APM信號系統(tǒng)故障車輛運行組織方案

1、廣州APM信號系統(tǒng)故障車輛運行組織方案第一章 珠江新城APM運輸系統(tǒng)概述第一節(jié) 系統(tǒng)概述廣州市珠江新城核心區(qū)市政交通項目旅客自動輸送系統(tǒng)（以下簡稱珠江新城APM系統(tǒng)）南起海珠區(qū)的赤崗塔、北至天河區(qū)的林和西站，線路總長3.94公里，全部采用地下線路，共設(shè)置9座車站。系統(tǒng)設(shè)有控制中心1座（位于赤崗塔站），110kV主變電站1座（位于中央廣場與中軸線交叉位置），牽引變電所6座（分別于赤崗塔、廣州歌劇院、中央廣場、天河南一路、林和西站及赤崗塔停車場），停車場1座（位于赤崗塔）。正常情況下，系統(tǒng)的運行示意圖如下圖1：圖一 廣州APM系統(tǒng)運行示意圖第二節(jié) 各系統(tǒng)設(shè)備(一) 車站站臺珠江新城APM系統(tǒng)9座車

2、站全部為地下站，站臺均為島式站臺設(shè)計。站臺寬8.056m（天河南一路10.056m），站臺有效長度為40m，站臺屏蔽門長度34.94m，站臺高度為1.08m（距軌頂面），線路中心線至站臺邊緣的距離為1.472m。(二) 線路正線：線路全長3.94Km，平均站間距離為473m；全線設(shè)有5組道岔，分別在赤崗塔、中央廣場和林和西；在雙塔至中央廣場區(qū)間設(shè)有單渡線1條，在林和西站前設(shè)交叉渡線，在赤崗塔站后設(shè)有2條折返線。正線最小曲線半徑50m，區(qū)間線路的最大坡度65。(三) 運行道（1）運行道：是為車輛提供連續(xù)、平順的滾動表面，并將承受的車輪荷載傳布于支撐結(jié)構(gòu)。運行道采用梁式結(jié)構(gòu)，高度300mm，一般每

3、3m設(shè)一個支撐柱，普通地段運行道標(biāo)準(zhǔn)高度580mm，頂面寬度610mm，采用C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（2）導(dǎo)向軌：車輛通過導(dǎo)向輪作用于導(dǎo)向軌腹板上，腹板提供導(dǎo)向所需的橫向力。導(dǎo)向軌為焊接“H”型斷面；其翼板厚度為22mm，寬度為216mm，腹板厚度為22mm，高度為274mm，導(dǎo)向軌總高為318mm。（3）道岔：珠江新城APM系統(tǒng)道岔結(jié)構(gòu)主要有樞軸式道岔和轉(zhuǎn)盤式道岔。樞軸式道岔的功能與輪軌系統(tǒng)單開道岔相近，轉(zhuǎn)盤式道岔主要應(yīng)用于交叉渡線。(四) 車輛（1）采用Bombardier CX-100車輛，列車為膠輪車輛，設(shè)計正線最高運行速度為60km/h，手動駕駛最高速度為15 km/h（2）車輛長度為

4、12.085m，寬度2.845m，相對于運行面高度為3.378m。（3）列車（每輛）載荷情況詳見下表：序號載荷定義載客人數(shù)（人）列車總重（T）1AW0空載015.2942AW1座員載荷1616.3343AW2定員載荷（座客+6人/m2）13824.2644AW3超員載荷（座客+8人/m2）17926.929(五) 信號系統(tǒng)采用Bombardier（龐巴迪）CITYFLO 650信號系統(tǒng)，該系統(tǒng)為移動閉塞制式，采用漏纜實現(xiàn)車地通信。信號系統(tǒng)由正線及車場ATC設(shè)備、ATC車載設(shè)備、檢修及維護設(shè)備、模擬培訓(xùn)設(shè)備以及備品備件等組成。列車自動控制系統(tǒng)（ATC）包括列車自動保護子系統(tǒng)（ATP）、列車自動駕

5、駛子系統(tǒng)（ATO）和列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）。(六) 通訊系統(tǒng)系統(tǒng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線通信系統(tǒng)、公務(wù)電話通信系統(tǒng)、專用電話通信系統(tǒng)、車載數(shù)據(jù)信息傳輸通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、時鐘分配系統(tǒng)和綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、民用通信及公安通信系統(tǒng)、乘客信息顯示系統(tǒng)等組成。(七) 供電珠江新城APM系統(tǒng)為第三軌供電，系統(tǒng)直接采用10kV外部電源，牽引供電系統(tǒng)采用交流600V制式，設(shè)置供電、回流、接地軌。第二章 運行原則由于珠江新城APM全長僅有3.94km，且線路中段只設(shè)置了一條單渡線，從實際條件上不具備多交路運營的條件。因此，珠江新城APM正常運營只有1條交路，即：赤崗塔上行林和西上/

6、下行站臺（站前折返），換端后由林和西上/下行赤崗塔下行，經(jīng)折返1道至赤崗塔上行，如此循環(huán)往返，運行情況如上圖1。珠江新城APM列車運行方式共有三種：ATO無人駕駛、ATP保護下的人工駕駛（人工控制器顯示允許速度和實際速度）、無ATP保護的全人工駕駛（15Km/h）。根據(jù)珠江新城APM系統(tǒng)初步設(shè)計設(shè)計單程運行時間：上行方向405/385秒（405為折返2道進出，385為折返1道進出），下行方向385/415秒；停站時間：上行方向235秒，下行方向225秒（停站時間始發(fā)站、終點站為40秒，中間站為20-25秒）；設(shè)計運行周期約23分鐘。考慮APM系統(tǒng)運營此前沒有任何經(jīng)驗，開通初期各崗位人員之間、系

7、統(tǒng)設(shè)備之間需要磨合，而且行車組織需要預(yù)留一定的調(diào)整冗余時間。因此，結(jié)合運營實際經(jīng)驗，對運行參數(shù)進行了微調(diào)，行車周期調(diào)整為26分鐘。項目上線列數(shù)行車間隔（分/秒）2列133列840”4列630”5列510”6列420”7列340”運營期間，全線列車采用ATO無人自動駕駛；列車在系統(tǒng)內(nèi)的運行、折返線以及出入車場均以ATO無人駕駛的方式運行。按現(xiàn)有開通初期的要求是“2車編1列，5列上線，1列備用，1列檢修”，按BT提供文檔3012517中的“表10”，每列一個往返的運行距離是7758.5米，時間是 22分05秒（1325s），平均旅行速度為（7758.5/1325）×（1000/3600）

8、=21.081(km/h)。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)性的信號故障，OCC首先將所有列車扣停在車站。通知維修人員進行處理，維修人員處理完畢后，OCC將組織列車重新投入運營，所以原則上不在系統(tǒng)性信號故障時組織行車。下文將僅就理論范疇內(nèi)，討論信號故障模式下的運營組織方案，作為一個應(yīng)急情況下的參考預(yù)案。第三章 信號系統(tǒng)全線故障的組織方案第一節(jié) 制動能力根據(jù)BT提供的文檔3012517APM項目系統(tǒng)性能和故障管理分析中的附錄C，可知如下參數(shù)：當(dāng)列車速度在20km/h以下的時候，制動距離是能控制在15m以內(nèi)的；整個旅行時間內(nèi)最高速度不超過60km/h，其制動距離能控制在180m以內(nèi)?，F(xiàn)根據(jù)文檔“3012517”中記錄的

9、車輛的制動參數(shù)來進行計算，以驗證以上制動距離是否屬實。說明：此制動距離的計算條件，按AW3載荷、系統(tǒng)響應(yīng)時間0.5秒、水平直線區(qū)段、最壞情況（有一輪轂故障，2車編組最壞情況下制動速度為(1.094 m/s2)）進行計算，使用公式為“S=1/2×（V02/1.049）+V0×0.5”，得出制動距離如下圖2：圖2車輛最壞情況下的制動距離如果再計算6s緊急通話時間（按通話時，速度保持60km/h計算，則在司機開始制動時，列車已經(jīng)前進了100米），可以推測，如果OCC能提前250米以上通知乘務(wù)員停車，即可防止列車越過停車點。第二節(jié) 行車情況分析依據(jù)BT提供的文檔3012517APM

10、項目系統(tǒng)性能和故障管理分析，得知通常每列車的旅行時間為1325.1s，因為項目開通初期，行車的計劃為“5車上線1備1檢”，所以“9站8區(qū)間”則行車間隔為1325s/5=265s（4分25秒），每列車（2車編組）長25.50米，則前后兩車之間的間距為（21.1×（1000/3600）×265-（25.50）=1528.2（米），此距離超過本線路上任意兩個“站間距”之和，也就是說前車車頭與后車車尾之間至少有1站2區(qū)間是空閑的。發(fā)車站終到站站停時間站間距旅行時間旅行速度折返-赤崗塔赤崗塔40s92.4m 29.2s 11.4km/h 赤崗塔海心沙20s553.8m 54.4s 3

11、6.7 km/h 海心沙廣州歌劇院20s446.0m 47.8s 33.6 km/h 廣州歌劇院雙塔25s384.7m 45.4s 30.5 km/h 雙塔中央廣場25s431.1m 49.2s 31.5 km/h 中央廣場市民廣場25s426.4m 47.1s 32.6 km/h 市民廣場天河南一路20s535.1m 54.8s 35.1 km/h 天河南一路體育中心20s315.5m 42.1s 27.0 km/h 體育中心林和西40s694.3m 90.7s 27.6 km/h 林和西體育中心20s693.7m 66.8s 37.4 km/h 體育中心天河南一路20s318.4m 39.

12、6s 28.9 km/h 天河南一路市民廣場25s532.7m 56.4s 34.0 km/h 市民廣場中央廣場25s426.4m 48.7s 31.5 km/h 中央廣場雙塔25s431.1m 47.4s 32.7 km/h 雙塔廣州歌劇院20s384.7m 45.1s 30.7 km/h 廣州歌劇院海心沙20s446.1m 48.2s 33.3 km/h 海心沙赤崗塔30s553.8m 55.8s 35.7 km/h 赤崗塔折返-赤崗塔15s92.4m 21.4s 15.5 km/h 小計435s7758.6m 1325.1s 21.1 km/h 表1-“9站8區(qū)間”正常行車?yán)碚撟罴褧r間表

13、（注：此表在實際執(zhí)行中，將把總旅行時間調(diào)整為1500s）如果開通初期“海心沙”站按“略過”處理，即按通常所說的“8站7區(qū)間”模式運營，則赤崗塔廣州歌劇院區(qū)間長度為999.8米，列車按勻加速在線路上運動計算（加減速值參考文件3012517中的“2.4.1.2性能分析用速率表”，均按0.98m/s2計算）。以上表格應(yīng)該變更為如下表2。發(fā)車站終到站站停時間站間距旅行時間旅行速度折返-赤崗塔赤崗塔40s92.4m 29.2s 11.4km/h 赤崗塔海心沙0553.8m 0.0s 0.0 km/h 海心沙廣州歌劇院20s446.0m 78.5s 45.9 km/h 廣州歌劇院雙塔25s384.7m 4

14、5.4s 30.5 km/h 雙塔中央廣場25s431.1m 49.2s 31.5 km/h 中央廣場市民廣場25s426.4m 47.1s 32.6 km/h 市民廣場天河南一路20s535.1m 54.8s 35.1 km/h 天河南一路體育中心20s315.5m 42.1s 27.0 km/h 體育中心林和西40s694.3m 90.7s 27.6 km/h 林和西體育中心20s693.7m 66.8s 37.4 km/h 體育中心天河南一路20s318.4m 39.6s 28.9 km/h 天河南一路市民廣場25s532.7m 56.4s 34.0 km/h 市民廣場中央廣場25s42

15、6.4m 48.7s 31.5 km/h 中央廣場雙塔25s431.1m 47.4s 32.7 km/h 雙塔廣州歌劇院20s384.7m 45.1s 30.7 km/h 廣州歌劇院海心沙0446.1m 0.0s 0.0 km/h 海心沙赤崗塔30s553.8m 78.5s 45.9 km/h 赤崗塔折返-赤崗塔15s92.4m 21.4s 15.5 km/h 小計395s7758.6m 1235.9s 22.6 km/h 表2- “8站7區(qū)間”正常行車?yán)碚撟罴褧r間表（注：此表在實際執(zhí)行中，將把總旅行時間調(diào)整為1500s）依據(jù)以上表2可以得知每個車的旅行時間為1235.9s，因為項目開通初期，

16、行車的計劃為“5車上線1備1檢”，所以“8站7區(qū)間”則行車間隔為1235.9s/5=247.2s（4分7秒），如果按平均的旅行速度估算，前后兩車之間的間距為（21.1×（1000/3600）×247.2-（25.50）=1423.4（米），這個距離仍然超過本線路上任意兩個“站間距”之和，也就是說前車車頭與后車車尾之間至少有1站2區(qū)間是空閑的。第三節(jié) 故障情況分析及處理方案、效率分析首先要對信號系統(tǒng)故障后，手動操作維持運營存在的風(fēng)險分析如下：其一，本系統(tǒng)在外方提供的資料、運營模式中沒有“手動駕駛”的運營模式，只有在“ATP保護下的手動操作”和“最高限速15km/h的全手動操作

17、”，雖然車輛在15km/h的速度下，最差制動距離為10米左右，但整個系統(tǒng)的運行效率是相當(dāng)?shù)拖碌摹?其二，本系統(tǒng)中沒有傳統(tǒng)意義上的“信號燈”，因此“乘務(wù)員”在車上除了通過對講機被告知“是否允許出站”外，沒有其它辦法確認(rèn)是否應(yīng)該出站運行。其三，本系統(tǒng)車輛上沒有駕駛室，所以派遣“乘務(wù)員”隨車運行時，其個人安全難以保證，尤其當(dāng)車輛遭遇意外停車后，面對嘈雜的環(huán)境和乘客們的質(zhì)問，甚至可能發(fā)生肢體接觸，所以乘務(wù)員在此情況下集中注意力聽從控制中心的調(diào)度是有一定難度的，如果為了維持運營，使乘務(wù)員維持長時間的高強度工作，這是必定存在安全隱患的。其四，雖然系統(tǒng)中各車之間的行車距離通常能維持在2站以上，從表面上看，可

18、以令調(diào)度中心通過“電話對講通乘務(wù)員保持通訊”的方式維持運營，但是因為信號系統(tǒng)故障以后，道岔的轉(zhuǎn)換需要人員到線路旁進行手動操作，但是道岔系統(tǒng)的鎖閉裝置無法手動操作，所以，為了維持運行而頻繁進行道岔方向的變換操作是不安全的。所以綜合以上四點分析，我們不建議在信號系統(tǒng)故障的情況下繼續(xù)維持本系統(tǒng)的運營。通過我們通過討論，如果要在信號系統(tǒng)故障的情況下維持運營，則可能的方案如下文。(一) 單邊拉風(fēng)箱行車組織法所有車立即到前方站清客后，由OCC統(tǒng)一指揮將車輛較少的一側(cè)的所有車（除最末尾的一輛以外）集中到較多的一側(cè)，余下的一列車切換為“手動操作模式”，在清空的線上執(zhí)行“拉風(fēng)箱”運行任務(wù)，此時這唯一運營的車輛單

19、獨占據(jù)一側(cè)的線路。運行模式示意圖如下：圖2 “拉風(fēng)箱”運營模式A. “9站8區(qū)間”運營假如“手動操作模式”的最高限速能達(dá)到60km/h，使旅行時間仍為1325s，則系統(tǒng)運營效率為單方向運輸量：378×（3600/1325）1027（人/單方向），達(dá)到2011年線路最低運力要求“單方向每小時3553人”的28.9%。但是“手動操作”不突破15km/h的最高限速限制的話，整個的線路運行情況如下表：發(fā)車站終到站站停時間站間距旅行時間旅行速度折返-赤崗塔赤崗塔40s92.4m 26.4s 12.6km/h 赤崗塔海心沙20s553.8m 137.1s 14.5 km/h 海心沙廣州歌劇院20

20、s446.0m 111.3s 14.4 km/h 廣州歌劇院雙塔25s384.7m 96.6s 14.3 km/h 雙塔中央廣場25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 中央廣場市民廣場25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 市民廣場天河南一路20s535.1m 132.7s 14.5 km/h 天河南一路體育中心20s315.5m 80.0s 14.2 km/h 體育中心林和西40s694.3m 170.9s 14.6 km/h 林和西體育中心20s693.7m 170.7s 14.6 km/h 體育中心天河南一路20s318.4m 80.7s 14.2 km/h

21、天河南一路市民廣場25s532.7m 132.1s 14.5 km/h 市民廣場中央廣場25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 中央廣場雙塔25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 雙塔廣州歌劇院20s384.7m 96.6s 14.3 km/h 廣州歌劇院海心沙20s446.1m 111.3s 14.4 km/h 海心沙赤崗塔30s553.8m 137.1s 14.5 km/h 赤崗塔折返-赤崗塔15s92.4m 26.4s 12.6 km/h 統(tǒng)計結(jié)果435s7758.6m 2373.4s 11.8 km/h 表3-“9站8區(qū)間”行車參數(shù)表(拉風(fēng)箱)即旅行時間為“

22、2373.4s39分34秒”，意味著乘客的最大等候時間為39分34。如果再加上發(fā)生故障后的調(diào)度響應(yīng)時間約15分鐘（嘗試處理故障、各車前方站清客、調(diào)度成“拉風(fēng)箱”狀態(tài)），則系統(tǒng)故障初期乘客的最大等候時間將接近1小時。此時系統(tǒng)運載能力下降為按AW3載荷的進行計算（每車189人，每列378人），每小時內(nèi)單方向的運輸量將降為378×（3600/2374）574（人/單方向），這只達(dá)到2011年線路最低運力要求“單方向每小時3553人”的16.1%。B. “8站7區(qū)間”運營假如“手動操作模式”的最高限速能達(dá)到60km/h，使旅行時間仍為1236s，則系統(tǒng)運營效率為單方向運輸量：378×

23、;（3600/1236）1101（人/單方向），達(dá)到2011年線路最低運力要求“單方向每小時3553人”的30.9%。但是“手動操作”如果不突破15km/h的最高限速限制的話，整個的線路運行情況如下表：發(fā)車站終到站站停時間站間距旅行時間旅行速度折返-赤崗塔赤崗塔40s92.4m 26.4s 12.6km/h 赤崗塔海心沙0s553.8m 0s0.0 km/h 海心沙廣州歌劇院20s446.0m 244.2s 14.7 km/h 廣州歌劇院雙塔25s384.7m 96.6s 14.3 km/h 雙塔中央廣場25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 中央廣場市民廣場25s426.4m

24、106.6s 14.4 km/h 市民廣場天河南一路20s535.1m 132.7s 14.5 km/h 天河南一路體育中心20s315.5m 80.0s 14.2 km/h 體育中心林和西40s694.3m 170.9s 14.6 km/h 林和西體育中心20s693.7m 170.7s 14.6 km/h 體育中心天河南一路20s318.4m 80.7s 14.2 km/h 天河南一路市民廣場25s532.7m 132.1s 14.5 km/h 市民廣場中央廣場25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 中央廣場雙塔25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 雙塔廣州歌

25、劇院20s384.7m 96.6s 14.3 km/h 廣州歌劇院海心沙0s446.1m 0s0.0 km/h 海心沙赤崗塔30s553.8m 244.2s 14.7 km/h 赤崗塔折返-赤崗塔15s92.4m 26.4s 12.6 km/h 統(tǒng)計結(jié)果395s7758.6m 2324.9s 12.0 km/h 表4-“8站7區(qū)間”行車參數(shù)表(拉風(fēng)箱)即旅行時間為“2324.9s38分45秒”，意味著乘客的最大等候時間38分45秒。如果再加上發(fā)生故障后的調(diào)度響應(yīng)時間約15分鐘（嘗試處理故障、各車前方站清客、調(diào)度成“拉風(fēng)箱”狀態(tài)），則系統(tǒng)故障初期乘客的最大等候時間仍然接近1小時。此時系統(tǒng)運載能力

26、下降為按AW3載荷的進行計算（每車189人，每列378人），每小時內(nèi)單方向的運輸量將降為378×（3600/2325）586（人/單方向），這只達(dá)到2011年線路最低運力要求“單方向每小時3553人”的16.5%。(二) 多車?yán)L(fēng)箱行車組織法根據(jù)BT提供的文檔3012517APM項目系統(tǒng)性能和故障管理分析可知，列車速度為15km/h時最惡劣情況下的制動距離為10.02m，所以兩列車之間保留一站兩區(qū)間做為隔離區(qū)是相當(dāng)安全的。所以采用3車分區(qū)間“拉風(fēng)箱”是可能的。此模式中，A車運行于上行線的“赤崗塔雙塔”區(qū)間，B車運行于下行線的“廣州歌劇院市民廣場”區(qū)間，C車運行于上行線的“市民廣場林河

27、西”區(qū)間。如果故障時采取的是“9站8區(qū)間”運營，則參照下表5，可計算出A、B、C各列車的旅行時間依次為906.1s,896.8s,893.6s發(fā)車站終到站站停時間站間距旅行時間旅行速度A折返-赤崗塔赤崗塔4092.426.4 12.6 赤崗塔海心沙20553.8137.1 14.5 海心沙廣州歌劇院20446.0111.3 14.4 廣州歌劇院雙塔25384.796.6 14.3 雙塔廣州歌劇院20397.099.5 14.4 廣州歌劇院海心沙20446.1111.3 14.4 海心沙赤崗塔30553.8137.1 14.5 赤崗塔折返-赤崗塔1592.426.4 12.6 統(tǒng)計結(jié)果1902966906.1 11.8 B廣州歌劇院雙塔25384.796.6 14.3 雙塔中央廣場25431.1107.7 14.4 中央廣場市民廣場25438.5109.5 14.4 市民廣場天河南一路20535.1132.7 14.5 市民廣場中央廣場25426.4106.6 14.4 中央廣場雙塔25431.1107.7 14.4 雙塔廣州歌劇院20384.796.6 14.3 統(tǒng)計結(jié)果1653032896