《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第四部分装备《自主化轨道交通全自动运行系统》

本期项目简介

完成单位: 卡斯柯信号有限公司

主要完成人: 汪小勇、 吕新军、 胡荣华、常鸣、 陈祥、 徐海贵、 冯虎、 陈亮、 周公建、 冯玮

项目简介

　　(一)项目背景

　　全自动运行控制核心技术主要掌握在欧美等发达经济体手中,国内对全自动运行控制技术的研究起步较晚。随着国内城市轨道交通建设的速度加快,技术先进性与建设速度极度不匹配。由于全自动运行技术可以极大提高运营管理的自动化程度,减轻司机劳动强度,增加城市轨道交通运营单位的效益,因此,发展自己的全自动运行控制技术迫在眉睫。

　　(二)技术概况

　　自主化轨道交通全自动运行系统的研究成果集成了铁路运输领域最前沿的通信信号工程、运输管理及维护等技术,所形成的技术体系和创新能力已在国内城市轨道交通线路中广泛应用。该系统建立了具有国际领先水平的全自动运行控制技术,通过技术创新,实现列车全自动运行、自动联挂解编、降级模式下自动蠕动及自动恢复、轨道交通和道路交通的安全防护与协同控制等。

　　该系统可进一步提升轨道交通自动化水平,降低人员劳动强度,节省运维成本,促进经济发展,对促进全国的轨道交通智能水平整体提高,具有良好的社会效益和经济效益。在响应“交通强国“重要指示和中国制造的产业升级规划,进一步加速中国基础产业和制造业的技术升级与业务转型,提升国家影响力等方面都具有重要的战略和现实意义。

　　(三)适用范围

　　该系统为我国城市轨道交通产业及全产业链的科技创新提供了示范,为我国城市轨道交通通信信号工程领域技术的持续进步奠定了坚实的基础,也对轨道交通下一代运行控制技术发展创新起到了引领和示范作用。在中国轨道交通快速发展的背景下,该系统具有广阔的应用市场前景。该系统已在国内外多条线路上实现了实际应用。

　　(四)获奖情况

　　自主化轨道交通全自动运行系统先后获得上海市人民政府授予的上海市科技进步奖一等奖、上海市科学技术奖一等奖;获得中国国际高新技术成果交易会组委会授予的优秀产品奖;获得中国交通运输协会科学技术奖二等奖。

项目创新点

　　(一)研发了高度智能化的无人驾驶安全运控平台

　　(1)全自动运行控制技术。结合中国国情,针对国内用户的具体运营需求,运用列车安全关键设备的计算正确性实时检测理论和形式化方法,自主研发了无人驾驶系统运行安全控制及验证技术,建立了高度智能化的无人驾驶安全运控平台。

　　(2)自动联挂解编。为解决客流量与用车数实时匹配难题,自主研发了连挂信息编码、动态识别技术,实现了列车自动联挂/解编,快慢车实时管理功能。

　　(3)主备控制中心热备冗余管理。为了满足无人驾驶项目对控制中心灾备管理的需求,自主开发了系统快速重构技术,实现主备控制中心热备冗余管理。

　　(二)研发了降级场景下的自适配技术,实现全自动运行降级下自愈管理及恢复

　　(1)蠕动模式下精确停车。为解决车载ATO与车辆网络中断情况下无法进行自动驾驶难题,自主设计了硬线安全编码,实现ATO冗余通道自动运行管理、精确停车功能。

　　(2)远程限制驾驶模式。为了解决车载在区间故障无法继续运行难题,自主开发了车载系统远程自动巡码,实现了无人驾驶模式自愈功能。

　　(3)点连式ATP系统。为了克服了点式后备系统无法实现运营调整等固有缺陷,自主开发了安全VCP通信协议将轨旁信息发送给车载系统,完善了点式后备运营管理功能。

　　(三)研发了共享路权场景下的道口与轨道交通协同控制与安全防护技术为了解决道口与轨道交通协同控制难题,系统创新研究了SIL4列控系统监控市政平交路口技术,实现轻轨列车与市政平交路口的优先级控制。

同类项目比较

详见表 1。

应用案例

　　本系统已在以下项目中实现实际性应用:

　　(1)应用于埃塞俄比亚LRT项目,于2015年9月成功开通商业运营。

　　(2)应用于北京地铁房山线,2016年1月北京地铁运营公司対在北京地铁房山线应用点连式ATP技术的TRANAVI系统出具证明,评价系统安全稳定可靠,满足运营要求。

　　(3)应用于上海地铁17号线,并于2017年12月30日开通。2019年9月上海地铁维保公司对在上海地铁17号线应用了点连式ATP技术的TRANAVI系统出具证明,评价系统运行稳定,未发生影响运营的系统设备故障。

　　(4)目前正在执行的项目包括北京3号线全自动运行项目、呼和浩特2号线全自动运行项目、郑州17号线全自动运行项目等。目前城市轨道交通在城市建设和发展中所起的作用越来越大,公众对轨道交通的安全和效率也提出了更高的要求。目前旧线装备水平普遍不高,新线尽管在控制水平方面有所提高,但系统集成化和智能化程度仍然不够,运行过程中仍需大量人工参与,安全、效率及成本优化均有进一步提升的空间。从全球范围内看,为提升安全和效率并降低运维成本,无论是新线建设还是旧线更新改造均已开始采用全自动运行系统。

社会效益与经济效益

　　本项目开发的全自动运行系统已成功运用到多条地铁线路,该系统的推广应用取得了良好的社会效益:进一步提高了安全保障能力及系统可靠性、可用性及可维护性;进一步提高了运营效率,提高了追踪间隔,提升了平均旅行速度;进一步提高了系统的自动化程度,减轻了运维人员的劳动强度;进一步提高了产品的竞争力;进一步促进了区域经济的发展。

　　自主化城市轨道交通全自动运行系统的应用,可实现每站每年节省人力成本120万元,车辆段和控制中心每年节省人力成本400万元