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近日，RT《轨道交通》记者采访了广州地铁集团运营事业总部总经理朱士友，就广州地铁全自动运行方面的应用情况、经验、思考进行探讨。 APM线（珠江新城旅客自动输送系统）2010年开通运营，是广州地铁目前唯一的一条无人驾驶线路。线路总长3.94公里，有9个车站1个车场。APM线位于广州城市新中轴线下方，独特的地理优势，吸引了大批的游客，客流量逐年不断攀升。目前，APM线的日均客流量约4.9万人次，高峰期部分区段客流满载率超过110%，单日最大客流量8.7万人次。APM线的运营服务时间是7:00～23:30，每天运营时间16.5小时。高峰期行车间隔4分52秒，低峰期行车间隔8分12秒。自投入运营以来，APM线平均每年启动故障工况的次数少于1起，五分钟以上晚点年均低于1次，年度准点率和兑现率均超过99.99%。 RT《轨道交通》：相比普通地铁线路，广州地铁APM线（全自动运行线）有哪些典型的优势、特点？ 朱士友：APM相对于传统的地铁系统具有明显的优势，主要表现在以下六个方面： 1、 安全性高。 1) 减少了人为因素。 2) 实现了运行全过程防护。从城市轨道交通系统潜在事故的角度来说，主要存在碰撞、脱轨、人身伤害、火灾、触电和恶劣天气六大风险，无人驾驶提供了系统加人工的方式进行双重防护。 3) 实现了全区域防护。全自动运行系统扩大了ATP的防护范围，可以对车场自动化区域内列车运行进行ATP防护，可以为正线运营与车辆段车辆运行提供全面风险防控能力。 2、 可靠性高。 全自动运行系统的车辆、信号等关键运行设备均采用冗余技术，减少运行故障，完善的故障自诊断和自愈功能提高了整个系统的可用性和可靠性。 3、 灵活性高。 无人驾驶系统具有按客流自动调整运营策略和列车开行密度的功能，能灵活地适应高峰大客流和低峰客流的运营需要，提高列车满载率。 4、 提升服务质量 1) 可以实现24小时不间断运营。全自动运行摆脱了有人驾驶系统司机配置和周转的制约，不受司乘人员的限制，可以实现全天不间断的运输服务。 2) 运能调整反应快。根据运输需求灵活地调整运营间隔，随时增、减列车，提高系统对突发大客流（大型活动，如演唱会、交易会等）的响应能力。 3) 满足高运能需求。全自动运行系统可以缩短车站的停站时间，实现最小运营间隔小于2分钟，提高运营能力，挖掘地铁运输潜能。 5、优化人力配置。 目前轨道交通人员，特别是司机的劳动强度较高，全自动运行系统就是要将司机从重复作业中解放出来。在系统稳定的情况下，可以取消上线运行列车的驾驶员配置，使操作人员大幅度减少。 6、降低运营成本 全自动运行系统初期建设成本较常规地铁要略高，但因其自动化程度较高，节省了人力、物力及能耗，长期来看，可较大程度的降低运营维护成本，具体如下： 1) 人力成本减少。列车不设驾驶员，配员大幅减少；车场采用自动化，车场服务人员配置减少；车站自动化程度提高，车站服务人员减少；车辆周转率高，配属数相应可以减少，车辆的减少也使维修人员数减少。 2) 车辆配置成本减少。全自动运行系统比常规的有人驾驶系统减少了人为的因素，提高了设备的可靠性，缩短车站的停站时间，提高行车密度和全线的旅行速度，缩短行车间隔，能增加运能，节省在线运营车辆配置数量及其维护成本。 3) 能耗减少。节能减排是城市轨道交通可持续发展的需求，一方面，全自动运行系统的列车有更高的牵引和制动控制精度，从而减少能耗，降低运营成本。另一方面，全自动运行系统可以在单车节能驾驶的基础上进一步实现列车的协同控制，避免集中负载。系统支持灵活的增加和减少列车，调整高峰和平峰时期投入运营的列车数量，实现节能减排。 除此之外，APM线还拥有胶轮导轨系统特有的优势和特点：
RT《轨道交通》：对于全自动运行线路，目前业内比较关注其“安全”、“成本”，广州APM线在这两个方面是如何保证的？应用效果如何？ 朱士友：城市轨道交通已成为市民出行的主要公共交通工具，其安全性也变成普通民众最为关心的话题。根据2017年城市轨道交通列车通信与运行控制国家工程实验室总结发布的《全自动运行系统安全报告》白皮书统计，在轨道交通领域，人为因素是造成运营事故的重要原因。随着轨道交通系统复杂度不断增加、运营压力随着客流不断增大，操作人员由于业务不精或身体因素造成判断失误、错误操作、违章作业时有发生。广州地铁司机队伍的素质行业领先，在2018中国技能大赛——第十届全国交通运输行业“捷安杯”城市轨道交通领域职业技能竞赛全国总决赛，广州地铁“龙之队”列车司机选手力挫群雄，获得较好成绩。尽管取得了不错的成绩，但是广州地铁深刻的认识到由于地铁发展快，人员更迭快，如何确保庞大的司机队伍能够长期稳定持续的高效完成工作，一直都是轨道交通的难题。 APM线属于无人驾驶GOA3等级，不设驾驶员，只设置随车人员，列车的起动、行驶、停站、开关车门、故障降级运行自动完成，减少了人员的介入及操作失误造成的风险；并且，在设备设计时也特别考虑了安全性导向及稳定性，相对于一般地铁车辆，无人驾驶列车设备可靠度较高，列车所使用的部件质量要求也更高，例如无人驾驶列车上使用的轴承等机械类部件一般到达航空级别要求，而电气元件方面如二极管等要求都是特军级别。关键设备均采用了冗余设计，可以进行远程或自动复位/切换，确保系统的安全运行。如ATP信号保护系统、轮胎、导向轮等橡胶类部件均有安全轮，即在轮胎或导向轮严重故障时也不会造成列车倾覆等问题。 广州地铁一直坚持安全第一的理念，把安全作为底线和红线。在确保安全的基础上，广州地铁不断推进企业改革，降低运营成本，把APM线作为广州地铁改革的试验田，从自身运营特点出发，结合国内外先进的无人驾驶系统管理经验，从人力结构、检修规程、节能减排、服务外包等方面全面开展了成本优化，并且在改革优化中首创了“工作任务分析法”、“压力测试法”和“PTP培训法”，打破了专业壁垒，拓展了管理视野，降低了运营成本。APM列车为全进口列车，车辆信号专业设备所需备件基本上是进口件，存在价格昂贵、采购周期长的问题，受制约因素较多，通过国产化、技改，寻找替代品，拓宽采购途径，降低备件采购成本。 RT《轨道交通》：关于远程控制和数据交互方面，目前广州APM线采取了哪些措施？可否分享一下宝贵经验？ 朱士友：远程控制功能，APM比传统地铁更加丰富。包括控制开关车门和屏蔽门、重置列车、列车换向、切换主控车、远程对客室通话、播音、启动或停止列车、重置TRS、I/O、ATP、ATO信号设备、升降旅行止档等。 数据交互功能，包括乘客、列车员与中控实现双向呼叫通话、TC/DB服务器与TRS数据可以互相抓取C/DB、I/O、ATP、ATO分别设置主、备机，双机数据互为冗余备份、列车位置与中控及通讯PIDS交互，以乘客界面显示出来。 APM线是广州第一条全自动运行的公共交通系统， APM系统在设计上大量采用了新系统、新技术、新材料，并在管理模式上第一次提出了车站无人值守的新理念。列车全自动运行，自动停车和开关车门，自动开关站等等，在故障情况下能够实现自动恢复等功能，系统实时监控列车车内外的信息并上传给控制中心，以供调度员决策，替代原来需要司机执行的信息掌握、传达的功能，包括轨行区情况、车内乘客情况、车站站台门间隙情况等，并具备乘客与中心直接联系的功能，极大地降低了工作人员的介入，因此列车不设置专门驾驶室，不设置司机岗位，站台不一定设置站台岗。 RT《轨道交通》：在开放式场景下，全自动运行线路如何做到防碰撞、障碍监测？您对这方面有哪些思考或体验？业内目前有没有实践应用？ 朱士友：在全自动无人驾驶列车线路，防碰撞、障碍检测是后续发展趋势，目前广为运用的是三种方式： 1、普通铁路一直使用的是列车排障前档，利用列车车头底部排障装置来开展线路排障，保证行车； 2、另外一种是机械运动杆装置防撞，其原理是列车高速运行中撞到障碍物后将触发列车车头下方安装的机械行程杆运动，进而触发继电器开关电路，使列车紧急停车，目前该种方式运用在上海10号线（全自动运行线路）； 3、利用多种传感器，摄像头、雷达等技术方式进行障碍物预判及提前试驾紧制，确保列车安全性。 完全开放场景下的无人驾驶系统，从技术层面上，无人汽车领域、无人机领域已经比较成熟，但完全开放式的全自动地铁系统却还未有案例，主要原因是轨道交通列车本身的制动距离较长，一般小汽车时速80公里的情况下，制动距离可以控制在20米左右，地铁列车的制动距离在200米左右，受到弯道等因素影响，超出了探测设备的有效探测距离。在开放式环境中，在一些制动距离较短、速度较慢的线路，可以开展无人驾驶轨道交通的研究和测试。因此建议：1.全自动线路沿线做好围闭，防止异物侵入。2.每天运营前安排人员检查线路情况，发现线路受影响及时处理。 RT《轨道交通》：据了解，国内目前关于全自动运行车辆的标准还比较缺失。您认为这个标准的建立需要哪些条件？我们可以为此做些什么？ 朱士友：目前国内城市轨道交通行业的规范标准都在逐步完善中。近二十年来，我国城市轨道交通的发展状况飞速发展，截止至2018年末，我国内陆共计35个城市开通轨道交通并投入运营，运营线路总长达到5766公里。特别是北京、上海、广州等城市，正在加速新线建设并逐步形成城市轨道交通网络，从根本上解决了城市的公交困难状况。2018年7月1日，交通运输部已发布实施《城市轨道交通运营管理规定》（交通运输部部令2018年第8号）。 目前，国内的北京、上海和广州三个城市的地铁开通了无人自动驾驶线路，无人驾驶线路里程长130多公里。此外，成都、青岛、南宁、南京、苏州、武汉、东莞、郑州、哈尔滨、芜湖等正在建设全自动运行线路。 北京、上海、广州地铁作为全自动运行应用的先行者，有责任承担起行业标准牵头人。广州地铁APM线2010年11月开通运营，至今已经安全稳定运行8年多，积累了丰富的无人驾驶运营管理经验，非常愿意为标准的建立，分享自己的运营管理经验，贡献自己的力量。 RT《轨道交通》：对于全自动运行线路而言，故障列车如何实现无人救援？ 朱士友：无人救援方面我们进行了思考和研究，列车故障尽量做到早发现早退出，防止出现更大故障影响运营。如果列车在运营服务中遇到故障，首先尽量采用“蠕动模式”低速运行到站台进行处理；其次如果仍不能动车，现有的设备条件组织救援列车就必须安排工作人员上车连挂、解编。 如果在设备上实现一列车编组内车辆单元相对独立，某个单元车辆故障的情况下，由远程操作解除故障单元的动力、制动等，由动车变成拖车，由其他单元实现牵引和制动，就能实现列车自救，从而实现无人救援。 RT《轨道交通》：关于故障系统自动复位的问题，贵单位有哪些宝贵经验或思考？ 朱士友：全自动运行系统的车辆、信号等关键运行设备均采用冗余技术，减少了运行故障，完善的故障自诊断和自愈功能，提高了整个系统的可用性和可靠性。例如广州地铁APM线，ATP/ATO/IO及列车车载信号均采用了冗余设置，备机处于特备状态，能够快速自动切换，一般类故障几乎不会对运营造成影响。 只要是设备，都会发生故障，重要的是故障后设备能够自我诊断、自我复位以及尽快恢复运营条件，这方面APM线具有一些优势。当全线ATP故障恢复后，正线列车恢复通信是一件特别困难的工作，需要人工排列进路、人工驾驶列车建立通信，这样操作不仅安全风险大，而且耗时较长，影响较大。APM线系统设置TRS（列车管理中心），全线ATP主备机故障自动重启恢复后，系统可以重新比对TRS保存信息，让全线列车自动恢复通信功能，无需人工参与，快速恢复全自动运营。 RT《轨道交通》：据了解，对于全自动运行线路而言，障碍物检测是未来发展趋势，比如图像或者雷达检测。这方面，您有哪些心得体会？ 朱士友：障碍物检测技术的应用能够提高系统的安全性，减少事故的发生，必将成为全自动运行线路的发展趋势。 从设备上来说，基于激光雷达、红外摄像机、3D摄像机、无线电雷达、超声波传感器等多种技术手段融合的障碍物识别系统已经比较成熟，可以克服单一传感器检测技术不足、实现障碍物高效检测和识别，可以在不同气候、天气、环境下使用，提高了安全性。 从工作方式上分，可采用被动检测和主动检测方式两种。被动检测可采用列车前端和末尾配有机械障碍物探测装置，这种压力敏感装置可探测列车两端的障碍物。主动检测可采用高清远距视频监控系统，并关注集成雷达、激光、红外等综合探测手段的非接触式障碍检测技术的发展和应用。 目前，障碍物检测技术在已经建成的全自动运行线路中的应用依然较少，新一轮的线路大部分应该是会以“被动式+主动式”的方式应用。相信随着检测技术的越来越成熟，检测效率、准确性越来越高，在交通领域将会有越来越广泛的应用。 RT《轨道交通》：通讯的综合承载，也是全自动运行地铁圈内比较关注的热点话题。目前这方面的最新发展如何？ 朱士友：通讯的综合承载，是将原本各系统的通讯平台融为一体化平台，目前的发展方向是LTE-M（全业务综合承载系统）。其主要原理为采用A、B独立双网组网，双漏缆覆盖，网络具有多重冗余性；A网综合承载CBTC、PIS、CCTV、TCMS等业务，B网承载CBTC，有效保证全自动运行信号系统车地通信的可靠性；该种方式采用高防护等级的通信设备，系统稳定可靠，抗干扰能力强，全方位保证全自动运行系统的行车安全；同时支持LTE-M系统互联互通，可实现轨道交通网络的共线/跨线运营，该LTE-M全业务综合承载系统目前已在北京轨道交通燕房线投入使用。 RT《轨道交通》：广州现在也有很多在建的全自动运行线，这些线路在建造、运营过程中，最关注哪些关键问题？打算如何解决？ 朱士友：建造方面：一方面，建造地铁的目的是安全高效输送旅客，因此在地铁线路的规划、设计、设备、设施方面都要充分考虑其运营属性，为运输旅客提供服务，要考虑设备设施的服务性、稳定性以及在线处理的效率和冗余。另一方面，轨道交通的规划和建设周期较长，尽管很多线路设计时采用了新技术新科技，但运营开通时，设备已经可能面临更新换代。随着科学技术的发展，无人驾驶技术越来越成熟，设备功能越来越全面，特别是自动化相关技术的发展，让无人驾驶地铁系统变得更为“智能”。近年来兴起的大数据技术，也将在无人驾驶地铁系统中发挥更大的作用。设备可靠度是无人驾驶发展的基石。如何把握科技发展趋势，为无人驾驶提供更加安全、可靠、高效的基础设施，是我们建设阶段必须考虑的问题。 运营方面，最关键的是安全高效的运营，为广大市民提供安全准点舒适快捷的服务。一是，精心设定维护保养内容和周期，确保设备的故障率低；二，创新管理组织模式，培养一支高效的服务、应急队伍，以应对各种突发状况。三是、不断降低运营成本，减少政府财政支出和广大市民的出行费用负担，广州地铁在这方面一直不断的进行研究和改革创新。 |
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