特别报道/ Special report
现状及展望
文/汪小勇
作者简介：汪小勇，卡斯柯信号有限公司城轨系统集成总监
城市轨道交通控制目前城市轨道交通在城市建设和发展中所起的作用越来越大，公众对轨道交通安全、效率和成本也提出了更高 的要求。城市轨道交通的现实情况是：旧线装备水平普遍不高，新线尽管在控制水平方面有所提高，但系统集 成化和智能化程度仍然不够，运行过程中仍需大量人工参与，安全、效率及成本均有进一步提升的空间。从全 球范围内看，为提升安全和效率并降低运维成本，无论是新线建设还是旧线更新改造均已开始采用全自动运行 系统。 全自动运行系统发展繊
全自动运行技术始于小运量的乘客自动运输系统(APM)，起初仅为园区或大学内部的交通之用，后 来慢慢进入公共运输系统，发展过程也是由小运量胶 轮线路开始，逐步进入大运量的线路，目前己成为建 设和更新改造的首选解决方案。
1967年，英国伦敦在全球第一次将AT0(列车自动运行) 系统应用于维多利亚线，司机只需启动列车，区间的 全程运行由系统自动控制完成，很大程度上列车运行 已实现了自动化，现在这一模式已成为城市轨道交通 的基本运行模式。 1981年2月，日本神户港湾人工岛线以全自动运行模 式投用，这是全球第一次采用全自动运行的公共轨道 交通线路，其后的1983年4月法国北部城市里尔投用 了全自动运行模式，这一时期全自动运行基本用于小 运量线路，线路长度约10公里，轮轨类型均为胶轮，车辆的制动性能优于钢轮钢轨线路，日均几千人次的 客流量。但对于里尔全自动运行项目而言，其意义在 于研发了一套VAL系统，使得后来欧美的很多项目能 便捷地完成全自动运行系统的实施。到了 90年代，全 自动运行系统开始应用于中等运量的线路，如巴黎地 铁14号线等，人均客流也已经撕1万左右。
20世纪后，一大批大运量的新线建设开始采用全自动 20运行系统，钢轮钢轨的项目增多，既有线全自动运行 的改造也很成功，典型的案例如2009年纽伦堡的U2 线和2012年巴黎1号线。这一时期全自动运行线路特 征由小运量过渡到了大运量，如新加坡的东北线日均 客流己近40多万，而上海地铁10号线和巴黎地铁1号线的日均客流更是达到了 100多万。
除了新线建设外，据UITP统计，截止2018年3月，全球采用全自动运行的项目己达到1万公里，在建成 的城市轨道交通线路中占比为7%，而绝大部分都是近 几年完成的，这几乎相当于城市轨道交通传统系统最 初150年的发展总和。
除了新线建设采用全自动运行模式外，欧美还有很 多城市在考虑或正在将既有传统地铁改造建成全自 动运行模式，后续欧洲还有6条线计划改造升级成“无 人驾驶”，包括哥拉斯哥的G线、伦敦的多克兰线、里昂的LA和L B线、马赛的L1和L2线、巴黎4号线、维也纳U5线。而根据目前各线路的预期采用系统的 统计情况，未来5年新建全自动运行系统在城市轨 道交通中的占比将达到32%左右，总体上全球全自 动运行系统的占比将会超过10%。
全自动运行系统的优势
随着城市轨道交通网络的增大，运营安全与效率倍受 关注，而作为引领轨道交通发展趋势的先进客运交通
Special report / 特别报道
系统，全自动运行系统刚好能满足这些需求，在保证 安全可靠性、增大线路通过能力、提升旅行速度、减 少车辆需求量和定员、降低运营成本等诸多方面都与 城市安全运营和可持续发展的目标一致。
全自动运行系统将运行调度、列车驾驶等工作完全交 由髙度集成、智能化的运行控制安全平台来完成，杜 绝了人为因素带来的安全隐患，比如以上海10号线为 例，在全自动运行系统投用后列车运营由部分人工控 制改变为系统完全控制，克服了人为判断的失误，并 实现了故障情况下自动应对和紧急情
况下的应急处置，避免了人工处置过程中的可能的失误，安全性和可用 性均有所提升；系统建设要求高，特别是对RAMS指标 有更高的标准，故障率大大降低，无故障间隔是之前 AT0运行时的4倍；得益于高度集成和智能控制，使得 车站技术作业时间得以缩短，旅行速度得以提升，在 同等运营服务质量条件下减少上线列车3列，降低了 运维成本；列车准备速度快、再加上车场正线一体化 控制，时刻表生成后很快就能发车，应对突发客流时 可灵活增加上线列车；可做到运维一体化管理，每公 里配员可以降低，运营效率得以提升。
与有人驾驶相比，全自动运行的优势：
•避免了司机误判断、误操作引发的安全问题；提高 了旅行速度，增加了运能，可缓解大客流引起拥挤所 引发的安全问题；屏蔽门与车门的对位控制，有效避 免间隙夹人事件的发生。
•更灵活的运营，更具应对突发客流的能力。控制中 心直接控制列车，从下达唤醒命令到出库仅需5~10 分钟，远远快于有人驾驶线路，可快速增加上线列车
•更髙的可靠性得以在前期RAM设计中实现，保证了 设备的稳定性；列车出库前完善的自检查工作避免了 列车带病上线；一体化监测服务平台对设备的在线监 测可提前发现故障隐患及时进行维护。
•对信号、车辆、通信等关键系统进行了冗余设计，提高了系统的可用性，并对可能发生的故障情况进行纠错、容错设计，如紧急运行模式（蠕动），停站精 度调整（跳跃）
•利用先进的数据收集处理技术和完善的实时监测手 段，能适时进行预防性维护保持设备在良好状态，及 时进行纠正性维护使设备故障很快恢复，提升了系统 的可维护性。
城市轨道交通是大运量乃至特大运量的公共交通系 统，由车辆、信号、供电、轨道、综合监控等多个专 业组成，还包括了大量的运营服务设施。全自动运行 系统不仅需要考虑运行控制问题，还考虑了与乘客服 务相关的问题，如乘客行为对交通带来的影响及其相 关的应对，保证了正常工况下的运行控制和乘客服务 自动化之外，还需要具备在故障情况及紧急情况的自 动恢复能力。
全自动运行系统的絲
城市轨道交通运行控制经历了“人工时代”、“机械 时代”、“继电时代”，进入了现在的“信息化时代”，并最终会进入“AI (人工智能）时代”，目前的全自 动运行作为提高城市轨道交通自动化水平的一个阶 段，和人工智能时代有着承上启下的作用。
目前全自动运行中的最髙等级UT◦除了可以自动管理 列车的日常运行外，还可以根据预设场景在故障情况 下进行自动应对。随着数据挖掘、神经网络、云计算 和多传感器融合感知技术的发展，具有初级人工智能 的全自动运行系统将会大大改变目前应用的瓶颈，在 主动感知的基础上，目前基于预设场景的固定逻辑控 制的系统将逐步向基于知识和经验自学习的系统过渡。
系统控制的智能化程度将进一步提升，系统将向感知、决策、执行一体化演进，如基于运能和运量匹配的运 行计划调整的智能调度系统、基于灵活运营需求的高 效列车自主控制系统、列车主动安全防护系统、基于 设备可用状态和乘客舒适度要求的一体化环境保障系 统等，这些系统最终会进一步提升城市轨道交通的全 自动运行等级，引领城市交通进入智能化时代。■
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