全自动运行系统的运行模式分析

２０１８年５月２５日第２卷第５期
现代信息科技
Modern Information Technology Feb.2018
Vol.2No.5
1782018.5全自动运行系统的运行模式分析
张赟昀
（深圳地铁集团有限公司，广东深圳 518026）
摘要：全自动运行系统由于其安全可靠、灵活运营及节能减排等方面的优势，已成为轨道交通运行控制系统的发展方向。

本文从设计原则着手，对列车全自动运行系统下的运行模式进行了梳理。

指出了全自动运行模式的分类，并整合了其自动化水平、功能职责划分和场景实现操作，总结了基于全自动运行模式的系统优势。

关键词：全自动运行系统；运行模式；DTO；UTO
中图分类号：U284.48 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）05-0178-03
Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　ｏｆ　Ｆｕｌｌｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｒｕｎｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ
ZHANG Yunyun
（Shenzhen Metro Group Co.，Ltd.，Shenzhen 518026，China）
Abstract：The advantages of automatic operation system，such as safety，reliability，flexible operation，energy saving and emission reduction，have become the development direction of rail transit operation control system. This article starts with the design principle and sorts out the operating mode under the fully automatic train running system. Pointed out the classification of automatic operation mode，and integrated its automation level，function division of duties and scene realization operation，and summarized the advantages of the system based on fully automatic operation mode.
Keywords：fully automatic operation system；operation mode；DTO；UTO
1 全自动运行系统
自21世纪以来，随着城轨系统快速发展、城市现代化进程加快，交通堵塞问题已经成为制约城市发展的重要因素之一。

而城轨系统具有大运量、高效率等优势，可实现客流集中和大规模的出行，成为了缓解交通堵塞的最佳解决方案。

随后，为提升城轨系统的运营服务质量，全自动运行系统（Fully Automatic Operation，FAO）应运而生。

全自动运行系统是指以自动化实现系统功能取代列车驾驶员的人为操作，系统通常具备列车自动唤醒、启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动启停车、自动开关车门等功能，提高了轨道交通的整体自动化水平，可实现列车最佳化运行[1-4]。

2017年底，北京燕房线作为国内首个自主化全自动运行系统线路，实现了“中国自主”的全自动运行[5]。

目前，全自动运行系统已加入城轨竞标行列，北京地铁新线未来将全部实现“自主化”运行。

由于全自动运行较人工驾驶和半自动运行在运行模式上有很大区别，所以针对全自动运行系统运行模式的研究至关重要。

本文将从全自动运行模式的设计原则、特点及其优势等方面进行介绍。

2 全自动运行模式设计原则
在列控系统中，各运行系统区别的本质是其运行模式的不同。

全自动运行模式（Fully-Automatic Train Operating Mode，FAM）是全自动运行系统下的操作模式。

该模式在设计上采用的是向下兼容的设计原则，即全自动运行模式在人为操作钥匙或故障时可降级为非自动运行模式。

如图1所示，全自动运行模式在正常运行中可被远程唤醒，并在列车回库后被远程控制进行休眠。

同时，在网络故障时，全自动运行会转为蠕动模式（Creep Automatic Model，CAM）。

除此之外，在人为操作或者系统发生故障降级时，系统可由全自动运行模式转为编码人工驾驶模式（CM），并在人工升级情况下继续转为全自动运行模式。

另外，系统可由编码人工驾驶模式升级为自动驾驶模式（AM）后再次人工升级为自动运行模式。

除此之外，编码人工驾驶模式也可人工降级为受限人工驾驶模式（RM）。

全自动运行模式可实现驾驶模式的向下兼并，运行模式的灵活选择，在系统故障情况下仍能降级安全运行。

因此，该系统运行模式可使系统灵活运营。

3 全自动运行模式分类及其对比
全自动运行模式分为有人值守的列车自动运行（Driv erless Train Operation，DTO）和无人值守的列车自动运行（Unattended Train Operation，UTO）。

两种运行模式均在无需乘务人员参与的情况下进行列车全自动运行，其系统与人员功能划分一致。

但是，较DTO而言，UTO具有更高的全自动运行等级，该运行模式无需任何车上乘务人员的协助，所有的功能均由系统和地面控制人员操作处理。

本文将从自动化水平、功能职责划分以及不同场景下对应的系统操作等方面对DTO和UTO进行对比分析。

收稿日期：2018-04-12
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2018.5第5期
3.1 DTO 和UTO 的自动化水平对比根据国际公共交通协会（UITP ）标准，DTO 与UTO 两种运行模式所对应的列车运行自动化水平如表1所示。

两者均可自动实现行驶中调整列车和列车停车等功能。

但是在关闭车门和列车在干扰事件下运行时，DTO 需要车上乘务员的帮助来完成该功能。

其中的干扰事件主要指屏蔽门夹人、烟火报警以及车门与屏蔽门故障对位等情况。

由此看来，UTO 可自动实现所有的列车运行功能。

表1 DTO 与UTO 的自动化水平比较功能DTO UTO 行驶中调整列车自动自动列车停车自动自动关闭车门乘务员自动干扰事件下运行乘务员自动3.2 DTO 与UTO 的功能职责划分根据IEC62267-2009[6]标准，DTO 与UTO 运行模式下系统和运营人员的功能职责如表2所示。

由表2可知，在列车的安全运行、驾驶与轨道监控等方面，DTO 与UTO 均采用系统实现此类功能。

在监控乘客乘降、列车运行以及紧急事件等功能实现方面，DTO 的部分功能可在人工操作下或系统操作下实现，但是此类操作由于DTO 的系统特点建议由人工来完成；而UTO 除乘客乘降监控可由控制中心控制外均采用系统执行各种功能操作。

全自动运行模式减少了列车和地面的运营人员，降低了人为误操作带来的风险，优化了车上的人力资源配置，提升了系统的运输能力。

因此，全自动运行模式的应用在城轨交通中发挥了至关重要的作用。

表2 DTO 与UTO 的功能职责对比列表列车运营的基本功能DTO UTO 安全进路系统系统列车安全间隔系统系统速度控制系统系统加速与制动系统系统障碍物的监视系统系统防止人员碰撞系统系统
控制车门系统或人工系统
乘客乘降监控系统或半人工控制中心或系统列车有序运营系统系统列车运行的监督系统系统车载设备诊断系统系统
烟雾的检测系统或人工系统脱轨的检测系统或人工系统处理紧急事件系统或人工系统
3.3 场景操作对比
列车全自动运行模式可实现列车运行过程中的上电、唤醒、休眠及停车等正常场景。

除此之外，该模式还具有针对车辆火灾、雨雪模式等场景的解决方案。

针对不同场景，DTO 与UTO 的操作如表3所示。

由此可知，DTO 与UTO 均可自动执行不同场景下的操
作。

较UTO 而言，DTO 针对唤醒、休眠、站台发车、车门监督、雨雪模式和车辆火灾等场景可采用人工操作，实现方式更加灵活。

图1 全自动运行模式设计原则图
人工升级人工升级人工升级
人工升级
人工降级人工降级
操作钥匙或降级故障
CAM
蠕动模式
远程唤醒远程休眠网络
故障
FAM 全自动运行模式非全自动运行
全自动运行AM
自动驾驶模式
睡眠模式CM 编码人工驾驶模式RM 受限人工
驾驶模式
张赟昀:全自动运行系统的运行模式分析
第5期现代信息科技
1802018.5
4 基于全自动运行模式的系统优势基于全自动运行模式的列车运行系统可由设备完成不同操作场景下原司机操作的各项任务，实现了列车控制、系统联动监测、故障管理和乘客监督管理等所有功能，保证了列车安全、可靠地运行。

相比于非自动运行系统，全自动运行系统在DTO 和UTO 的基础上取得的进展为：（1）减少人为操作，提高自动化程度，提高准点率，从而提升了城轨运营安全性与高效性。

（2）达到高频率行车，缩短了乘客等待时间，从而提高了服务水平。

（3）优化行车组织与计划，实现了更大的行车灵活性，从而符合了客流变化需求。

（4）节约了人力资源，降低了运行成本。

全自动运行系统不仅提升技术装备的自动化水平，也全面提升了轨道交通技术水平和运营方式，提高了整个轨道交通控制设备的RAMS 等级，以保障在无人监控情况下的高安全、高可靠、高度自动化运行。

5 结 论本文介绍了全自动运行系统的产生背景，阐述了该系统运行模式的设计原则，并从自动化水平、功能职责划分以及场景实现三方面对DTO 和UTO 这两大运行模式进行了对场景DTO UTO
上电人工远程上电人工远程上电
唤醒自动唤醒或人工按压唤醒自动唤醒
休眠远程休眠或人工按压休眠远程休眠
正线服务中心发送任务后自动进入中心发送任务后自动进入进站停车列车自动驾驶进站停车列车自动驾驶进站停车站台发车人工进行安全防护后发车停站计时结束后自动发车折返换端在换端区域内自动完成在换端区域内自动完成清客远程和站台人员清客远程和站台人员清客停止正线服务中心发送指令后自动停止中心发送指令后自动停止出库/回库车辆根据工况自动执行车辆根据工况自动执行
洗车人工设置后自动进入洗车人工设置后自动进入洗车车门监督运营人员进行站台安全防护由中心派遣人员处理雨雪模式人工或中心设置后自动控制中心设置该模式后自动控制蠕动模式VOBC 申请，运行至站台VOBC 申请，运行至站台车辆火灾人工或上报至中心处理上报至中心处理
表3 DTO 与UTO 在不同场景下的操作
比。

最后，本文还对基于全自动运行模式的系统优势进行了
梳理。

由于DTO 与UTO 在工程实现方面区别不大，将两者统一为一项最优的运行模式解决方案有待研究，以提升城轨全自动运行系统的一致性及可拓展性。

参考文献：
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Transport Management And Command/control Systems-Part 2：Functional Requirements Specification [S]. IX-IEC ，2011.
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[6] IEC 62267-2009.Railway applications. Automated
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IX-IEC ，2009.
作者简介：张赟昀（1987.10-），女，内蒙古乌兰察布人，工程师，本科。

研究方向：城市轨道交通信号。

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究 [J].山东工业技术，2018（7）：176.作者简介：吴毅（1977.10-），男，汉族，广东湛江人，助
理工程师，中专。

研究方向：机电工程。

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