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。     

轨道交通全自动运行车辆段设计研究

随着地铁全自动运行技术在国内的推广,完善适应全自动运行技术的车辆段工艺设计已成为当务之急。在总结北京、成都、哈尔滨、深圳、济南等城市的全自动运行车辆段设计实践的基础上,对全自动运行地铁车辆段的总平面图和与全自动运行有关的设施的设计进行初步的探讨与研究。明确采用全自动运行技术后,都有哪些车辆段线路和设施受到影响,并提出具体的解决措施。对全自动运行地铁车辆段的防护分区原则、方法进行详细的研究,尤其明确了周月检线、转换轨、试车线、回转线等车场线的分区属性,对车辆段总平面图的设计有着实际的指导意义。对防护分区内的停车列检库、周月检库、洗车库、转换轨、试车线的设计提出具体要求和方法。分析地铁列车往返全自动运行区与非全自动运行区的各种工况,为信号系统设计和车辆段工艺设计提供参考依据。     

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。     

城市轨道交通全自动驾驶列检库、洗车库的车库门安全防护方案

在全自动驾驶信号系统设计过程中,需要考虑计算机联锁与列检库、洗车库的接口功能和逻辑关系。根据车库门作业场景分析及其防护原则对联锁逻辑方案进行了设计,方案中增加了相应的安全防护措施,满足了全自动无人驾驶的设计要求。通过实际工程测试应用,本方案提高了列车出库、回库及洗车作业的效率,提高了车辆段、停车场列车及操作人员的安全。     

基于全自动运行场景的地铁列车适应性设计

全自动运行系统是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术,实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统。该系统对进一步提升城市轨道交通的运营安全、行车效率、智能化水平及降低运营成本有重大意义。文章以深圳地铁20号线全自动运行列车为例,介绍列车运营场景,重点论述车辆在全自动运行系统线路中的网络安全保护设计、车辆设备的可靠性及舒适性设计。相关研究可为全自动运行场景下的地铁列车设计提供参考和借鉴。     

地铁全自动运行系统故障软化技术

采用GoA4级的地铁全自动运行系统取消了列车司机的设置,造成在异常或降级情况下列车迫停区间时救援人员上车救援困难且耗时较多,因而会严重影响地铁运营.根据具体的故障情况,提出了相应的故障软化技术,在列车全自动运行系统发生故障时,会保留部分自动运行功能,尽可能避免列车迫停于区间,以实现异常和降级情况下服务乘客、降低救援难度、对运营影响最小的目标.     

地铁全自动运行线路信号系统RAMS指标分析

由于全自动运行地铁无司机驾驶,随之而来的是一系列安全和运营保障问题;同时,既有线系统的RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)指标,也无法全面指导全自动运行RAMS体系的建设.从既有线故障情况、驾驶模式、运营场景三方面,对全自动运行对信号系统RAMS指标的影响进行讨论.     

地铁全自动运行系统故障软化技术

采用GoA4级的地铁全自动运行系统取消了列车司机的设置,造成在异常或降级情况下列车迫停区间时救援人员上车救援困难且耗时较多,因而会严重影响地铁运营.根据具体的故障情况,提出了相应的故障软化技术,在列车全自动运行系统发生故障时,会保留部分自动运行功能,尽可能避免列车迫停于区间,以实现异常和降级情况下服务乘客、降低救援难度、对运营影响最小的目标.     

全自动运行系统车载设备与车辆新增电气接口分析

通过对全自动运行系统车载设备与车辆新增电气接口进行分析,总结了全自动运行系统车载设备新增的自动控制功能以及对车辆控制的优势,为全自动运行系统的接口设计提供思路。     

全自动驾驶地铁车辆基地列检作业计划管理系统研究

基于南宁地铁5号线车辆全自动驾驶与智能运维等技术手段,结合车辆基地列检作业的现状与不足,研发了全自动驾驶车辆基地列检作业计划管理系统并投入实际运用。介绍了该系统的硬件布置与软件系统的组成与功能,并对其应用原理进行了详细分析。结果表明,列检作业计划管理系统可打通智能运维体系下各系统间的数据链路,实现检修计划自动生成、作业任务无纸化派发、人员进出库无人化管理、故障情况信息化追溯等功能。     

城市轨道交通全自动运行列车的需求分析

从功能需求、RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)需求及列车设计需求等方面,对全自动无人驾驶列车的需求进行分析.着重讨论了全自动无人驾驶列车在运行模式、控制方式、列车状态监控、安全需求等方面的功能特点及优势.     

城市轨道交通全自动运行线路在无人值守模式下的应急处置

基于不同的场景,详细阐述了无人值守模式下全自动运行线路的应急处置方法、区间疏散方式及救援方式.结合专门的自动应急或远程应急功能,使无人值守全自动运行线路应急处置能兼顾运营效率和安全,避免列车迫停区间.建议做好多职能队员的相关培训工作,并合理选择列车自动运行控制系统的应急功能.     

城市轨道交通全自动运行系统及安全需求

结合国内外全自动运行系统的运营研究资料,介绍国际轨道交通全自动运行系统发展状况,探讨全自动运行系统的功能结构。结合IEC62267与IEC62290等国际标准,论述全自动运行系统典型的系统功能与安全需求。以系统FAM与CAM模式转换为例,对运营场景进行分析研究,如实反映列车全自动驾驶系统真实的运营过程,在建模之前需对系统的功能进行梳理,实现需求到场景的追踪,以确保所建模型与功能需求的一致性,即此模型表达系统最终需要完成哪些功能,这些功能之间的关系如何以及系统完成这些功能需要与哪些外部参与者或系统实现交互。对全自动运行系统展开深入而全面的研究,对我国自主研发全自动运行系统提出参考建议,为全自动运行系统的安全运营保驾护航。     

全自动无人驾驶系统在地铁既有线改造中的机遇和挑战

基于GoA4(无人值守下的列车自动运行等级)的全自动无人驾驶系统,在全球各大城市的轨道交通线网中发展迅速,在旧线改造中也得到了广泛应用。通过借鉴巴黎地铁1号线的全自动化改造案例,探讨了全自动驾驶系统在既有线改造中所遇到的困难和挑战。分析了国内城市在旧线改造时利用全自动无人驾驶系统进行升级的必要性和适应性。提出了建立基于远期发展和整体网络的发展战略。实施全自动驾驶系统,运营部门自身的技术和管理能力等也应提高。     

从行车组织角度探讨轨道交通全自动运行线路设计

从行车组织的角度对城市轨道交通全自动运行(FAO)模式引发的运营方面变化进行分析,围绕\"硬件上设备可靠性提高、管理上乘务员需求弱化\"两点核心,对地铁工程设计提出几点思路,包括场段出入线折返接轨终点站以减少地块切割、强化以热备车需求布局正线停车线、夜间正线停车以节省场段用地并提高列车运用效率、超长区间双向行车以提高隧道阻塞后的列车撤出效率;同时对FAO模式下的列车运行指挥体系进行初步构建。     

基于贝叶斯网络的全自动运行系统弹性评估

结合列车全自动运行系统的弹性评估,提供一种基于贝叶斯网络模型的评估方法。根据列车故障前后的性能变化曲线,总结系统弹性的 4 种能力,探究影响这些能力的相关因素,为影响因素的定量选取合适的评价指标,作为贝叶斯网络的最底层节点。对指标制定打分表,获取专家的打分结果作为指标层的先验概率输入,同时选择恰当的隶属度公式作为条件概率的计算方法,获得贝叶斯网络的条件概率表,建立列车全自动运行系统的贝叶斯网络模型,定量评估系统弹性,同时对目标节点进行敏感度分析,提出提升弹性的改进建议。     

全自动驾驶车辆段总体布局方案设计

从全自动驾驶车辆段典型的运营场景入手,分析倒装与顺装方案对全自动驾驶车辆段的影响,总结出全自动驾驶模式下车辆段的特点,结合运营场景提出总体布局的设计思路。如在车辆段新增全自动运行区域,由信号系统实现列车的全自动驾驶功能;行车综合自动化系统增加与车辆段通信、信号、视频监控、火灾报警等系统接口,实现各系统的联动等。分析表明,全自动驾驶车辆由于其自动运行区和非自动运行区的划分,以及转换轨位置的不同,与传统车辆段总体布置有着较大的不同,在设计全自动驾驶车辆段总体布局时要充分考虑自动运行区的划分和车辆调车方式的不同,以及开通初期人工驾驶模式到全自动驾驶模式的平滑过渡。     

基于列车安全包络延伸的全自动运行系统跳跃锁闭方案研究

在城市轨道交通全自动运行系统中,列车进站停车对标不准后,需要采取跳跃停车功能实现自动调整对准的目的,跳跃锁闭是保证跳跃停车安全和效率的重要手段。现有跳跃锁闭方案通过联锁系统对已出清区段进行重新锁闭的方式来实现,存在效率低下、实施场景受限等缺点。提出一种新的跳跃锁闭方案对现有方案进行优化,通过列车安全包络的延伸实现跳跃所需防护区段的占用和锁闭,不受场景限制。以列车自身为核心进行处理,无需联锁系统对区段进行重新锁闭即可对列车跳跃进行防护,简化了跳跃锁闭的流程,提升了效率。通过测试验证了新方案的有效性,并且相对原有方案效率提高约50%,为提升跳跃功能的可用性提供了解决方案。     

燕房线全自动运行系统安全保障管理实践

北京燕房线为\"综合科技示范线\"示范目标全自动运行技术的应用。全自动运行线路的列车唤醒、休眠、出入库、正线运行、折返等作业均由系统自动控制完成,即列车驾驶员执行的工作完全由自动化、高度集中控制的列车运行系统完成,系统的智能化、自动化以及复杂程度更高,对系统安全性、可靠性的保障也提出更高的要求。在自主化全自动运行系统建设过程中,运用安全保障的理念,探索一套适用于全自动运行系统的风险管理方式,以实现系统安全性能的提升,最终保障全自动运行系统的顺利实施,从系统整体和各子系统多角度提出安全保障要求。在全生命周期内运用危害分析技术对核心系统进行全过程的安全保障,并在建设管理过程中从多方面、多角度进行全生命周期闭环管理,真正达到在建设期通过安全和可靠性分析对设备进行选型、结构优化,避免系统交付后无法满足指标的要求,更好地为运营提供稳定、安全的设备系统。     

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。