曹啟濱，高伯翰

（1.北京市地鐵運(yùn)營有限公司，北京 100044；2.交控科技股份有限公司，北京 100070）

當(dāng)前全國軌道交通領(lǐng)域新興技術(shù)快速發(fā)展，全自動(dòng)運(yùn)行（Fully Automatic Operation，F(xiàn)AO）系統(tǒng)逐步成為行業(yè)熱點(diǎn)和發(fā)展主流。FAO通常是以信號(hào)系統(tǒng)為核心的綜合聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制大系統(tǒng)，一方面是將傳統(tǒng)的人工駕駛迭代為“設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)駕車”，直接減少了司乘人員的參與度和勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)列車喚醒自檢、自動(dòng)收發(fā)車、清客、自動(dòng)處置故障等十分龐大的功能，已然大幅度打破了傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)以列車位置防護(hù)為重心的設(shè)計(jì)思路框架，需要從軌道交通線路全局安全可靠的高度總體統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，并應(yīng)全場景全功能全要素地對(duì)接運(yùn)營單位的運(yùn)營管理體系，實(shí)現(xiàn)新建線路設(shè)計(jì)與投運(yùn)的深度匹配吻合。

全自動(dòng)新技術(shù)變化大，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的穩(wěn)定落地，一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是在新建線路的工程設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)把控好“建、運(yùn)”對(duì)接。下面圍繞信號(hào)專業(yè)，從運(yùn)營管理角度，闡述全自動(dòng)運(yùn)行新技術(shù)落地中，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)的關(guān)鍵要點(diǎn)。

1 FAO系統(tǒng)的主要特點(diǎn)分析

FAO系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)有兩個(gè)方面，集中在駕駛層面和聯(lián)動(dòng)場景層面。

第一，傳統(tǒng)CBTC-ATO信號(hào)系統(tǒng)，列控防護(hù)建立在傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)本身的行車安全角度，以列車位置安全防護(hù)為根本、以列車高效追蹤為目標(biāo)，屬于“狹義”的行車安全。自動(dòng)駕駛ATO旨在降低司機(jī)人工牽引-制動(dòng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。行車安全中的瞭望、異常情況的處置仍需要人工操作，信號(hào)系統(tǒng)并非全要素防護(hù)覆蓋。FAO系統(tǒng)替代了司機(jī)的人工駕駛動(dòng)作，瞭望及故障處置，對(duì)司機(jī)的替代程度更加深入，系統(tǒng)判斷與處置的介入度和覆蓋度大幅提升。例如，列車自動(dòng)喚醒、自動(dòng)出入庫、自動(dòng)清客、站臺(tái)門自動(dòng)對(duì)位隔離等功能場景更加豐富。

第二，傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)對(duì)外專業(yè)的聯(lián)動(dòng)功能及接口設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，F(xiàn)AO系統(tǒng)包括車輛、通信、災(zāi)害告警、乘客服務(wù)的功能聯(lián)動(dòng)集成度高，接口專業(yè)的設(shè)計(jì)跨度和集成深度要求明顯提升。如列車區(qū)間迫停、列車及區(qū)間火災(zāi)檢測、臨時(shí)調(diào)整交路的清客服務(wù)等功能，在傳統(tǒng)線路上是由分專業(yè)獨(dú)立完成，各專業(yè)之間少有系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)關(guān)系，需要人工關(guān)聯(lián)相關(guān)處置和決策。全自動(dòng)系統(tǒng)由系統(tǒng)串接了全部功能系統(tǒng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、分析決策和觸發(fā)處置。

結(jié)合以上兩點(diǎn)主要原因，F(xiàn)AO系統(tǒng)信號(hào)專業(yè)的工程設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)必須從功能上、場景上做到統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，信號(hào)專業(yè)作為統(tǒng)領(lǐng)專業(yè)，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)的任務(wù)和職責(zé)要發(fā)生根本性提升。

2 FAO系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中運(yùn)營管理的對(duì)接匹配

軌道交通新技術(shù)的關(guān)鍵是服務(wù)運(yùn)營，提升運(yùn)營管理品質(zhì)。FAO系統(tǒng)目前已然從示范工程發(fā)展成為建設(shè)主流，從小客流邊緣線路逐步成為服務(wù)超大城市主干線路的主推設(shè)計(jì)方案。運(yùn)營管理的對(duì)接是確保該技術(shù)落地的核心環(huán)節(jié)，需要運(yùn)營單位的行車管理、調(diào)度指揮、車站應(yīng)急、列車駕駛等功能制定適應(yīng)全自動(dòng)的管理規(guī)則、崗位設(shè)置、操作規(guī)范并結(jié)合技術(shù)聯(lián)絡(luò)共同配合實(shí)施。

2.1 行車運(yùn)輸方面

運(yùn)營單位結(jié)合FAO系統(tǒng)工程實(shí)際、線路特點(diǎn)、客流預(yù)期、接駁站位等行車及客運(yùn)特點(diǎn)，編制設(shè)計(jì)出接受全自動(dòng)線路運(yùn)營的管理人員構(gòu)架與操作人員構(gòu)架。

重新定義或修編乘務(wù)員（司機(jī)）、綜控員、站務(wù)員、調(diào)度員的職責(zé)，確保行車運(yùn)輸?shù)闹笓]監(jiān)控到位、指令的傳達(dá)執(zhí)行無疏漏的組織體系。

設(shè)計(jì)單位和各專業(yè)供貨集成單位根據(jù)運(yùn)營單位管理規(guī)則，配置中心調(diào)度的顯示操作界面、告警菜單、監(jiān)控內(nèi)容，規(guī)劃調(diào)度指令的發(fā)布反饋路徑；布局車站綜控室、監(jiān)察廳的設(shè)備方案、顯示操作設(shè)備等；根據(jù)綜控員、站務(wù)員、監(jiān)察廳人員的分布職責(zé)，配置信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、站臺(tái)門及車輛遠(yuǎn)程顯示及操作手段；布置乘務(wù)人員車上操作系統(tǒng)，既符合有人駕駛的安全操作，又滿足以全自動(dòng)投入為主模式下的無人監(jiān)控條件自動(dòng)運(yùn)行。

傳統(tǒng)線路的運(yùn)營管理是自上而下的指揮體系，調(diào)度員指揮車站和司機(jī)，主要由司機(jī)負(fù)責(zé)本車的安全運(yùn)行操作和監(jiān)護(hù)，現(xiàn)場情況反饋調(diào)度員決策；全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，現(xiàn)場發(fā)生的情況、故障主要由系統(tǒng)自動(dòng)告警、自動(dòng)處置，并上傳告知調(diào)度員，必要時(shí)由調(diào)度員遠(yuǎn)程決策和干預(yù)，執(zhí)行層和決策層上移至控制中心調(diào)度員。因此必須考慮到調(diào)度員遠(yuǎn)程掌控和接管時(shí)，全面及時(shí)，充分準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場情況，通過視頻、故障檢測、異常場景推送等環(huán)節(jié)統(tǒng)籌現(xiàn)場信息，并用于研判和權(quán)威決策的下達(dá)。

在功能設(shè)計(jì)中，比較典型的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)案例就是“車輛調(diào)”界面。傳統(tǒng)線路的車輛駕駛掌控在乘務(wù)員手中，運(yùn)營線上涉及車輛異常情況，均有乘務(wù)員現(xiàn)場處置，調(diào)度員遠(yuǎn)程了解事件情況及進(jìn)展，根據(jù)列車特殊情況、故障處置進(jìn)展預(yù)估可能延誤程度，預(yù)判影響范圍并調(diào)整臨近列車的運(yùn)行狀態(tài)，盡力減少故障點(diǎn)或異常情況對(duì)全線路的服務(wù)影響，控制中心調(diào)度員較少參與車輛狀態(tài)的遠(yuǎn)程觀察和干預(yù)。FAO系統(tǒng)降低了本地現(xiàn)場乘務(wù)員干預(yù)程度，將車輛狀態(tài)信息、故障應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)程上移至控制中心供調(diào)度員研判處置，增加了“車輛調(diào)”顯示和操作界面，要求中心調(diào)度員遠(yuǎn)程關(guān)注列車異常及故障，并決策干預(yù)和處置。一是要求設(shè)計(jì)車輛狀態(tài)的遠(yuǎn)程顯示界面；二是具備車輛關(guān)鍵部位，如牽引、制動(dòng)、車門、廣播、空調(diào)等關(guān)鍵部件的遠(yuǎn)程復(fù)位、重啟命令等，實(shí)現(xiàn)列車的控令遠(yuǎn)程遙控；三是需要調(diào)度員在行車組織、運(yùn)輸管理的同時(shí)，能夠清晰靈活的處置車輛的異常問題，包括技術(shù)分析決策在內(nèi)的應(yīng)對(duì)，是對(duì)調(diào)度員行車指揮決策能力一大提升。在“車輛調(diào)”功能設(shè)計(jì)上，是無先例的新事物，統(tǒng)籌考慮技術(shù)落地、管理對(duì)接，實(shí)現(xiàn)綜合施策平穩(wěn)銜接。

在正線車站、段場的全自動(dòng)運(yùn)營區(qū)域設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別重視考慮“無人作業(yè)區(qū)域”的“無人”管理，一方面做好無人的管理手段落地，同時(shí)在搶修過程中必須有人員進(jìn)入的區(qū)域，一定設(shè)計(jì)明顯安全可靠的技術(shù)防范措施，包括但不局限于區(qū)間緊急關(guān)閉、遠(yuǎn)程緊急停車等人員防護(hù)開關(guān)，防止無人列車對(duì)作業(yè)人員的危害發(fā)生，做到技防與管理的無縫嵌套設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員的安全防護(hù)，是系統(tǒng)自身安全的最重要的安全體現(xiàn)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)備及維保方面

傳統(tǒng)的軌道交通按照專業(yè)劃分維保職責(zé)，專業(yè)之間割裂明顯，跨專業(yè)的接口主要是電氣硬件節(jié)點(diǎn)，傳遞信息簡單且有限。FAO系統(tǒng)包括了車輛故障診斷、遠(yuǎn)程重啟合閘、現(xiàn)場視頻同傳、廣播視頻推送聯(lián)動(dòng)、火災(zāi)告警及處置聯(lián)動(dòng)等大量的硬件接口和軟件聯(lián)動(dòng)場景，無法按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分做明確切割，生硬的切割職責(zé)將會(huì)帶來更多接口失管失效。

打破傳統(tǒng)專業(yè)的割裂，實(shí)現(xiàn)電務(wù)綜合維保，是解決問題的關(guān)鍵思路。運(yùn)營單位可將涉及全自動(dòng)運(yùn)行的信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、電力、機(jī)電站臺(tái)門、防災(zāi)告警及車輛的維修維保業(yè)務(wù)納入到專業(yè)分公司（車間）。統(tǒng)籌各專業(yè)力量，集體維修，減少跨單位、跨部門的切分，是駕馭全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的維?；A(chǔ)。

FAO系統(tǒng)中，也要同步考慮系統(tǒng)功能失效的影響，并落實(shí)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。當(dāng)發(fā)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行的信號(hào)系統(tǒng)故障、車地傳輸中斷、車載ATP故障、聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)接口異常時(shí)，將無法接收到遠(yuǎn)程控制指令并執(zhí)行指令，必要時(shí)需要司機(jī)的人工介入值乘，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的模式可靠轉(zhuǎn)換、人工可靠銜接，著重要分析場景的連貫性和人工介入的可達(dá)性。在車輛設(shè)計(jì)中，同步考慮列車遠(yuǎn)程接收控制命令的可達(dá)性，車輛大部件故障“機(jī)破”時(shí)人工救援的可行性，避免主系統(tǒng)、主功能異常后直接停運(yùn)、長時(shí)間中斷服務(wù)而無法恢復(fù)的局面。

FAO是傳統(tǒng)ATO、DTO、UTO功能的進(jìn)一步系統(tǒng)提升，增強(qiáng)了故障遠(yuǎn)程應(yīng)對(duì)及處置，但系統(tǒng)失靈時(shí)，留給司機(jī)介入的處置內(nèi)容是自動(dòng)化系統(tǒng)無力可達(dá)、無力滿足的交叉故障、深度故障及疊加失效，并已然對(duì)行車秩序帶來明顯困擾后交由人工接手應(yīng)對(duì)。因此對(duì)乘務(wù)員司機(jī)的崗位職責(zé)、處置能力要求陡升，乘務(wù)員司機(jī)將主要承接疑難故障應(yīng)對(duì)。在系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)時(shí)，建議在故障提示、車輛信號(hào)及接口專業(yè)狀態(tài)提示等信息方面進(jìn)一步征求經(jīng)驗(yàn)豐富乘務(wù)員的操作需求和意見，開發(fā)顯示、提示豐富的界面提示狀態(tài)，并在車站、調(diào)度顯示界面開發(fā)盡可能及時(shí)、準(zhǔn)確、豐富的提示列表，以增進(jìn)乘務(wù)員、調(diào)度員應(yīng)對(duì)的直觀性、可達(dá)性、可視性。

在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中，要考慮運(yùn)維基地的設(shè)置方案，將故障報(bào)修、故障告警、維修管理的信息化平臺(tái)整合，如行車監(jiān)控ATS、維護(hù)支持系統(tǒng)、故障診斷及專家會(huì)商等系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目內(nèi)及未來預(yù)開發(fā)的平臺(tái)資源合理布局在正線車站、段場的作業(yè)室內(nèi)，為搭建整體維保做足準(zhǔn)備。

2.3 系統(tǒng)可靠度指標(biāo)方面

設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)是約定設(shè)備系統(tǒng)具體功能和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵溝通交底機(jī)會(huì)。在全自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)，運(yùn)營單位統(tǒng)籌行車運(yùn)輸、維保維護(hù)的各相關(guān)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格把控大系統(tǒng)平臺(tái)的整體安全性、穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)線路的專業(yè)是嚴(yán)格劃分，信號(hào)系統(tǒng)也將主要精力集中在本系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠和維護(hù)便捷上，對(duì)接口及協(xié)同聯(lián)動(dòng)的關(guān)注度較淺。全自動(dòng)是一套聯(lián)動(dòng)大平臺(tái)，任何分支子系統(tǒng)、接口部件的失效失靈或接口不匹配，都不僅僅是單一專業(yè)設(shè)備自身的問題點(diǎn)，而有可能對(duì)全平臺(tái)運(yùn)行帶來安全隱患和服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。例如列車遠(yuǎn)程復(fù)位的控制單元和執(zhí)行單元、站臺(tái)門夾人夾物激光探測等都是為實(shí)現(xiàn)FAO而新建子系統(tǒng)，又是關(guān)乎安全行車全局的風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中對(duì)接口的匹配、跨專業(yè)供貨商的技術(shù)約定應(yīng)特別提及，并且應(yīng)充分考慮和評(píng)估除信號(hào)系統(tǒng)外，系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)其他專業(yè)的安全可靠性影響。

3 FAO系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中應(yīng)考慮的開通籌備因素

全自動(dòng)運(yùn)行的大系統(tǒng)，其開通籌備過程比傳統(tǒng)的獨(dú)立專業(yè)的系統(tǒng)工作量成幾何數(shù)增加，存在調(diào)試過程長、調(diào)試場景多、調(diào)試資源耗費(fèi)多、聯(lián)動(dòng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)量繁雜的現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)。因此全自動(dòng)線路一定要充分考慮線路開通的實(shí)際情況和可能的劃分階段開通的情形，結(jié)合既有線路開通的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段做好預(yù)留預(yù)判，便于后續(xù)工籌。

3.1 新線一次性全功能開通準(zhǔn)備

新建線路全線一次性全功能開通，在開通前沒有投運(yùn)載客，不存在邊調(diào)試邊運(yùn)營的階段。因此調(diào)試靈活、試驗(yàn)方便，無需考慮運(yùn)營影響，是最方便的籌備方式。具備該種開通條件的線路，要抓緊籌備時(shí)期，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中宜重點(diǎn)夯實(shí)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)功能，對(duì)降級(jí)系統(tǒng)完成基本測試，在建設(shè)交付階段將完善的全自動(dòng)系統(tǒng)一次性投入。在開通運(yùn)營初期，實(shí)現(xiàn)有人監(jiān)控但不介入干預(yù)的全自動(dòng)運(yùn)行，充分實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)功能，在初期有異常情況或出現(xiàn)性能不穩(wěn)定情況時(shí)，由乘務(wù)員及時(shí)應(yīng)對(duì)。

3.2 功能降級(jí)開通、逐步完善的線路開通籌備

軌道交通建設(shè)周期長、投資巨大，特別是特大城市的客流需求量大。為盡快保證城市服務(wù)，盡早為市民提供運(yùn)輸服務(wù)功能，軌道交通線路往往不能實(shí)現(xiàn)全功能一次性調(diào)試完成、全功能開通，需要在保證安全運(yùn)營的條件下，降級(jí)開通并邊運(yùn)營邊調(diào)試完善。

在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)，要著重對(duì)CBTC普通級(jí)別開通，人工駕駛的操作控制系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)，各系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的功能系統(tǒng)完善設(shè)計(jì)，補(bǔ)強(qiáng)次級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)安全可靠開通。同時(shí)宜結(jié)合全自動(dòng)交付時(shí)段，對(duì)降級(jí)系統(tǒng)宜采用“夠用、不浪費(fèi)”的原則，保證功能可靠又要避免降級(jí)系統(tǒng)的過度建設(shè)、過度投資，對(duì)于綜控室、司機(jī)操作臺(tái)等部位避免出現(xiàn)短時(shí)使用，長久廢棄的投資浪費(fèi)。

邊運(yùn)營邊調(diào)試，存在著互相干擾，安全運(yùn)營與建設(shè)進(jìn)度的矛盾，如必須分級(jí)別投運(yùn)時(shí)，在設(shè)計(jì)階段還要考慮備足子系統(tǒng)調(diào)試倒切裝置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營與調(diào)試的硬/軟件便捷切割，為投運(yùn)后的工程建設(shè)調(diào)試提供預(yù)留便捷。

3.3 延長線分段開通（含互聯(lián)互通）

受制于城市規(guī)劃、土建及一體化開發(fā)等多方面影響，軌道線路存在分段開通或既有線再延伸貫通的實(shí)際籌備情況。在傳統(tǒng)線路上，信號(hào)系統(tǒng)的延長貫通都是既有線調(diào)試的難點(diǎn)，平衡既有運(yùn)營與新建調(diào)試的難度較高。在全自動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，宜充分利用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境盡可能搭建完整的仿真平臺(tái)，復(fù)現(xiàn)既有線路及新建線路控制數(shù)據(jù)及功能，減少在載客線路上線調(diào)試、修動(dòng)既有設(shè)備安全控制數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。

目前北京等城市，推行了互聯(lián)互通的設(shè)計(jì)方案，一條線路的列車可以跨越到另一條線路載客運(yùn)輸，本線路也可以由非本線路的列車參與運(yùn)輸服務(wù)。兩條線路的車輛、信號(hào)及相關(guān)專業(yè)均由不同廠家提供，實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營的互聯(lián)互通，可以實(shí)現(xiàn)車輛資源充分利用、便于調(diào)配，打破了傳統(tǒng)線路一線一系統(tǒng)的封閉體系。該種新系統(tǒng)在全自動(dòng)設(shè)計(jì)階段，力求雙線操作的一致性、調(diào)試的一致性、全功能投運(yùn)的一致性，盡可能弱化差異配置，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的運(yùn)營操作無縫銜接。

4 結(jié)論

全自動(dòng)運(yùn)行目前仍是軌道交通行業(yè)的新興事物，建設(shè)、運(yùn)營及各參加單位都在高度關(guān)注新技術(shù)的落地實(shí)施和應(yīng)用水平。為了更好地促進(jìn)新業(yè)務(wù)新技術(shù)的準(zhǔn)確可靠服務(wù)，建設(shè)中、設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)全面深入會(huì)同運(yùn)營單位進(jìn)行充分交底溝通，并做好不斷發(fā)展完善迭代升級(jí)的準(zhǔn)備，運(yùn)營單位也要制定切實(shí)的運(yùn)管規(guī)則來迎接新技術(shù)的落地見效。