地铁工程全自动运行系统调试方案 - 副本

地铁工程全自动运行系统调试方案1全自动运行系统概况采用全自动运行系统是在市轨道交通的首次应用。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。全自动驾驶是一项系统工程，其涉及车辆、信号、通信、设备监控、车辆基地等多个专业，各专业联系密切。本工程以全自动运行（GOA4等级）为标准要求，车辆不再设置常规独立、封闭的司机室，仅在列车两端部设置简易司机操纵台，用于司机临时操作。目前已投入运营的，是国内首条采用自主化全自动运行技术的线路如图1所示。全自动运行系统如图2所示。系统总集成的范围和内容如表1所示。图1轨道交通图2全自动运行系统表1系统总集成的范围和内容序号系统运营功能1CI（计算机联锁）列车运行车上乘客安全2ATS（列车自动监控）3ATP（列车自动防护）4ATO（列车自动运行）5MSS（辅助维修系统）6PSD（屏蔽门）7车载信息（含车辆和乘客）8车载CCTV/PA9PA（无线广播）乘客信息、相关指令发布10PIS11PSCADA供电监控12BAS/EMCS车站环境控制13FAS防火报警和消防控制14车站CCTV车站客流及设备监控15BAS/EMCS16AFC、ACS2全自动运行系统功能需求分析市轨道交通16号线工程的主要运营特点和需求分析如下：（1）速度适中、站间距均衡，小间隔运行。要求最高运行速度80km/h，系统规模实现2min运行间隔。（2）采用标准A型车，直流1500V供电。（3）采用常规轨道交通模式运营，乘客站台候车。线路为市区外围线路，结合当前发展，客流存在变化的可能，需要具有灵活的运输组织方式。乘客出行以全线走行时间和发车间隔为关注点，更关注下一班车何时到达。（4）初期运营时采用单一交路，近、远期采用大、小交路运营。全自动运行首先需要信号系统具有更高的自动化程度，其主要影响因素有行车安全性、系统的可靠性、运行高效性等方面。系统能够达到更高的自动化运行等级，列车在全线自动化运行（含车辆段/停车场）时，车辆根据运营时刻表自动唤醒、休眠，自动投入、退出运营，自动折返，自动停站、启动，自动控制车门、站台门的开闭，根据运营需要自动加减车，实现最佳的运行控制，达到节能环保和高效运行的目的。全自动运行系统总体功能需求如表2所示。因此以下功能是全自动运行系统的调试的重难点。其他常规调试参照各设备系统安装、调试及单系统调试组织措施表2全自动运行系统总体功能需求序号功能需求功能描述1停车场自动化运行(1)段场设置自动化运行区，将停车列检库、洗车库、周、月检库布置在自动运行区。(2)段场信号纳入正线CBTC要实现车辆段/停车场的自动运行。(3)支持停车场车库门的自动化运行。(4)支持自动洗车作业，洗车机设于停车场自动运行区。2列车自动折返自动换端自动运行列车应能根据移动授权的方向，自动确定运行方向，并自动激活/关闭相应的驾驶端，实现驾驶端的自动转换。驾驶端转换时不能引起任何ATO数据的中断，如列车门的状态/控制数据，停站时间，列车的状态等。3列车根据时刻表自动发车全自动运行时系统根据时刻表自动触发列车运行。4列车车门的控制自动驾驶列车根据停站时间自动控制车门的开闭，列车/站台车门控制根据运营业务要求，对某一列车/站台设置车门控制命令，如保持关闭、允许开左右侧门等。选择性开关门，站台人员可通过站台中部选择性开关门按钮对单侧所有车门与站台门执行一次全部关闭操作。5新增驾驶模式全自动运行下列车驾驶模式分为以下几种：（1）全自动运行模式——FAM模式；（2）蠕动模式——CAM模式；（3）列车自动驾驶模式——AM模式；（4）列车自动防护下的人工驾驶模式——CM模式；（5）限制人工驾驶模式——RM模式；（6）非限制人工驾驶模式——EUM模式。6列车的唤醒与休眠系统自动根据运营时刻表发出的唤醒命令给车载信号系统唤醒休眠模块用于启动处于休眠状态在存车线上的或是停车场内的列车。车辆的自检、静态和动态测试；自动运行的车辆退出运营回到车辆段/停车场或正线存车线上。7空车探测需要服务完成后，如果列车自动回到侧线/车辆段/场，没有操作人员进行目视检查，需要自动探测列车是否空车。空车探测目前有四种方法：(1)车载CCTV，中心调度员查看空车情况。(2)车载CCTV利用图像处理技术自动判断车辆空车的情况。(3)车站值班员上车检查，通过无线数字集群移动台通知行调。(4)站台值班员通过按压站台的关门按钮触发给控制中心的行调的空车指示。8列车工况管理正线服务和停车场内列车移动前，应设定列车工况，中心向正线或停车场内指定的列车发布工况命令。列车接收到工况命令后，将以达到被请求的工况状态。唤醒、调车、正线服务、停止正线服务、待命、清扫、休眠、洗车、关闭、自动区与非自动区之间转换运行、清客、检修。9触发列车自动广播触发列车自动广播、车载动态线路图列车根据运行图目的地信息自动执行广播作业和更新车载动态线路图。10触发列车自动鸣笛列车于停车场启动前自动执行鸣笛作业。11停车(1)精确停车(2)增加精确停车信标，唤醒时车辆列车初始位置确定。(3)车辆段/停车场精确停车(4)正线车站精确停车(5)停车对位自动调整：(6)停车倒退防护：过标；欠标。12自动扣车(1)车站自动扣车对站台设置清客功能后，待列车到达站台自动执行扣车作业，以便完成车厢清客作业。自动扣车还涉及当区间列车车尾至站台端头距离无法满足站台列车整列出清站台时，也后将列车自动扣于车站。(2)区间自动扣车系统自动扣车，确保区间列车数量不大于系统参数设定。3调试组织管理1）建立以轨道公司为核心，以信号（含综合监控）集成商为牵头方的全自动综合联调工作团队如图3所示。调试单位岗位职责如表3。图3调试组织架构表3调试单位岗位职责序号单位职责1信号集成商（1）负责综合调试方案的编制工作。（2）负责综合调试工作的现场组织。（3）负责组织综合调试前置条件完成的检查工作。（4）负责调试过程中问题的协调解决。（5）负责记录调试结果，并组织出具综合调试报告2监理（1）负责各专业监理计划统一安排（2）实时统一现场调试问题监督（3）牵头组织现场验收3动调服务商（1）搭建现场动车调试平台（2）配合各专业动车调试组织（3）负责动车期间各专业动车调试计划统筹安排2）调试阶段安排制定全自动运行系统综合联调测试大纲，指导现场综合联调以及全自动运行功能验收。调试阶段安排如表4所示。表4调试阶段安排序号阶段工作内容1调试用例编制信号专业牵头，其他专业配合，编写全自动运行系统调试用例。2停车场联动联调依据全自动运行系统验收用例，完成停车场上电、唤醒、出库、清扫、障碍物检测、车辆火灾等场景联调联试；3样板段联调及稳定性验证依据全自动运行系统验收用例，完成样板段多系统联调及稳定性验证；4全线试运行验收根据全自动运行系统验收用例，对多专业进行综合验收。3）全自动综合联调团队对所有专业进行全过程管理。全自动运行系统调试控制流程如图4所示。图4全自动运行系统调试控制流程图3）调试进度计划安排表5调试进度计划安排序号阶段时间任务1安装调试2020.9.1-2020.9.30完成单系统调试，具备动车条件；2全线动车调试2022.10.1-2023.1.30联动调试、全线动车调试；3全线试运行2023.2.1-2023.5.30全线跑图试运行。4主要功能调试1）车辆功能调试表6车辆功能调试序号项目调试内容示意图13列车休眠列车接收到休眠指令后，与地面区域控制器（ZC）完成休眠注销并完成全列断电(除AOM)，此后车载控制器（VOBC）不再与地面区域控制器和综合自动化系统（TIAS）通信，但对于系统此列车仍为通信列车，休眠指令包括：（1）中心按照计划自动发送远程休眠指令；（2）中心人工发送远程休眠指令；（3）人工本地按压休眠按钮。对于TIAS、地面区域控制器、VOBC，休眠列车支持唤醒为全自动驾驶列车。22列车唤醒控制中心车辆调工作站根据运营计划远程自动唤醒休眠列车或者由车辆调远程人工唤醒休眠列车，列车和车载设备自动上电，并执行设备自检、静态测试、动态测试；静态测试和动态测试通过后，中心TIAS远程指定运行方向、提供全自动驾驶授权、停站倒计时信息并获得移动授权自动驾驶列车出库运行。（1）静态测试包括牵引、制动、照明、车门、广播在内的15项测试内容；（2）动态测试为：在信号系统的安全防护下，完成车载两端分别一次前向和后向的跳跃，以验证牵引、制动系统的可用性；（3）正线存车线和终端折返线的列车不进行动态测试。33障碍物脱轨监测（1）车辆车头前方安装传感器检测障碍物，检测到障碍物后车辆紧急制动，以保证安全；（2）车辆将障碍物信息传递给信号系统，信号系统输出紧急制动停车，并汇报地面ATP以建立防护区域；（3）TIAS进行报警，同时联动区间CCTV，查看现场情况，通知人员到事发地点处理。2）FAM/CAM模式切换测试表7FAM/CAM模式切换测试序号项目测试内容示意图1唤醒转为全自动运行（FAM）模式（1）地面区域控制器（ZC）监督条件（2）计算机连锁（CI）监督条件（3）综合自动化系统（TIAS）监督条件2人工升级为FAM模式异常和故障事件测试（1）列车位置无效（2）移动授权无效（3）FAM模式列车超速（4）测速故障。。。3蠕动（CAM）模式故障状态下的限速运行模式测试（1）当车辆网络故障，或车辆网络与信号网络之间通信故障时，列车进入限速运行（25km/h）的CAM模式；（2）车载控制器（VOBC）在FAM模式下监督到牵引或制动反馈异常，应向中心申请进入蠕动模式运行；（3）列车以蠕动模式进站停车后，施加紧急制动防止列车移动，等待司机上车处理。3）通信、信号测试表8通信、信号测试序号项目测试内容示意图1车辆与地面通信车载VOBC和车辆TCMS通过车载交换机分别与车辆网关计算机和信号网关通信，维护信息由车辆网关计算机转发至IMS服务器和实时服务器；信号相关信息由信号网关转发至实时服务器车辆直接与车辆网关接口；信号转发安全相关信息；2LTE车地通信应用LTE车地通信对信号和车辆对地通信进行了优先级的划分和带宽的隔离。（1）VOBC控制信息通过信号通道发送至信号网关；（2）车辆MVB发送给VOBC的信息，通过信号通道发送至信号网关；（3）车载VOBC维护信息通过信号通道发送至车辆网关计算机；（4）车辆TCMS网络维护信息，通过车辆通道发送至车辆网关计算机。3车库门联动关门防护：（1）当接收到关库门指令时，首先关闭”防护信号机”；（2）当“防护进路”有车占用时，仅当：本区段SPKS无效、占用列车为通信车、列车的位置已出清车库门相邻区段，且运行方向为远离库门方向；或者，当列检库位A库占用时（即列车可能在A库休眠或者清扫），仅当列车处于切除牵引或紧急制动状态且零速时可以关闭库门；（4）当“防护进路”均空闲时，仅当：（4）本区段SPKS无效，可以关闭库门。列检库门防护范围及信号机如下：“防护进路”范围为JK1至JK1B；“防护信号机”为CK1B和、CK1A、JK1；列检库门的“相邻区段”为1AG和2G；4全自动洗车洗车作业由ATO系统控制全自动完成。列车在全自动运行模式下，接收到CI发来的洗车请求确认信息后，ATO向车辆发送洗车模式及牵引命令。车辆收到该模式命令后，控制列车恒速3km/h（暂定）运行。ATP提供超速防护，到达指定位置后停车，发出制动指令。洗车过程中信号系统需对洗车库库门状态进行防护。4）站台门功能调试表9站台门功能调试序号项目调试内容示意图31跳跃对标跳跃(jogger)是指车载控制器（VOBC）通过输出跳跃模式，按照规定的时序输出方向、牵引、制动指令控制列车慢速移动较短距离。（1）跳跃防护距离；（2）跳跃接口；（3）反向跳跃；（4）跳跃时序。42对位隔离对位隔离是指明确隔离的车门/站台门不再参与开关门作业。对位隔离包括车门故障隔离站台门和站台门故障隔离车门：（1）车载控制器（VOBC）与计算机连锁（CI）在区间持续通信，计算机连锁（CI）与屏蔽门（PSD）采用通信协议持续通信；（2）车载控制器（VOBC）持续与列车控制和管理系统（TCMS）通信获得全列车门的状态，进行对位隔离运算。53对位隔离-故障模式（1）车载控制器（VOBC）与TCMS通信中断；（2）车载控制器（VOBC）与CI通信故障无法获取站台门信息；（3）计算机连锁（CI）与站台门系统网络通信故障；（4）车载控制器（VOBC）打开车门和站台门时，车门和站台门未一一对应打开；关门时未一一对应关闭。4）综合运营管理平台多系统联动调试当车辆发生火灾联动。主要分为进站期间列车发生火灾和区间运行列车发生火灾。在进站期间列车发生火灾，列车打开车门，进行疏散乘客，执行隧道排烟模式，提示行调设置调停。当列车在区间运行时发生火灾，列车运行状态监测（TCMS）将报警信号给车载VOBC，通过车载VOBC传给IOMS，由IOMS通过CCTV确认现场火灾情况。如确实有火灾，车辆调向车载VOBC发送火灾确认信息，由VOBC触发联动预录制广播对列车进行广播。如通过CCTV未发生紧急情况，远程向VOBC发送复位FAS报警命令。车载VOBC通过中心确认发车。车站火灾多系统联动如表10所示。表10车站火灾多系统联动序号项目调试内容示意图1典型场景：车站火灾测试火灾情况下，全自动运行区内通风、行车、信号、通信、供电、火灾自动报警、视频监控、广播各系统的联动功能。5实验室综合测试搭建全自动运行系统级测试验证综合平台，建设全自动运行综合技术实验室。模拟全自动运行系统各种运营场景，完成全自动运行系统运行控制，支撑全自动运行系统运行控制系统的现场测试。全自动运行场景调试如图5所示。图5全自动运行场景调试图6FAO实验室布局图7现场运营调试1）实验室综合联调联试基于实验室综合验证平台进行长期测试（9个月），需要执行大量用例，通过用例序列设计、先进的测试手段和测试管理方式，保证全自动运行系统的完备性测试。通过系统功能、性能、数据及异常处理场景各