FAO信号系统测试方案的探讨与研究

针对城市轨道交通FAO信号系统技术要求高、接口关系复杂等特点,结合FAO信号系统上云等最新技术发展趋势,对标欧标,采用“V”模型周期控制方法,提出FAO信号系统的测试方案,分析各阶段的测试目的、测试平台及测试内容,为FAO项目如期全功能开通提供一种测试方法的指导和借鉴。

FAO核心子系统安全完整性等级评价方法研究

为探究如何更加实际地评价全自动运行(FAO)系统核心子系统功能的安全完整性等级(SIL),通过研究欧洲电工标准化委员会(CENELEC)标准中风险模型的构造,给出风险降低因素(RRF)的定义;通过定义的风险降低因素,建立可容忍事故率(TAR)与可容忍危害率(THR)的换算关系,进而评估出FAO系统核心子系统功能次级危害的可容忍危害率;最后通过其与安全完整性等级的对应关系,得到核心子系统功能的安全完整性等级。应用结果表明:结合实际的FAO工程项目应用成果,给出风险降低因素中各要素的具体示例,可供借鉴;与直接采用可容忍事故率保守估计安全完整性等级的方法相比,在考虑风险降低因素后评估得到的安全完整性等级更接近实际情况。

2023年中国内地城市轨道交通运营线路概况

截至2023年底,中国内地共有28个省份的59个城市开通城轨交通运营线路338条,运营线路总规模达11 232.65 km,其中,地铁线路8 547.67 km,占比76.10%,全自动运营线路1 052.43 km,占已投运线路总里程的9.37%。2023年当年共新增城轨交通运营线路53条(段),新投运线路总长度884.55 km,其中,新增地铁线路539.50 km,新增全自动运行线路252.79 km。新增运营线路共涉及7种系统制式,分布在30座城市中,其中有3座城市为2023年首次运营城轨交通。2023年全年完成客运量再创历史新高,日均客运量首次突破8 000万人次。

基于情景融合的全自动运行系统危害分析技术

为提高城市轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)系统的安全性,本文从FAO系统运维的角度,提出一种基于情景融合的FAO系统危害分析技术。该技术通过场景要素识别,融合生成FAO应用场景后,综合选取等比例分配法、先验信息分配法或组合逻辑分配法,采用半定量安全完整性等级(safety integrity level,SIL)分配技术完成核心子系统功能安全指标分配,解决传统功能故障模式影响及危害性分析(failure mode,effect and criticality analysis,FMECA)对多系统功能SIL分配存在局限性的问题,为后续FAO系统线路的危害分析及SIL分配工作提供参考。

城轨全自动运行线路中心ATS系统智能提升方案研究

城市轨道交通全自动运行线路将列车司机的职能交由列车自动控制系统和控制中心相关系统共同完成,而运营控制模式也由传统的司机、控制中心调度员、车站值班员共同参与控制,转变为控制中心调度员直接面向列车运行进行控制。通过分析运营调度需求及既有运营调度痛点问题,针对新建线路和既有改造线路,分别提出控制中心ATS系统智能提升架构;从供电分区行车数量卡控、行车关键信息融合、全自动编图及行车评估、运维联动、故障及应急指挥等方面,提出具体实施方案,旨在提高全自动运行线路运营效率和故障处理能力。

城市轨道交通全自动运行车辆移动值乘辅助系统研究与应用

针对全自动运行车辆值乘岗位责任重大,但配套设备智能化、数字化水平不高的现状,基于全自动运行车辆、列控等专业系统关键设备运行状态数据,研究全自动运行车辆移动值乘辅助系统构建方案,以提升全自动运行车辆值乘水平和应急故障排除效率。通过分析全自动运行线路车辆值乘人员的核心需求,研究实时数据库、故障智能诊断等关键技术,最终依托LTE综合承载网,实现全自动运行车辆移动化实时监督、故障智能分析和故障排查指导等功能。实际应用表明:该方案可有效提高车辆值乘人员应急故障排查效率,进一步保障和提升全自动运行线路的运营安全,为城市轨道交通数字化、智能化运营提供参考。

全自动运行信号系统自动疏散方案研究

由于全自动运行(FAO)列车上无司机值守,若遇故障需进行乘客疏散时,要求FAO系统具备自动疏散功能。基于FAO相关子系统功能分配方案,分析全自动运行信号系统自动疏散信息交互原理;定义疏散请求区和疏散防护区,阐述其设计原则;重点针对驶向相邻区域控制器(ZC)边界的列车因相邻ZC故障触发疏散导致无法折返或者停靠站台的情况,提出在ATS界面增加ZC边界疏散旁路功能;提出区分站台和站间、不区分站台和站间2种自动疏散配置方案,可供用户根据需求进行选择;最后在集成测试平台上对自动疏散功能进行场景分析和测试用例设计。自动疏散设计和室内仿真测试方案已成功应用于上海、深圳、苏州等城市的轨道交通全自动运行信号系统中,可为后续全自动运行系统设计提供一定的指导。

基于互联互通的全自动运行系统全局调度技术研究

在《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》引导下,互联互通、全自动运行以及智能交通运输组织已成为我国城市轨道交通未来发展趋势。文章通过对全自动运行系统互联互通技术进行分析,针对线网运营后运营成本增加和乘客出行换乘不便等日益突出的问题,提出一种基于互联互通的全自动运行系统全局调度技术方案,并以云平台为基础构建线网全局调度系统。其首先对全自动运行系统互联互通关键技术路线进行梳理,然后提出基于线网的全局调度技术(包括相关的系统构架和多目标优化模型),最后以某城市的线网运营和客流数据为基础,通过遗传算法对线网调度技术的多目标优化模型进行了仿真验证。仿真结果表明,采用文中所提技术方案,可降低城市轨道交通社会消耗总成本10.8%,缩短乘客出行时间12%。

城轨全自动运行线路ATS自动洗车功能设计与实现

自动洗车是城市轨道交通全自动运行线路的一项必备功能。为提高全自动运行项目自动洗车设计效率,减少软件开发成本,提出一种基于序列化动作的自动洗车设计方案。通过分析不同项目自动洗车需求,识别项目之间的共性和区别;设计一套ATS系统洗车流程数据配置模板,通过修改数据配置即可实现新项目的洗车功能需求;软件采用状态设计模式开发实现,仅需进行一次开发,即可根据数据配置和设备状态自动执行洗车流程。该方案在成都、上海、深圳、郑州等多条全自动运行线路的成功实践,可为类似的全自动功能设计提供思路。

全自动运行列车远程开关门设计方案研究

全自动运行列车由于不设置司机,一些行车相关命令需要远程下达。既有的远程控制命令主要用于列车的休眠、唤醒、照明、空调、断路器复位等,而随着全自动运行线路的普及,运营方对于列车人员的高效疏散、车场人员的灵活上下车等有着迫切的需求。为此提出远程开关列车门设计方案,针对站台和区间远程开关门、存车线和车辆段远程开关门等场景,设计疏散防护区域和门使能区域,阐述列车在站台精确停车、列车在区间停车、列车在存车线或车辆段等情况下的远程控制开关门流程,在确保安全的前提下,最大程度提升运营组织效率。该方案可供后续全自动运行项目的远程开关门设计参考。

城市轨道交通全自动运行系统站台门与信号系统集成方案研究

城市轨道交通全自动运行模式下取消了传统的驾驶员,站台门与信号系统的联动控制发生了较大变化。为保障全自动运行系统安全、可靠地运行,进行全自动运行系统站台门与信号系统的联动控制方案研究意义重大。通过研究站台门的组成和控制方式、站台门与信号系统传统联动方案及全自动运行站台门和信号系统联动的运营需求,明确了全自动运行站台门与信号系统联动的运营场景,提出了站台门与信号系统联动控制集成方案,搭建了集成方案的系统架构,并分析了集成方案的优势,给出了集成方案的对位隔离方式和间隙探测方式,阐述了集成的站台门控制器主要组成设备的功能。为提高全自动运行系统的安全性、可靠性,更好地满足全自动运行线路对站台门与信号系统联动控制的运营需求提供了解决方案。

城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践

结合深圳地铁13号线内湖停车场工程实际情况,探讨城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计要点,在分析内湖停车场功能定位的基础上,从全自动运行相关功能设计、消防设计、舒适性及安全设计3方面进行阐述,希望为后续其他城市轨道交通全自动运行地下车辆基地的设计提供参考和借鉴。

灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用

为实现城市轨道交通运输能力与运输效率的有机结合,使之在满足运营需求的条件下最大限度地降低运营成本。基于灵活编组技术的特点,详细介绍了灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用方案,包括该技术对信号系统的要求、列车连挂/解编区域的选择、列车连挂/解编轨道区段长度的设置、列车连挂与解编场景等。重点介绍了连挂列车位置报告发送方案、连挂列车接口技术、近距离停车技术、车辆网络融合技术等列车灵活编组的关键技术。以北京地铁3号线列车灵活编组技术的应用为例,对其经济性进行了分析,证明该技术的合理性和可行性。

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。

全自动运行模式下地铁智能化车辆工艺设备配置策略

随着地铁网络化运营和客流的急剧增加,基于全自动运行系统的城市轨道交通线网建设已成为未来中国城市轨道交通发展的重要方向。在地铁全自动运行系统中,具有高性能、高可靠、高安全属性的无人驾驶地铁列车日常检修和维护工作需要配置更多智能化车辆工艺设备。通过对无人驾驶地铁列车实际运维需求和智能化车辆工艺设备进行全面研究,按照不同等级段场功能属性差异化配置智能化车辆工艺设备,有利于提高列车检修效率和运行可靠性。与传统的车辆工艺设备配置策略相比,全自动运行模式下地铁智能化车辆工艺设备配置策略从“硬”、“软”两个方面重新设计了智能化车辆工艺设备配置策略,以满足全自动无人驾驶列车平稳运营的需求。

城市轨道交通全自动无人驾驶系统国际标准研究

电气和电子工程师协会-标准委员会(IEEE-SA)和国际电工委员会(IEC)分别于1999年和2004年制定了城市轨道交通全自动无人驾驶系统国际标准IEEE 1474和IEC 62290。这两个标准既有关联也有区别。文章对比分析了IEC 62290和IEEE 1474的工作进展、关联性、无人驾驶定义、应用范围、系统架构、功能需求和焦点议题。IEEE 1474是信号领域研发人员的理论基础,其适用于城市轨道交通、干线铁路和中高速磁浮等运行控制系统;IEC 62290更适用于城市轨道交通无人驾驶系统。

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。

绍兴地铁2号线一期信号系统设计分析

针对绍兴地铁2号线一期取消车辆段,导致列车无法实现车辆段内信号系统功能,提出采用全自动运行停检线信号系统设计方案,优化调整全自动运行的信号设备配置,包括联锁、轨旁列车自动防护系统(ATP)、列车自动监控系统(ATS)等,实现了2号线一期全区域全自动运行功能。

跨座式单轨全自动运行车辆段技术要点研究

为形成跨座式单轨全自动运行车辆段总体设计方案,基于车辆段的使用需求、核心功能、日常作业清单、运营实际生产情况和运营人员安全防护关键问题,研究在跨座式单轨全自动运行车辆段的总体方案中应考虑的关键技术要点。研究结果表明:跨座式单轨全自动运行车辆段技术要点为自动化区、非自动化区和有电区、无电区的设置、防护控制、衔接转换等。研究结果对跨座式单轨全自动运行车辆段总体设计方案的形成能够起到指导和支撑作用。

全自动驾驶线路列车库门控制器的设计与研究

在城市轨道交通全自动驾驶线路的车辆段中,列车库门与行车安全、行车效率密切相关。然而普通电动库门的控制器往往只关注电机的驱动和本地控制,无法实现与外部系统的多功能、安全联锁。因此,文章设计一种用于全自动驾驶线路的列车库门控制器,该控制器具有三级控制模式:信号联锁下的自动控制、操作IBP盘的远程人工控制以及本地控制,并重点分析其接口电路的安全功能设计以及红外探测、障碍物检测等功能的硬件设计。该控制器应用于全自动驾驶线路的列车库门,可以提高运营效率,确保列车的安全行驶。