O casting é muito simples:
from sqlalchemy.dialects.postgresql import array, ARRAY
cast(array([]), ARRAY(Integer))
Sem ver o que você tentou, só posso especular que você tentou converter para
array(Integer) em vez de ARRAY(Integer) . 
from sqlalchemy.dialects.postgresql import array, ARRAY
cast(array([]), ARRAY(Integer))
array(Integer) em vez de ARRAY(Integer) . 
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