FAO试验线系统设计及关键场景实施

FAO试验线的建设对FAO技术的发展及工程项目建设有着重要意义。阐述了天津FAO试验线的系统设计方案;以FAO关键场景“自动唤醒”为例,对场景实施过程中的技术方案和现场测试进行了详细说明。天津FAO试验线已成功应用于天津FAO技术的科研及工程项目中,可为后续FAO试验线的建设提供指导和借鉴。

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。

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。

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。

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。

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。

轨道交通列车全自动驾驶基地工艺设计关键问题研究

全自动驾驶车辆基地是列车全自动运行的重要组成部分,目前对于全自动驾驶车辆基地的研究细而多,未形成统一的标准,文章通过对全自动驾驶车辆基地防护分区划分、智能运维设备、日常维修模式、正线停车等关键工艺设计问题的研究,以期为后续车辆基地工艺设计提供借鉴。

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。

防淹门区域防护技术在全自动运行系统中的应用研究

为提高列车运行效率,避免列车滞留在长大区间的防淹门区域,提出一种防淹门区域防护方案。首先,依据接口设计原则,分析防淹门系统与信号系统的接口技术条件;其次,以广州地铁18号线横沥站防淹门区域为例,结合进路信息、信号机及区段状态,优化“关门请求”“关门允许”的处理逻辑,并基于实际运营场景分析其应用效果;最后,根据全自动运行系统的特点设计防淹门旁路功能,以保证列车在防淹门电路故障的情况下能正常运行。经验证,该方案能够提高全自动无人驾驶列车通过防淹门区域的效率和安全性,具有一定的推广应用价值。

全自动运行线路出入口防护优化方案研究

在城轨交通全自动运行线路的工程设计中,根据出入口作业的场景分析及其防护原则,提出站台门端门出入口通道唯一性的优化方案,以及门禁系统与信号系统的接口方案,以满足全自动运行线路出入口的安全防护需求。优化后的方案已在城轨项目中应用,可为后续全自动运行线路的方案设计提供借鉴。

全自动运行信号系统的人员防护开关与门禁系统联动方案设计

在全自动运行轨道交通线路中,为保障进入自动化区域作业人员的安全,其信号系统需设置作业人员防护开关(staff protecting key switch,SPKS)。文章分别说明正线和车辆段SPKS防护区域划分的原则和方法,并分析其相关作业流程;针对目前因作业人员在仅取得门禁卡后即可通过刷开门禁进入自动化区域的待作业区而存在的安全隐患,提出一种作业人员防护开关方案,其在联锁系统中引入SPKS与门禁系统联动的功能,并分别设计了全电子联锁和传统计算机联锁两种联锁系统中SPKS与门禁系统的接口电路,有效规避了因人员违规误入自动化区域非防护区的安全风险。

全自动运行线路列车广播对讲系统解决方案

乘客信息系统(Passenger Information System,PIS)是提高列车乘客服务质量的关键环节,列车广播对讲系统则是PIS系统的核心组成部分,负责地铁列车实时进出站广播、资信广播、紧急广播以及紧急对讲等。以南京地铁7号线为例,全面阐述了全自动运行线路无人驾驶列车对列车广播对讲系统的功能需求与解决方案。

自主化全自动运行系统研究与应用

介绍全自动运行系统项目的研究目的及研究内容,提出具有普遍借鉴意义的新技术研发、应用思路,形成产学研用、科研攻关、工程推广相结合的技术路线;详细说明自主化全自动运行系统的研究思路,阐述场景和运营规则的研究主线,注重科研与工程相互支撑的理念;在项目组织实施过程中,采用国内调研、国外调研、联合攻关、专家咨询的工作思路,取得丰硕的研究成果;阐述全自动运行系统的架构、创新点及解决的关键问题,论述FAO系统在减少工作重复性、降低损失成本、降低维护成本等方面所起的关键作用;描述系统的测试手段、测试过程及测试方法,测试中按照地铁实际运营线路中的几个场景分别验证,包括室内测试、停车场测试、样板段测试、全线测试;通过完善的系统测试验证,证明系统设计的合理性、技术的先进性及项目管理的科学性,为全自动运行系统的推广和发展提供借鉴。

城市轨道交通全自动运行系统外场测试方案研究

城市轨道交通全自动运行系统外场测试研究目前尚处于探索阶段,为了系统研究全自动运行外场测试功能需求和选址条件,以南宁地铁5号线为例,介绍外场测试的概念和主要内容,从工期方面分析外场测试的必要性,提出各专业外场测试功能需求。针对不同测试条件提出外场测试设置于车辆基地试车线、正线三站两区间、异地试验线3种方案,分析3种方案的测试设施和场地条件,并从工期、投资等方面比较3种方案的优缺点。通过分析,鉴于南宁5号线车辆基地试车线受限、异地试验线投资较高,建议采用正线三站两区间进行外场测试。外场测试方案的选择应从工期、投资、线路和场地条件等方面综合考虑,上述研究对今后城市轨道交通全自动运行系统的建设和调试有一定的参考价值和借鉴意义。

基于模拟机实验的全自动驾驶人因可靠性分析

介绍地铁全自动驾驶系统中人因可靠性分析的应用,选取适于全自动驾驶(FAO)系统人因可靠性分析的方法,应用THERP+HCR方法分析人因失误概率。针对人误数据来源不足的问题,应用模拟机实验的方法,通过建立人误分析系统模拟运营场景中人员的行为,获取事故场景中人误数据。分析全自动驾驶人误分析系统的设计方案并详细描述各组成模块功能需求,结合典型的英国地铁事故实例,分析事故中的人误率。针对人的失误,提出改进措施,降低事故的人误率,提高控制中心人员的可靠性。

城市轨道交通列车全自动运行系统的列车唤醒休眠方法研究

以提高城市轨道交通列车运营管理自动化水平、降低列车使用能耗为主要目标的列车远程唤醒休眠功能,主要包含休眠后的列车位置持续获取及监督、列车唤醒命令获取等。在分析现存系统实现方式的优缺点基础上,提出一种全新的列车唤醒休眠系统的实现方案。利用此系统可以代替既有应答器传输单元、车载测速单元实现休眠时车辆位置的持续获取与实时监督,并借助此系统的双向通信机制代替WLAN(无线局域网)或LTE(长期演进)接收来自控制中心的ATS(列车自动监控)唤醒命令。本系统可适用于既有轨道交通列车全自动运行改造项目及新建列车全自动运行项目,在实现列车远程唤醒功能的同时,简化了列车休眠的车地设备设计,提高了休眠列车的定位精度,降低了列车休眠时的功耗。