控制。其二，咽喉区应结合供电分区进行分区划分，预留隔离设施后期安装条件。咽喉区上下行分区，宜在出场线和入场线之间设置，预留隔离设施后期安装条件。牵出线兼设信号转换区，设置为一个自动驾驶防护分区，预留隔离设施后期安装条件[3]。

4 结论

预留全自动运行条件车辆基地改造工程需做到保障场段作业顺畅、节约投资，尽量减少废弃工程，改扩建后的车辆基地满足全自动无人驾驶功能及信号系统要求，改造过程应避免对既有场段运营和收发车影响，不能中断线路运营。此次通过分析预留全自动车辆基地的特点及技术要求，与既有车辆基地升级改造的方案研究，形成统一的预留全自动化车辆基地的建设标准，明确了先期建设和预留改造的工程内容，同时在后期项目中可以通过建设和运营使用不断反馈和完善相关要求，以更好地指导后续工程建设。