全自动运行系统地铁车辆关键技术

全自动运行(FAO)系统是城市轨道交通自动化的最高等级,其关键技术包括适用于全自动运行的土建和设备系统,其中全自动运行设备系统包括车辆、信号、通信、综合监控、站台门等关键技术。从国际电工委员会标准《铁路应用—城市轨道交通管理与控制系统》(IEC62290)对城市轨道交通全自动运行系统的功能需求出发,描述全自动运行系统功能需求及运营场景下的运营流程,针对完成此功能需求及运营流程的条件下,对适用于全自动运行系统的地铁车辆关键技术进行逐一论述。从监控轨道出发,列车需具备障碍物和脱轨检测功能,并具备将此信息上传至调度中心的功能;从监控乘客出发,列车需具备车门、站台门故障对位隔离功能,具备远程车辆广播、车门状态上报等功能;从监控列车出发,列车需增加自动唤醒、自动休眠装置。此外,列车关键子系统设备应采用多重冗余,以提升列车的可靠性、可用性、可维护性。     

全自动运行系统下站台门新增异物探测与控制功能方案研究

全自动运行(FAO)系统是城市轨道交通自动化的最高等级,站台门是全自动运行系统中与乘客直接接触的保障系统安全运行的重要设备,目前全自动运行系统下站台门新增功能需求与实施方案尚无规范标准可循。通过对全自动运行系统下站台门运营场景需求分析,得出站台门在全自动运行系统下间隙异物探测、车辆与站台门故障对位隔离和多就地控制盘(PSL)控制功能需求;针对传统的车辆与站台门间隙异物探测方案进行全自动运行系统适用性分析与比选,提出全自动运行系统站台门间隙异物探测技术要求及发展方向;对实现列车门与滑动门故障对位隔离控制功能的信息传输通道和控制模式进行研究分析,并对此运营场景的客流引导播报方案提出新的思路。同时,确定了全自动运行系统下站台门PSL位置和数量的设置原则。     

全自动智能化运行平台安全指南研究

全自动智能化运行模式是全自动运行系统发展趋势之一.针对全自动智能化运行平台的安全开发与安全实施,探讨了安全指南研究流程;分析了运营场景特性,并就安全风险以及安全要求进行了阐述;给出了风险管控意见.在全自动智能化运行平台的研究与实践中,需要关注运行安全、运营安全以及信息安全的重要性.     

全自动运行系统风险分析技术研究

为了保证城市轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)系统整体运行的安全性,提出从FAO的整体系统层面进行安全风险分析的一种技术方法,可以全面识别FAO系统设计的风险。该方法首先运用对比IEC 62267标准差异分析的手段,确定初步危险清单,然后对4类情景要素进行危险情景融合,以便分析每个特定的具象化危害场景,并以此为基础通过半定量的SIL分配技术为各子系统分配定量的安全指标,以便量化其安全需求。考虑到FAO系统场景子系统间交互的复杂性,在分析中运用系统理论过程分析(systems-theoretic processes analysis,STPA)方法进行运营场景危害分析。本方法为FAO系统的各个核心子系统、设备、接口、运维人员、建设单位提出相应的功能安全需求、技术安全需求和运营安全需求。为后续不同工程项目开展FAO大系统层风险分析提供一定的参考价值。     

基于Petri网的全自动无人驾驶列车停站场景形式化建模与验证

为进一步提高全自动无人驾驶系统的安全性,采用Petri网理论在全生命周期早期对系统运营场景的实现流程进行形式化建模与验证。选取正线运营中的列车停站这一典型运营场景,进行对象提取与状态分析,结合各对象与库所、变迁的对应关系,建立Petri网模型,并利用仿真软件PIPE对其有效性和正确性进行形式化验证。针对可能出现的异常情况对模型进行优化,设置车门与站台门开关时序,避免乘客拥挤时出现安全隐患。试验结果表明：建立的Petri网模型有界、安全且无死锁,满足列车停站场景功能需求,模型的可靠性和有效性得以验证,为全自动无人驾驶系统的开发应用与安全分析提供理论支撑。     

城市轨道交通全自动运营场景及功能需求分析

对城市轨道交通全自动运行系统进行介绍,对全自动运营场景进行梳理。以自动洗车和大客流2个典型运营场景为例进行分析,指出不同运营场景对通信、信号、车辆、综合监控、站台门、洗车机等关键装备的功能需求以及各设备专业之间的接口关系,为相关工程设计人员提供设计参考,提升城市轨道交通运行的可靠性、安全性、可用性和可维护性。     

基于UPPAAL的FAO系统典型运营场景建模与验证

全自动驾驶系统FAO(Fully Automatic Operation)具有安全、可靠、高效的特点,成为未来城市轨道智能交通系统的主要发展方向。FAO系统典型运营场景是1个实时的过程,为发现其逻辑的错误、功能和性能的缺陷,需要在系统设计前,针对系统需求规范中典型运营场景的实现流程进行形式化分析。本文分析FAO典型运营场景保护区的实现流程,在系统需求规范中提取其功能与性能的需求,采用基于时间自动机理论的UPPAAL构建时间自动机网络模型,进行仿真分析,并验证其功能属性、性能属性与安全属性。通过反例分析、模型修正,增强对FAO系统的理解,减少设计故障,提高安全性,为系统设计与实现打下良好的基础。     

从运营角度谈城市轨道交通全自动运行系统设计和建设中的关键问题

全自动运行线路在运营上存在安全压力大、应急处置效率低、指标考核难及培训难度大等问题.以苏州轨道交通5号线为例,分析了设计和建设阶段需要重点关注的关键问题:运营单位应该深度参与线路设计建设,在项目设计初期提出各类运行场景,作为全自动运行系统功能设计的需求;对全自动运行系统的初步设计、详细设计、设备的生产和制造、国产化及调...     

城轨交通全自动运行系统组合测试用例生成方法

为提高城轨全自动运行系统测试的全面性，结合时间自动机建模方法和组合测试理论，提出全自动运行系统组合测试用例生成方法。首先，以全自动运行系统运营场景为测试建模对象，基于时间自动机建模方法，描述全自动运行系统的运营场景，利用Yggdrasil生成100%满足运营场景时间自动机模型节点覆盖和边覆盖的测试路径；其次，采用输入域建模理论，提取测试路径反映的系统工况作为组合测试的输入参数，利用组合测试算法生成全自动运行系统的组合测试用例；最后，以全自动运行系统中的唤醒场景为例，采用UPPAAL从ATP、ATO、TCMS、AOM和车辆5个方面建立唤醒场景的时间自动机模型，以向前跳跃失败为例，采用2-维组合覆盖生成组合测试用例。结果表明，测试用例100%覆盖测试模型所有的边和节点，以及测试模型任意2个输入之间的组合，提升了全自动运行系统测试的完备性。     

全自动运行城市轨道交通线路建设管理关键环节的若干思考

国内许多城市轨道交通全自动运行(FAO)线路的建设呈现快速发展趋势。从FAO的技术特征、系统工程、实施关键条件等展开分析,以建设者的角度,应用系统生命周期模型,在项目需求策划与管理、系统集成和系统保证管理、基于运营场景功能验证的联调联试管理等关键环节,提出重视项目需求及运营场景的策划与管理、实施系统集成和系统保证管理、强化基于运营场景功能验证的联调联试管理、培养以系统工程师为核心的项目管理团队等应对措施。     

城市轨道交通变电站自动化系统的功能构架

依托IEC61850的功能分类原则,探讨城市轨道交通变电站自动化系统的功能构架,包括系统支持功能、系统配置或维护功能、运行或控制功能、本地过程自动化功能、分布式自动化支持功能和分布式过程自动化功能等,在分析现有系统功能的基础上,对该系统未来的发展方向提出作者的观点.     

下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统关键技术

结合国内外城市轨道交通的发展需求、自动无人驾驶列车运行控制系统的现状及技术发展战略,参考IEC 62279标准对列车运营自动化等级的分级定义,提出Bi TRACON型下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统解决方案,该系统由综合自动化系统、轨旁控制器、车载控制器、计算机联锁和通信系统等组成,除具备传统的列车驾驶模式外,新增全自动列车自动驾驶模式和蠕动模式,无需工作人员值守,可以进行全自动列车运行控制;并且给出新增驾驶模式和既有驾驶模式之间的转换。Bi TRACON系统解决方案相比传统的轨道交通信号系统解决方案,在实现全过程的列车运行安全防护、灵活的运营组织、高效和节能、高度一体化和深度集成等方面有了显著提升。     

全自动驾驶模式车辆基地牵引供电系统方案

针对全自动驾驶模式,研究车辆基地的牵引供电系统方案。根据车辆基地布局及全自动驾驶典型运营场景,提出全自动驾驶模式下牵引供电系统开关应具备遥控、遥信和不停电倒闸等功能需求。通过对各种直流开关进行分析和比选,提出一套完整的牵引供电系统改进方案。分区级采用直流负荷开关替代原手动隔离开关,就地级采用以接触器为主要元件的防误操作检修开关替换原手动检修开关,同时牵引供电系统增加与门禁和信号系统的联锁功能。介绍改进方案中所应用的直流负荷开关及防误操作检修隔离开关,具有成熟产品和技术,能够满足系统的要求。     

自动化车辆段内的车辆段信号系统与试车线信号系统整合方案研究

目前国内城市轨道交通的自动化车辆段中车辆段信号系统和试车线信号系统大多采用不同的联锁系统,导致出现试车线设备与车辆段联锁设备的接口设计方案多、外部接口电路复杂等问题。为此,提出了一种整合车辆段信号系统和试车线信号系统的改进方案:在既有自动化车辆段联锁以及ATP(列车自动防护)、ATO(列车自动运行)系统功能的基础上,扩大其控制范围,扩展试车线功能,完全将试车线纳入自动化车辆段控制范畴。该改进方案在自动化车辆段ATC(列车自动控制)系统的基础上增加了试车线特有的功能,并增加了部分特殊模拟条件,使得车辆段ATC系统与试车线ATC系统得以有效整合,满足车辆段和试车线的功能要求。该方案可减少信号系统及其附属工程的投资,并可减少运营管理接口,减少设备维修工作量。     

机车标签双向数据传输系统的研制

介绍了基于铁路车号自动识别系统的机车双向数据传输系统的开发,新系统实现的功能及相关的技术手段,对完善铁路车号自动识别体系功能,提高机车运行安全监控的可靠性,具有重大意义.     

全自动无人驾驶模式下对通信系统的需求分析

为达到车辆全自动无人驾驶的目的,轨道交通通信系统在既有接口功能的基础上,针对使用场景重新进行需求分析,优化了与车载设备、地面相关系统的接口功能和实施方案,满足全自动无人驾驶的运营指挥需求,并提供了应急故障情况下的通信及监控手段。     

基于测试的应答器车载设备安全分析方法研究

为了能够使自主研发的应答器车载设备系统达到欧洲铁路标准产品的要求。在应答器车载设备系统的研发过程中,需要严格依据欧洲铁路标准SUBSET-036的要求来进行研发,同时,为了保证产品在全生命周期内能够达到较高的安全完整性等级,在产品研发过程中,需要全面贯彻IEC62278和IEC62425中的安全需求,即基于风险的安全设计理念。采用HAZOP和FMECA识别风险并制定相应的风险减轻措施,在应答器设计时,将风险减轻措施作为应考虑的安全输入条件贯彻在设计中,以确保产品风险被控制在一个可接受的水平。最后选取4个安全需求功能的测试用例,经过反复多次的确认测试,其测试通过率均达到100%,证明其安全需求均在应答器车载设备系统设计中给以满足。最终的测试用例结果表明,该自主研发的应答器车载设备系统满足列车运行控制系统的安全完整性等级的运用要求。     

全自动运行系统发展趋势及建议

介绍全自动运行(FAO)系统的发展历程,通过分析全自动运行系统的技术特点,阐明全自动运行是今后列车运行控制系统发展趋势的观点,并强调全自动运行是可以实现轨道交通系统高可用、高可靠和高安全的先进技术。结合自主化全自动运行系统国家示范工程——北京地铁燕房线的研究建设情况,分析说明自主化全自动运行系统的架构,以及与传统CBTC系统的区别。着重提出,必须通过制定与全自动运行系统相匹配的运营规则,并通过各专业系统设备自动联动控制,才可以充分发挥全自动运行系统的优势,显著节约人力和各项成本,从而提升轨道交通整体装备的可靠性水平。最后针对当前国内轨道交通快速发展的现状,提出在后续线路规划全自动运行系统时的多项建议:分步骤推进FAO线路的应用,首条线路可选择客流量较小的线路,待运营单位和乘客适应FAO后再逐步推广;进一步提高系统集成度,实现多专业联动控制,并设立独立的运营团队,从而更好地发挥FAO系统优势,真正为线路运营能力的提升做出贡献。     

基于全自动运行的智能站台门控制系统研究

站台门控制系统已在城市轨道交通线路中取得广泛应用，但随着城市轨道交通自动化运行水平的不断提高，国内全自动运行线路逐渐增多，既有站台门控制系统已难以满足全自动运行模式的运营需求。站台门控制系统既要实现与列车门的对位隔离，又要在可靠性和安全性方面满足SIL2的相关要求。针对全自动运行轨道交通线路，设计智能站台门控制系统，实现站台门与列车门的对位隔离，并采用“二取二”设计架构，提高站台门控制系统的可靠性和安全性；同时，支持多种车型混跑的运行场景，满足全自动运行轨道交通线路对站台门控制系统的要求。     

轻轨交通轨道特点与设备发展研究——轻轨之器

从轻轨与地铁、有轨电车对比的角度,阐述轻轨系统的轨道、供电、弱电等系统的特点和研究重点,进一步完善轻轨系统合理的功能定位和技术发展目标。在走行系统方面,轻轨包括钢轮钢轨和橡胶轮胎两类,需要根据不同轮轨特征进行轨道设计;在供电系统方面,除了遵循当前设计规范外,在做好轻轨系统的外部电源规划的基础上,建议针对轻轨特点研究确定供电配置标准和负荷等级;在弱电系统方面,结合当前新技术发展,提出综合化、智慧化趋势;最后从提高乘客服务水平与环保节能效能角度,提出电扶梯、通风空调等的配置要求,以提高轻轨交通的出行吸引力。