城市轨道交通列车运行安全障碍物主动检测需求规范

3城市轨道交通列车运行安全障碍物主动检测需求规范本文件规定了城市轨道交通列车运行安全障碍物主动检测系统的基本要求、功能要求、性能要求、试验验证。本文件适用于城市轨道交通列车运行安全障碍物主动检测系统的设计和验证。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12758-2023城市轨道交通信号系统通用技术条件GB/T21563-2018轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验GB/T24338.4-2018轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备GB/T24338.6-2018轨道交通电磁兼容第5部分：地面供电设备和系统的发射与抗干扰度GB/T32347.1-2015轨道交通设备环境条件第1部分机车车辆设备GB/T35663-2017天气预报基本术语TB/T3074-2017铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件TB/T3478-2017TB10008-2015铁路视频监控需求规范铁路电力设计规范铁路公安用户3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1障碍物obstacle存在于车辆限界内除轨道交通线路设计允许的其他一切物体。3.2障碍物主动检测系统activeobstacledetectionsystem列车运行前方障碍物预防性非接触式实时检测系统。3.3障碍物安全距离obstaclesafetydistance障碍物主动检测系统可探测且可满足列车制动需求的列车车头与障碍物间的最短距离。3.4列车紧急制动距离trainemergencybrakingdistance自列车收到制动请求、实行紧急制动时起到列车停住为止，其间所走行的距离。3.5障碍物主动检测系统探测距离detectiondistanceofactiveobstacledetectionsystem可有效检测障碍物的列车车头与障碍物间的最长距离3.6响应时间responsetime障碍物进入车辆限界内至障碍物检测系统发出报警信号间的时间间隔。3.74漏报警missdetectionalarm列车运行前方车辆限界内存在障碍物，检测系统未发出报警信息。3.8误报警falsealarm列车运行前方车辆限界内不存在障碍物，检测系统发出报警信息。4缩略语下列缩略语适用于本文件。MTBF：平均失效间隔时间（MeanTimeBetweenFailure）[来源：GB/T12758-2023]MTTR：平均修复时间（MeanTimeToRepair）[来源：GB/T12758-2023]5基本要求5.1系统构成应由感知装置、处理装置及输出装置构成，上述装置安装位置可以是车载或（和）地面，当安装位置既有车载又有地面时，系统还应包含车地通信装置。5.2系统分级城市轨道交通列车运行安全障碍物主动检测系统以检测能力进行分级，包括且不限于下列因素：漏报率、误报率、安全完整性等级等，由低到高分为：检测一级（GD-1）、检测二级（GD-2）、检测三级（GD-3）5.3环境适应性a)环境温度应符合GB/T32347.1—2015规定的空气温度分级T3,基准温度分级宜选择TR2。b)最湿月月平均最大相对湿度不大于95%（该月月平均最低温度为25℃)c)海拔高度应符合GB/T32347.1—2015规定的海拔分级G1.4。5.4电源检测设备应符合TB10008规定的供电负荷及电能质量要求，如果存在轨旁设备，轨旁设备应设置不间断电源，蓄电池供电时间不少于3h。5.5防雷与接地检测设备应符合TB/T3074-2017规定的防雷与接地要求。5.6电磁兼容车载设备的电磁兼容应符合GB/T24338.4-2018的相关技术要求，性能判据要求达到B级。如果存在轨旁设备，轨旁设备的电磁兼容应符合GB/T24338.6-2018的相关技术要求，性能判据要求达到B级。5.7振动冲击车载设备应能承受GB/T21563-2018规定的冲击和振动。55.8可靠性障碍物主动检测系统的可靠性要求应符合GB/T12758-2023规定，障碍物主动检测系统分级与系统平均故障间隔时间（MTBF）对应关系如表1所示。表1障碍物主动检测系统分级与平均故障间隔时间（MTBF）对应表5.9可维护性障碍物主动检测系统的硬件设备应考虑便于更换与维修，车载设备的MTTR不应大于30min，如果存在轨旁设备，轨旁设备的MTTR不应大于45min，无线通信设备的MTTR不应大于30min。5.10可用性GD-1级、GD-2级障碍物主动检测设备可用性指标不应小于99.5%，GD-3级障碍物主动检测设备可用性指标不应小于99.999%。6功能要求6.1应具备实时检测、分类、定位列车运行前方障碍物并产生报警信息的功能，应提供清晰的报警图像。6.2应具备障碍物报警信息的确认与取消功能，当障碍物被移出车辆限界外，系统应具备自动解除报警信号的功能，解除报警的时间应可调。6.3应具备输出当前使用条件下有效检测距离的功能。6.4应具备障碍物报警信息、报警处理信息的存储备份功能。7性能要求7.1可检测障碍物类型（含种类、大小等）如表2所示，可检测障碍物包括但不限于列车、人员及落石/落物。表2可检测障碍物类型及大小7.2定位精度要求障碍物沿轨道方向的定位精度应不低于1米，障碍物检测系统有效探测距离精度不低于1米。67.3障碍物主动检测系统探测距离要求障碍物主动检测系统探测距离最小值应不小于障碍物检测系统响应时间内列车行进的距离、列车紧急制动距离以及障碍物定位精度之和，即：D≥D1+D2+D3#1式中：D——障碍物主动检测系统探测距离；D1——障碍物检测系统响应时间内列车行进的距离；D2——列车紧急制动距离;D3——障碍物定位精度。7.4实时性要求障碍物主动检测系统响应时间应满足：式中：D——障碍物主动检测系统探测距离；D2——列车紧急制动距离;D3——障碍物定位精度；v——列车行进速度。7.5准确性要求障碍物主动检测系统分级与准确性要求对应关系如表3所示，漏报率、误报率统计方法见附录B，。表3障碍物主动检测系统分级与准确性要求对应表07.6存储要求检测设备应满足存储1月内报警信息的存储要求。7.7时间同步要求检测系统内各子系统间时间同步相对精度误差不超过1s。7.8图像质量要求检测设备提供的图像或视频应符合TB/T3478-2017中目标辨识的规定，有效像素应不低于1920×7.9安全完整性等级障碍物主动检测系统分级与系统安全完整性等级对应表如表4所示7表4障碍物主动检测系统分级与可用性指标对应表8试验验证8.1试验方法试验方法见附录A。8.2样本分布及漏报率、误报率统计方法样本分布及漏报率、误报率统计方法见附录B。8.3试验结果依据上述试验方法及漏报率、误报率统计方法完成试验验证数据表，并计算误报率、漏报率指标。表5试验验证数据汇总表8试验方法A.1试验装置对障碍物主动检测系统进行测试的装置要求见表A.1。表A.1主要测试装置A.2干扰模拟按照表A.2示方法模拟雨、雾、光影干扰。表A.2干扰因素模拟方法利用模拟降雨系统分别模拟0.4、1.2、2.4、5.8mm利用模拟降雾系统分别模拟1000m、5A.3晴好天气试验A.3.1静态试验A.3.1.1平直线路静态试验针对表2所列的各种障碍物类别，在晴朗天气条件下，分别在白天和晚上，将检测系统按照实际安装位置固定在平直线路上：a)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界内、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查定位精度是否满足要求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求，并统计报警信息；b)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界外、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统是否会检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，并统计报警信息；c)根据统计得到的报警信息，由公式B.1、公式B.2计算检测系统的漏报警率、误报警率，检查漏报警率、误报警率是否满足要求。A.3.1.2曲线线路静态试验9针对表2所列的各种障碍物类别，在晴朗天气条件下，分别在白天和晚上，将检测系统固定在半径不大于300米的曲线线路上：a)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界内、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留时间5s，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查定位精度是否满足要求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求，并统计报警信息；b)将各类障碍物（模型）在车辆限界外、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留时间5s，检查系统是否会检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，并统计报警信息；c)根据统计得到的报警信息，由公式（3）、公式（4）计算检测系统的漏报警率、误报警率，检查漏报警率、误报警率是否满足要求。A.3.2动态试验A.3.2.1平直线路动态试验针对表2所列的各种障碍物类别，在晴朗天气条件下，分别在白天和晚上，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内、列车起始位置前方400米处，列车在平直线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。A.3.2.2曲线线路动态试验针对表2所列的各种障碍物类别，在晴朗天气条件下，分别在白天和晚上，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内、列车起始位置前方400米处，列车在半径不大于300米的曲线线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。A.4降雨天气干扰试验A.4.1干扰设置降雨天气干扰试验干扰设置如表A.3所示，降雨等级依据GB/T35663-2017分级。表A.3降雨天气干扰试验设置A.4.2静态试验针对表2所列的各种障碍物类别，分别在小雨、中雨、大雨、暴雨的干扰条件下，分别在白天和夜晚，将检测系统按照实际安装位置固定在平直线路上：a)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界内、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查定位精度是否满足要求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求，并统计报警信息；b)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界外、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统是否会检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，并统计报警信息；c)根据统计得到的报警信息，由公式（3）、公式（4）计算检测系统的漏报警率、误报警率，检查漏报警率、误报警率是否满足要求。A.4.3动态试验针对表2所列的各种障碍物类别，分别在小雨、中雨、大雨、暴雨的干扰条件下，分别在白天和夜晚，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内、列车起始位置前方400米处，列车在平直线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。A.5雾天气干扰试验A.5.1干扰设置雾天气干扰试验干扰设置如表A.4所示，雾天气等级依据GB/T35663-2017分级。表A.4雾天气干扰试验设置A.5.2静态试验针对表2所列的各种障碍物类别，分别在轻雾、雾的干扰条件下，分别在白天和夜晚，将检测系统按照实际安装位置固定在平直线路上：a)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界内、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查定位精度是否满足要求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求，并统计报警信息；b)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界外、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统是否会检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，并统计报警信息；c)根据统计得到的报警信息，由公式（3）、公式（4）计算检测系统的漏报警率、误报警率，检查漏报警率、误报警率是否满足要求。A.5.3动态试验针对表2所列的各种障碍物类别，分别在轻雾、雾的干扰条件下，分别在白天和夜晚，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内、列车起始位置前方400米处，列车在平直线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。A.6光影干扰试验A.6.1干扰设置在夜间利用手持高亮射灯在线路外侧走或跑，模拟夜间车灯的光影干扰，在白天，动态测试中模拟进出隧道明暗骤变致盲干扰，同时进行模拟入侵测试。A.6.2静态试验针对表2所列的各种障碍物类别，在夜间光影干扰条件下，将检测系统按照实际安装位置固定在平直线路上：a)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界内、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查定位精度是否满足要求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求，并统计报警信息；b)分别将各类障碍物（模型）在车辆限界外、列车前方0米～200米范围内以10米的间隔往复移动两次，障碍物停留5s，检查系统是否会检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，并统计报警信息；c)根据统计得到的报警信息，由公式（3）、公式（4）计算检测系统的漏报警率、误报警率，检查漏报警率、误报警率是否满足要求。A.6.3动态试验针对表2所列的各种障碍物类别，在夜间光影干扰条件下，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内、列车起始位置前方400m处，列车在平直线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。针对表2所列的各种障碍物类别，模拟进出隧道明暗骤变致盲干扰，分别将各类障碍物（模型）固定在车辆限界内隧道出入口，列车在平直线路上分别以20km/h和50km/h运行，当列车与障碍物的距离为200米时，列车运行速度应达到规定值，开始采集数据，并持续5s，重复实验两次，检查系统能否准确检测到各类障碍物并发出报警和/或制动请求，检查检测距离能否满足要求，检查响应时间是否满足要求。A.7多种因素叠加干扰试验A.7.1干扰设置多种因素叠加干扰试验干扰设置如表A.5所示。表A.5多重因素叠加干扰试验设置A.7.2静态试验针对表2所列的各种障碍物类别，分别按照表7中8种叠加干扰因素设置试验，将检测系统按照实际安装位置固定在平直线路上：a)分别将各类障