《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分裝備《自主化軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)》

本期項(xiàng)目簡(jiǎn)介

完成單位: 卡斯柯信號(hào)有限公司

主要完成人: 汪小勇、 呂新軍、 胡榮華、常鳴、 陳祥、 徐海貴、 馮虎、 陳亮、 周公建、 馮瑋

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　(一)項(xiàng)目背景

　　全自動(dòng)運(yùn)行控制核心技術(shù)主要掌握在歐美等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體手中,國(guó)內(nèi)對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行控制技術(shù)的研究起步較晚。隨著國(guó)內(nèi)城市軌道交通建設(shè)的速度加快,技術(shù)先進(jìn)性與建設(shè)速度極度不匹配。由于全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)可以極大提高運(yùn)營(yíng)管理的自動(dòng)化程度,減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度,增加城市軌道交通運(yùn)營(yíng)單位的效益,因此,發(fā)展自己的全自動(dòng)運(yùn)行控制技術(shù)迫在眉睫。

　　(二)技術(shù)概況

　　自主化軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的研究成果集成了鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域最前沿的通信信號(hào)工程、運(yùn)輸管理及維護(hù)等技術(shù),所形成的技術(shù)體系和創(chuàng)新能力已在國(guó)內(nèi)城市軌道交通線路中廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)建立了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的全自動(dòng)運(yùn)行控制技術(shù),通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)列車全自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)聯(lián)掛解編、降級(jí)模式下自動(dòng)蠕動(dòng)及自動(dòng)恢復(fù)、軌道交通和道路交通的安全防護(hù)與協(xié)同控制等。

　　該系統(tǒng)可進(jìn)一步提升軌道交通自動(dòng)化水平,降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省運(yùn)維成本,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對(duì)促進(jìn)全國(guó)的軌道交通智能水平整體提高,具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在響應(yīng)“交通強(qiáng)國(guó)“重要指示和中國(guó)制造的產(chǎn)業(yè)升級(jí)規(guī)劃,進(jìn)一步加速中國(guó)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)的技術(shù)升級(jí)與業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型,提升國(guó)家影響力等方面都具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。

　　(三)適用范圍

　　該系統(tǒng)為我國(guó)城市軌道交通產(chǎn)業(yè)及全產(chǎn)業(yè)鏈的科技創(chuàng)新提供了示范,為我國(guó)城市軌道交通通信信號(hào)工程領(lǐng)域技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也對(duì)軌道交通下一代運(yùn)行控制技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新起到了引領(lǐng)和示范作用。在中國(guó)軌道交通快速發(fā)展的背景下,該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)前景。該系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外多條線路上實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用。

　　(四)獲獎(jiǎng)情況

　　自主化軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)先后獲得上海市人民政府授予的上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng);獲得中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)組委會(huì)授予的優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng);獲得中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　(一)研發(fā)了高度智能化的無(wú)人駕駛安全運(yùn)控平臺(tái)

　　(1)全自動(dòng)運(yùn)行控制技術(shù)。結(jié)合中國(guó)國(guó)情,針對(duì)國(guó)內(nèi)用戶的具體運(yùn)營(yíng)需求,運(yùn)用列車安全關(guān)鍵設(shè)備的計(jì)算正確性實(shí)時(shí)檢測(cè)理論和形式化方法,自主研發(fā)了無(wú)人駕駛系統(tǒng)運(yùn)行安全控制及驗(yàn)證技術(shù),建立了高度智能化的無(wú)人駕駛安全運(yùn)控平臺(tái)。

　　(2)自動(dòng)聯(lián)掛解編。為解決客流量與用車數(shù)實(shí)時(shí)匹配難題,自主研發(fā)了連掛信息編碼、動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù),實(shí)現(xiàn)了列車自動(dòng)聯(lián)掛/解編,快慢車實(shí)時(shí)管理功能。

　　(3)主備控制中心熱備冗余管理。為了滿足無(wú)人駕駛項(xiàng)目對(duì)控制中心災(zāi)備管理的需求,自主開發(fā)了系統(tǒng)快速重構(gòu)技術(shù),實(shí)現(xiàn)主備控制中心熱備冗余管理。

　　(二)研發(fā)了降級(jí)場(chǎng)景下的自適配技術(shù),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行降級(jí)下自愈管理及恢復(fù)

　　(1)蠕動(dòng)模式下精確停車。為解決車載ATO與車輛網(wǎng)絡(luò)中斷情況下無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)駕駛難題,自主設(shè)計(jì)了硬線安全編碼,實(shí)現(xiàn)ATO冗余通道自動(dòng)運(yùn)行管理、精確停車功能。

　　(2)遠(yuǎn)程限制駕駛模式。為了解決車載在區(qū)間故障無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行難題,自主開發(fā)了車載系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)巡碼,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛模式自愈功能。

　　(3)點(diǎn)連式ATP系統(tǒng)。為了克服了點(diǎn)式后備系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)調(diào)整等固有缺陷,自主開發(fā)了安全VCP通信協(xié)議將軌旁信息發(fā)送給車載系統(tǒng),完善了點(diǎn)式后備運(yùn)營(yíng)管理功能。

　　(三)研發(fā)了共享路權(quán)場(chǎng)景下的道口與軌道交通協(xié)同控制與安全防護(hù)技術(shù)為了解決道口與軌道交通協(xié)同控制難題,系統(tǒng)創(chuàng)新研究了SIL4列控系統(tǒng)監(jiān)控市政平交路口技術(shù),實(shí)現(xiàn)輕軌列車與市政平交路口的優(yōu)先級(jí)控制。

同類項(xiàng)目比較

詳見(jiàn)表 1。

應(yīng)用案例

　　本系統(tǒng)已在以下項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)實(shí)際性應(yīng)用:

　　(1)應(yīng)用于埃塞俄比亞LRT項(xiàng)目,于2015年9月成功開通商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

　　(2)應(yīng)用于北京地鐵房山線,2016年1月北京地鐵運(yùn)營(yíng)公司対在北京地鐵房山線應(yīng)用點(diǎn)連式ATP技術(shù)的TRANAVI系統(tǒng)出具證明,評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠,滿足運(yùn)營(yíng)要求。

　　(3)應(yīng)用于上海地鐵17號(hào)線,并于2017年12月30日開通。2019年9月上海地鐵維保公司對(duì)在上海地鐵17號(hào)線應(yīng)用了點(diǎn)連式ATP技術(shù)的TRANAVI系統(tǒng)出具證明,評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,未發(fā)生影響運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)設(shè)備故障。

　　(4)目前正在執(zhí)行的項(xiàng)目包括北京3號(hào)線全自動(dòng)運(yùn)行項(xiàng)目、呼和浩特2號(hào)線全自動(dòng)運(yùn)行項(xiàng)目、鄭州17號(hào)線全自動(dòng)運(yùn)行項(xiàng)目等。目前城市軌道交通在城市建設(shè)和發(fā)展中所起的作用越來(lái)越大,公眾對(duì)軌道交通的安全和效率也提出了更高的要求。目前舊線裝備水平普遍不高,新線盡管在控制水平方面有所提高,但系統(tǒng)集成化和智能化程度仍然不夠,運(yùn)行過(guò)程中仍需大量人工參與,安全、效率及成本優(yōu)化均有進(jìn)一步提升的空間。從全球范圍內(nèi)看,為提升安全和效率并降低運(yùn)維成本,無(wú)論是新線建設(shè)還是舊線更新改造均已開始采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　本項(xiàng)目開發(fā)的全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)已成功運(yùn)用到多條地鐵線路,該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用取得了良好的社會(huì)效益:進(jìn)一步提高了安全保障能力及系統(tǒng)可靠性、可用性及可維護(hù)性;進(jìn)一步提高了運(yùn)營(yíng)效率,提高了追蹤間隔,提升了平均旅行速度;進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,減輕了運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力;進(jìn)一步促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　自主化城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)每站每年節(jié)省人力成本120萬(wàn)元,車輛段和控制中心每年節(jié)省人力成本400萬(wàn)元