APM信号系统故障车辆运行组织方案

1、广州APM信号系统故障车辆运行组织方案第一章 珠江新城APM运输系统概述第一节 系统概述广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统（以下简称珠江新城APM系统）南起海珠区的赤岗塔、北至天河区的林和西站，线路总长3.94公里，全部采用地下线路，共设置9座车站。系统设有控制中心1座（位于赤岗塔站），110kV主变电站1座（位于中央广场与中轴线交叉位置），牵引变电所6座（分别于赤岗塔、广州歌剧院、中央广场、天河南一路、林和西站及赤岗塔停车场），停车场1座（位于赤岗塔）。正常情况下，系统的运行示意图如下图1：图一 广州APM系统运行示意图第二节 各系统设备(一) 车站站台珠江新城APM系统9座车

2、站全部为地下站，站台均为岛式站台设计。站台宽8.056m（天河南一路10.056m），站台有效长度为40m，站台屏蔽门长度34.94m，站台高度为1.08m（距轨顶面），线路中心线至站台边缘的距离为1.472m。(二) 线路正线：线路全长3.94Km，平均站间距离为473m；全线设有5组道岔，分别在赤岗塔、中央广场和林和西；在双塔至中央广场区间设有单渡线1条，在林和西站前设交叉渡线，在赤岗塔站后设有2条折返线。正线最小曲线半径50m，区间线路的最大坡度65。(三) 运行道（1）运行道：是为车辆提供连续、平顺的滚动表面，并将承受的车轮荷载传布于支撑结构。运行道采用梁式结构，高度300mm，一般每

3、3m设一个支撑柱，普通地段运行道标准高度580mm，顶面宽度610mm，采用C35钢筋混凝土结构。（2）导向轨：车辆通过导向轮作用于导向轨腹板上，腹板提供导向所需的横向力。导向轨为焊接“H”型断面；其翼板厚度为22mm，宽度为216mm，腹板厚度为22mm，高度为274mm，导向轨总高为318mm。（3）道岔：珠江新城APM系统道岔结构主要有枢轴式道岔和转盘式道岔。枢轴式道岔的功能与轮轨系统单开道岔相近，转盘式道岔主要应用于交叉渡线。(四) 车辆（1）采用Bombardier CX-100车辆，列车为胶轮车辆，设计正线最高运行速度为60km/h，手动驾驶最高速度为15 km/h（2）车辆长度为

4、12.085m，宽度2.845m，相对于运行面高度为3.378m。（3）列车（每辆）载荷情况详见下表：序号载荷定义载客人数（人）列车总重（T）1AW0空载015.2942AW1座员载荷1616.3343AW2定员载荷（座客+6人/m2）13824.2644AW3超员载荷（座客+8人/m2）17926.929(五) 信号系统采用Bombardier（庞巴迪）CITYFLO 650信号系统，该系统为移动闭塞制式，采用漏缆实现车地通信。信号系统由正线及车场ATC设备、ATC车载设备、检修及维护设备、模拟培训设备以及备品备件等组成。列车自动控制系统（ATC）包括列车自动保护子系统（ATP）、列车自动驾

5、驶子系统（ATO）和列车自动监控子系统（ATS）。(六) 通讯系统系统由传输网络、无线通信系统、公务电话通信系统、专用电话通信系统、车载数据信息传输通信系统、广播系统、闭路电视监视系统、时钟分配系统和综合网络管理系统、信息网络系统、民用通信及公安通信系统、乘客信息显示系统等组成。(七) 供电珠江新城APM系统为第三轨供电，系统直接采用10kV外部电源，牵引供电系统采用交流600V制式，设置供电、回流、接地轨。第二章 运行原则由于珠江新城APM全长仅有3.94km，且线路中段只设置了一条单渡线，从实际条件上不具备多交路运营的条件。因此，珠江新城APM正常运营只有1条交路，即：赤岗塔上行林和西上/

6、下行站台（站前折返），换端后由林和西上/下行赤岗塔下行，经折返1道至赤岗塔上行，如此循环往返，运行情况如上图1。珠江新城APM列车运行方式共有三种：ATO无人驾驶、ATP保护下的人工驾驶（人工控制器显示允许速度和实际速度）、无ATP保护的全人工驾驶（15Km/h）。根据珠江新城APM系统初步设计设计单程运行时间：上行方向405/385秒（405为折返2道进出，385为折返1道进出），下行方向385/415秒；停站时间：上行方向235秒，下行方向225秒（停站时间始发站、终点站为40秒，中间站为20-25秒）；设计运行周期约23分钟。考虑APM系统运营此前没有任何经验，开通初期各岗位人员之间、系

7、统设备之间需要磨合，而且行车组织需要预留一定的调整冗余时间。因此，结合运营实际经验，对运行参数进行了微调，行车周期调整为26分钟。项目上线列数行车间隔（分/秒）2列133列840”4列630”5列510”6列420”7列340”运营期间，全线列车采用ATO无人自动驾驶；列车在系统内的运行、折返线以及出入车场均以ATO无人驾驶的方式运行。按现有开通初期的要求是“2车编1列，5列上线，1列备用，1列检修”，按BT提供文档3012517中的“表10”，每列一个往返的运行距离是7758.5米，时间是 22分05秒（1325s），平均旅行速度为（7758.5/1325）×（1000/3600）

8、=21.081(km/h)。当发生系统性的信号故障，OCC首先将所有列车扣停在车站。通知维修人员进行处理，维修人员处理完毕后，OCC将组织列车重新投入运营，所以原则上不在系统性信号故障时组织行车。下文将仅就理论范畴内，讨论信号故障模式下的运营组织方案，作为一个应急情况下的参考预案。第三章 信号系统全线故障的组织方案第一节 制动能力根据BT提供的文档3012517APM项目系统性能和故障管理分析中的附录C，可知如下参数：当列车速度在20km/h以下的时候，制动距离是能控制在15m以内的；整个旅行时间内最高速度不超过60km/h，其制动距离能控制在180m以内。现根据文档“3012517”中记录的

9、车辆的制动参数来进行计算，以验证以上制动距离是否属实。说明：此制动距离的计算条件，按AW3载荷、系统响应时间0.5秒、水平直线区段、最坏情况（有一轮毂故障，2车编组最坏情况下制动速度为(1.094 m/s2)）进行计算，使用公式为“S=1/2×（V02/1.049）+V0×0.5”，得出制动距离如下图2：图2车辆最坏情况下的制动距离如果再计算6s紧急通话时间（按通话时，速度保持60km/h计算，则在司机开始制动时，列车已经前进了100米），可以推测，如果OCC能提前250米以上通知乘务员停车，即可防止列车越过停车点。第二节 行车情况分析依据BT提供的文档3012517APM

10、项目系统性能和故障管理分析，得知通常每列车的旅行时间为1325.1s，因为项目开通初期，行车的计划为“5车上线1备1检”，所以“9站8区间”则行车间隔为1325s/5=265s（4分25秒），每列车（2车编组）长25.50米，则前后两车之间的间距为（21.1×（1000/3600）×265-（25.50）=1528.2（米），此距离超过本线路上任意两个“站间距”之和，也就是说前车车头与后车车尾之间至少有1站2区间是空闲的。发车站终到站站停时间站间距旅行时间旅行速度折返-赤岗塔赤岗塔40s92.4m 29.2s 11.4km/h 赤岗塔海心沙20s553.8m 54.4s 3

11、6.7 km/h 海心沙广州歌剧院20s446.0m 47.8s 33.6 km/h 广州歌剧院双塔25s384.7m 45.4s 30.5 km/h 双塔中央广场25s431.1m 49.2s 31.5 km/h 中央广场市民广场25s426.4m 47.1s 32.6 km/h 市民广场天河南一路20s535.1m 54.8s 35.1 km/h 天河南一路体育中心20s315.5m 42.1s 27.0 km/h 体育中心林和西40s694.3m 90.7s 27.6 km/h 林和西体育中心20s693.7m 66.8s 37.4 km/h 体育中心天河南一路20s318.4m 39.

12、6s 28.9 km/h 天河南一路市民广场25s532.7m 56.4s 34.0 km/h 市民广场中央广场25s426.4m 48.7s 31.5 km/h 中央广场双塔25s431.1m 47.4s 32.7 km/h 双塔广州歌剧院20s384.7m 45.1s 30.7 km/h 广州歌剧院海心沙20s446.1m 48.2s 33.3 km/h 海心沙赤岗塔30s553.8m 55.8s 35.7 km/h 赤岗塔折返-赤岗塔15s92.4m 21.4s 15.5 km/h 小计435s7758.6m 1325.1s 21.1 km/h 表1-“9站8区间”正常行车理论最佳时间表

13、（注：此表在实际执行中，将把总旅行时间调整为1500s）如果开通初期“海心沙”站按“略过”处理，即按通常所说的“8站7区间”模式运营，则赤岗塔广州歌剧院区间长度为999.8米，列车按匀加速在线路上运动计算（加减速值参考文件3012517中的“2.4.1.2性能分析用速率表”，均按0.98m/s2计算）。以上表格应该变更为如下表2。发车站终到站站停时间站间距旅行时间旅行速度折返-赤岗塔赤岗塔40s92.4m 29.2s 11.4km/h 赤岗塔海心沙0553.8m 0.0s 0.0 km/h 海心沙广州歌剧院20s446.0m 78.5s 45.9 km/h 广州歌剧院双塔25s384.7m 4

14、5.4s 30.5 km/h 双塔中央广场25s431.1m 49.2s 31.5 km/h 中央广场市民广场25s426.4m 47.1s 32.6 km/h 市民广场天河南一路20s535.1m 54.8s 35.1 km/h 天河南一路体育中心20s315.5m 42.1s 27.0 km/h 体育中心林和西40s694.3m 90.7s 27.6 km/h 林和西体育中心20s693.7m 66.8s 37.4 km/h 体育中心天河南一路20s318.4m 39.6s 28.9 km/h 天河南一路市民广场25s532.7m 56.4s 34.0 km/h 市民广场中央广场25s42

15、6.4m 48.7s 31.5 km/h 中央广场双塔25s431.1m 47.4s 32.7 km/h 双塔广州歌剧院20s384.7m 45.1s 30.7 km/h 广州歌剧院海心沙0446.1m 0.0s 0.0 km/h 海心沙赤岗塔30s553.8m 78.5s 45.9 km/h 赤岗塔折返-赤岗塔15s92.4m 21.4s 15.5 km/h 小计395s7758.6m 1235.9s 22.6 km/h 表2- “8站7区间”正常行车理论最佳时间表（注：此表在实际执行中，将把总旅行时间调整为1500s）依据以上表2可以得知每个车的旅行时间为1235.9s，因为项目开通初期，

16、行车的计划为“5车上线1备1检”，所以“8站7区间”则行车间隔为1235.9s/5=247.2s（4分7秒），如果按平均的旅行速度估算，前后两车之间的间距为（21.1×（1000/3600）×247.2-（25.50）=1423.4（米），这个距离仍然超过本线路上任意两个“站间距”之和，也就是说前车车头与后车车尾之间至少有1站2区间是空闲的。第三节 故障情况分析及处理方案、效率分析首先要对信号系统故障后，手动操作维持运营存在的风险分析如下：其一，本系统在外方提供的资料、运营模式中没有“手动驾驶”的运营模式，只有在“ATP保护下的手动操作”和“最高限速15km/h的全手动操作

17、”，虽然车辆在15km/h的速度下，最差制动距离为10米左右，但整个系统的运行效率是相当低下的。 其二，本系统中没有传统意义上的“信号灯”，因此“乘务员”在车上除了通过对讲机被告知“是否允许出站”外，没有其它办法确认是否应该出站运行。其三，本系统车辆上没有驾驶室，所以派遣“乘务员”随车运行时，其个人安全难以保证，尤其当车辆遭遇意外停车后，面对嘈杂的环境和乘客们的质问，甚至可能发生肢体接触，所以乘务员在此情况下集中注意力听从控制中心的调度是有一定难度的，如果为了维持运营，使乘务员维持长时间的高强度工作，这是必定存在安全隐患的。其四，虽然系统中各车之间的行车距离通常能维持在2站以上，从表面上看，可

18、以令调度中心通过“电话对讲通乘务员保持通讯”的方式维持运营，但是因为信号系统故障以后，道岔的转换需要人员到线路旁进行手动操作，但是道岔系统的锁闭装置无法手动操作，所以，为了维持运行而频繁进行道岔方向的变换操作是不安全的。所以综合以上四点分析，我们不建议在信号系统故障的情况下继续维持本系统的运营。通过我们通过讨论，如果要在信号系统故障的情况下维持运营，则可能的方案如下文。(一) 单边拉风箱行车组织法所有车立即到前方站清客后，由OCC统一指挥将车辆较少的一侧的所有车（除最末尾的一辆以外）集中到较多的一侧，余下的一列车切换为“手动操作模式”，在清空的线上执行“拉风箱”运行任务，此时这唯一运营的车辆单

19、独占据一侧的线路。运行模式示意图如下：图2 “拉风箱”运营模式A. “9站8区间”运营假如“手动操作模式”的最高限速能达到60km/h，使旅行时间仍为1325s，则系统运营效率为单方向运输量：378×（3600/1325）1027（人/单方向），达到2011年线路最低运力要求“单方向每小时3553人”的28.9%。但是“手动操作”不突破15km/h的最高限速限制的话，整个的线路运行情况如下表：发车站终到站站停时间站间距旅行时间旅行速度折返-赤岗塔赤岗塔40s92.4m 26.4s 12.6km/h 赤岗塔海心沙20s553.8m 137.1s 14.5 km/h 海心沙广州歌剧院20

20、s446.0m 111.3s 14.4 km/h 广州歌剧院双塔25s384.7m 96.6s 14.3 km/h 双塔中央广场25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 中央广场市民广场25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 市民广场天河南一路20s535.1m 132.7s 14.5 km/h 天河南一路体育中心20s315.5m 80.0s 14.2 km/h 体育中心林和西40s694.3m 170.9s 14.6 km/h 林和西体育中心20s693.7m 170.7s 14.6 km/h 体育中心天河南一路20s318.4m 80.7s 14.2 km/h

21、天河南一路市民广场25s532.7m 132.1s 14.5 km/h 市民广场中央广场25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 中央广场双塔25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 双塔广州歌剧院20s384.7m 96.6s 14.3 km/h 广州歌剧院海心沙20s446.1m 111.3s 14.4 km/h 海心沙赤岗塔30s553.8m 137.1s 14.5 km/h 赤岗塔折返-赤岗塔15s92.4m 26.4s 12.6 km/h 统计结果435s7758.6m 2373.4s 11.8 km/h 表3-“9站8区间”行车参数表(拉风箱)即旅行时间为“

22、2373.4s39分34秒”，意味着乘客的最大等候时间为39分34。如果再加上发生故障后的调度响应时间约15分钟（尝试处理故障、各车前方站清客、调度成“拉风箱”状态），则系统故障初期乘客的最大等候时间将接近1小时。此时系统运载能力下降为按AW3载荷的进行计算（每车189人，每列378人），每小时内单方向的运输量将降为378×（3600/2374）574（人/单方向），这只达到2011年线路最低运力要求“单方向每小时3553人”的16.1%。B. “8站7区间”运营假如“手动操作模式”的最高限速能达到60km/h，使旅行时间仍为1236s，则系统运营效率为单方向运输量：378×

23、;（3600/1236）1101（人/单方向），达到2011年线路最低运力要求“单方向每小时3553人”的30.9%。但是“手动操作”如果不突破15km/h的最高限速限制的话，整个的线路运行情况如下表：发车站终到站站停时间站间距旅行时间旅行速度折返-赤岗塔赤岗塔40s92.4m 26.4s 12.6km/h 赤岗塔海心沙0s553.8m 0s0.0 km/h 海心沙广州歌剧院20s446.0m 244.2s 14.7 km/h 广州歌剧院双塔25s384.7m 96.6s 14.3 km/h 双塔中央广场25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 中央广场市民广场25s426.4m

24、106.6s 14.4 km/h 市民广场天河南一路20s535.1m 132.7s 14.5 km/h 天河南一路体育中心20s315.5m 80.0s 14.2 km/h 体育中心林和西40s694.3m 170.9s 14.6 km/h 林和西体育中心20s693.7m 170.7s 14.6 km/h 体育中心天河南一路20s318.4m 80.7s 14.2 km/h 天河南一路市民广场25s532.7m 132.1s 14.5 km/h 市民广场中央广场25s426.4m 106.6s 14.4 km/h 中央广场双塔25s431.1m 107.7s 14.4 km/h 双塔广州歌

25、剧院20s384.7m 96.6s 14.3 km/h 广州歌剧院海心沙0s446.1m 0s0.0 km/h 海心沙赤岗塔30s553.8m 244.2s 14.7 km/h 赤岗塔折返-赤岗塔15s92.4m 26.4s 12.6 km/h 统计结果395s7758.6m 2324.9s 12.0 km/h 表4-“8站7区间”行车参数表(拉风箱)即旅行时间为“2324.9s38分45秒”，意味着乘客的最大等候时间38分45秒。如果再加上发生故障后的调度响应时间约15分钟（尝试处理故障、各车前方站清客、调度成“拉风箱”状态），则系统故障初期乘客的最大等候时间仍然接近1小时。此时系统运载能力

26、下降为按AW3载荷的进行计算（每车189人，每列378人），每小时内单方向的运输量将降为378×（3600/2325）586（人/单方向），这只达到2011年线路最低运力要求“单方向每小时3553人”的16.5%。(二) 多车拉风箱行车组织法根据BT提供的文档3012517APM项目系统性能和故障管理分析可知，列车速度为15km/h时最恶劣情况下的制动距离为10.02m，所以两列车之间保留一站两区间做为隔离区是相当安全的。所以采用3车分区间“拉风箱”是可能的。此模式中，A车运行于上行线的“赤岗塔双塔”区间，B车运行于下行线的“广州歌剧院市民广场”区间，C车运行于上行线的“市民广场林河

27、西”区间。如果故障时采取的是“9站8区间”运营，则参照下表5，可计算出A、B、C各列车的旅行时间依次为906.1s,896.8s,893.6s发车站终到站站停时间站间距旅行时间旅行速度A折返-赤岗塔赤岗塔4092.426.4 12.6 赤岗塔海心沙20553.8137.1 14.5 海心沙广州歌剧院20446.0111.3 14.4 广州歌剧院双塔25384.796.6 14.3 双塔广州歌剧院20397.099.5 14.4 广州歌剧院海心沙20446.1111.3 14.4 海心沙赤岗塔30553.8137.1 14.5 赤岗塔折返-赤岗塔1592.426.4 12.6 统计结果1902966906.1 11.8 B广州歌剧院双塔25384.796.6 14.3 双塔中央广场25431.1107.7 14.4 中央广场市民广场25438.5109.5 14.4 市民广场天河南一路20535.1132.7 14.5 市民广场中央广场25426.4106.6 14.4 中央广场双塔25431.1107.7 14.4 双塔广州歌剧院20384.796.6 14.3 统计结果1653032896