列车控制系统的先进性与轨道交通控制的最佳化

北京市轨道交通建设管理有限公司牛英明2009.10列车控制系统的先进性与轨道交通控制的最佳化北京地铁4号线、奥运支线、10号线、机场线4条新线的信号系统以及北京地铁2号线既有信号系统，相继在短短的3年时间分别完成建设或改造并投入运营，在2008奥运会和60年大庆期间发挥了发挥了极其重要作用，为解决交通问题作出了突出贡献。因此，北京城市轨道交通已成为老百姓欢迎、政府认可的，是从根本上缓解北京市交通拥堵唯一出路。一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献2008年7月19日，北京地铁10号线一期及奥运支线工程全线投入载客商业试运营。该项工程采用了先进的CBTC列车自动控制系统，系统运行安全、可靠、稳定，支撑了两线混合运行、独立运营的管理模式，开通即实现了3分钟列车运行间隔、列车自动驾驶，高速、高密度移动追踪运行，开创了一次性全功能开通CBTC信号系统的先河。十号线24.684km,奥运支线4.5km26座车站,1座车辆段，1座控制中心备用控制中心，维修中心、培训中心40列车,0.88Km试车线10号线一期奥运支线一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献首选交通工具运送大量乘客不间断运营车上赛事直播北京地铁奥运支线是惟一直接进入奥运中心场馆区的地铁线路，其地下轨道从国家体育场“鸟巢”和“水立方”两个奥运标志性场馆中间穿过，是到“鸟巢”、“水立方”等场馆的首选交通工具。4.5公里长、只有４站的奥运支线在从８月８日至24日奥运期间共开行列车1.1万列，客运量近350万人次。一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献奥运期间两线运送乘客741万人次奥运会和残奥会期间，十号线共运送乘客213万人次；奥运支线共运送乘客528万人次2008年8月22日是北京奥运会开赛以来的客流最高日，10号线运送乘客73.4万人次，奥运支线运送乘客35.4万人次实现开闭幕式当日70分钟疏散全部场馆乘客的壮举一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献系统特点高速、小间隔一个中心兼容两条线路两线混合运行、独立运营三级列车控制主备系统自动转换自动建立或转换驾驶模式强大的后备系统高精度定点与安全门联动一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献奥运支线和10号线之所以能为奥运做出如此大的贡献，得益于其信号系统的强大，来自于先进的CBTC列车控制系统的支撑。技术优势技术优势便于行车组织节能、运行效率高施工组织方便自动化水平高硬设备少、易于维护12003年12月28日开工建设22006年3月17日签订信号系统采购合同42007年9月12日样车（2辆）到达奥运支线北京地铁10号线一期及奥运支线工程信号合同于2006年3月签订合同，2008年7月通车试运营，历时2年4个月的时间。52007年10月18日完成样板段热滑试验，开始动车调试72008年2月28日开始试运行82008年7月19日全线通车试运营一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献32007年4月30日开始信号设备安装62008年1月26日完成全线冷热滑试验运行图兑现率已达到100%日折返站折返成功率99.6%日ATO发车成功率达到99.95%日车门和屏蔽门联动成功率已达到99.9%无因软件引起的人机界面（MMI）的故障因信号造成的非预期紧急制动率小于0.008%/列公里系统性能指标系统性能指标一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献依托北京地铁强大的建设团队，在工程中解决了大量的技术问题，克服了众多工程难点。解决的技术问题，克服的工程难点。一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献面对十号线开通时间和整体工程进展情况以及现场的调试条件，我们采取了相应措施以应对工程建设所面临的困难。解决措施。搭建样板段组织动调建立有效沟通机制建立唐山试车线第三方测试应对措施一.先进列车控制系统的在城市轨道交通中的突出贡献实践表明：列车自动控制技术的先进性不再是从前大家所认为的，是缺乏实际价值、高精尖、价格昂贵、可望不可即的，而是能给轨道交通系统带来安全、高效、节能，给乘客带来快捷、舒适的，可创造突出社会效益和经济效益的、特别适用的控制产品。列车自动控制系统先进性应具有8大特征。二.列车自动控制系统先进性的特征先进性特征安全性强自动控制功能完善最佳化控制友好的人机界面可靠性、可用性高易于实施、易于维护标准化、易于扩展建设、运营成本低二.列车自动控制系统先进性的特征二.列车自动控制系统先进性的特征1、安全性强先进的列车控制系统必须具备完善的安全的列车控制功能，并且经过安全风险矩阵分析、通过严格的产品和项目系统两个层面的独立安全认证。证明系统能够在设定的条件下能够准确实施规定的列车运行防护功能，屏蔽错误操作指令，并且满足故障安全原则。项目安全认证应按调试阶段进行，不但确保运营后的行车安全，也应确保系统调试中的行车安全。二.列车自动控制系统先进性的特征2、自动控制功能完善自动控制列车进出车辆段、自动无人折返、自动按照计划运行图调整列车运行间隔、自动建立或转换驾驶模式、自动控制列车运行速度、自动驾驶列车运行、自动驾驶列车精准停车、实现节能控制；自动控制车门与安全门联动、向无线通信系统、车辆、综合监控、广播、旅客服务信息系统、路网指挥中心等系统上传列车运行车次、目的地、列车位置等信息，自动跟踪列车运行、自动驱动到站广播等信息并自动执行防灾自动报警系统发布的紧急控制指令等。二.列车自动控制系统先进性的特征3、列车控制的最佳化城市轨道交通运输的特点是：线路短、车站多、站间距小、坡道多、线路曲线半径小、客流不均匀、车辆密度大、折返作业和进出段作业频繁、行车组织灵活、客运服务标准高等。如何在这样的条件下，在确保安全的基础上，最大可能地提高列车旅行速度，缩小运行间隔、提高线路通过能力、高效率、低能耗、少污染并且为乘客提供便捷、舒适的乘车环境，是列车自动控制系统实现最优化控制所追求的目标。二.列车自动控制系统先进性的特征4、友好的人机界面友好的人机界面设置也是系统先进性的特征之一。因为轨道交通运输情况复杂，轨道交通系统设备必须适应不同的行车组织、客运组织和维修管理模式的需求。再完善的自动控制系统也需要在特定的条件下的人工介入和调控。友好的人机界面有易于人工快速判断、准确操作。二.列车自动控制系统先进性的特征5、可靠性、可用性高良好的可靠性和可用性对于列车自动控制系统是极其重要的性能要求。因为，列车自动控制系统每天都在连续地、实时地、安全地控制着高速度、高密度、高精度运行的客运列车，任何一个细小的系统功能缺失，都会造成列车运行的不稳定，有时还会中断运营。在此过程中列车运行的安全风险，转移到运营人员身上，不但降低了轨道交通系统的安全性，而且给乘客带来旅途延误、甚至恐慌。先进的系统应该是故障率低、故障影响范围小、易于恢复的系统。二.列车自动控制系统先进性的特征6、易于实施、易于维护随着轨道交通现代化的实现，设备系统越来越多，安装空间紧张、施工交叉作业、专业间协调工作难度也越来越大。系统设备先进性应具有优良的可实施性，系统结构简单、合理，尽量少造成系统间的相互影响、适应性强、并且具有效的维护支持系统，为维修人员提供准确系统运行、故障诊断信息。二.列车自动控制系统先进性的特征7、标准化、易于扩展目前，列车自动控制系统基本依靠技术引进，各供货商的产品不兼容，直接影响着系统兼容、扩容、维修支持，而且价格昂贵。面对我国国产列车自动控制技术正处于起步阶段，应着力抓好标准化，研究能够互通互换的信号系统，实现不同线路、装备不同信号供货商提供的CBTC系统的车辆的互通互换，即装备一种CBTC车载设备的列车，可在装备不同供货商提供的CBTC轨旁设备的其它线路上正常运行。二.列车自动控制系统先进性的特征8、建设、运营成本低先进的列车控制系统应具有最佳综合效益，以最小投入获得最大效益。任何技术在研发初期，总是需要大的投入，但先进技术可以做到系统结构简单、设备数量少、小型化、计算机化、网络化、软件智能化。一旦完成调试则可以依靠最大程度的自动化操作，减少操作人员和维修工作量；以最佳化控制提高运行效率和经济运行。北京地铁历经40多年的建设，运营里程为200公里，但目前的轨道交通远不能满足北京高速发展的需要。为此，北京市制定了2015年轨道交通线网规划。3002010年4202012年5602015年三环、四横、五纵、七放射格局2002008年三.进一步提高系统先进性的设想三.北京地铁的发展规划M2M5M10M13M15M8昌平线机场线M6M7亦庄线M4大兴线房山线M14M14S1M9三环、四横、五纵、七放射格局M1M1三.进一步提高系统先进性的设想人文轨道建设绿色轨道建设科技轨道建设三.进一步提高系统先进性的设想人性化节能环保国产化安全网络化高效新北京轨道交通运行安全施工安全三.进一步提高系统先进性的设想推广10号线和环线列车自动驾驶，实现全自动驾驶配置列车自动驾驶系统，可在保证安全的前提下，最大限度的提高列车旅行速度，确保行车隔，降低司机劳动强度，达到提高运输效率的目的。三.进一步提高系统先进性的设想实现以行车为核心的综合监控系统以行车为核心的综合监控系统可通过构建综合自动化平台，提高地铁运营指挥自动化水平，实现系统间联动和快速反应、进一步提高轨道交通监控能力，真正做到为运营指挥服务，最大可能的规避人工控制所产生的风险，提高列车运行效率和地铁经营效益。2011年完成亦庄线国产CBTC示范工程研究出基于通信的列车控制信号系统，集成出一套完整的国产信号列车自动控制系统；制订一套CBTC系统技术规范和标准；探索建立一个安全认证体系；促进一个信号系统的核心技术产业链形成；锻炼出一批优秀工程技术人员和管理人员。三.进一步提高系统先进性的设想轨道交通系统控制最佳化研究通过该项目研究，可以对限制运输效率与能力的因素进行综合性的研究与分析，开发一套影响轨道交通运行效率的综合分析与评价平台；从分析全自动驾驶与综合自动化理念基础上，进行全自动驾驶与综合自动化系统的核心技术攻关研究与开发；从研究、设计、验证等一个安全控制系统全生命周期角度，开发出一套基于模型开发的安全控制系统设计、仿真与验证系统，对引进系统进行综合的实际验证与评估，提升我国的轨道交通研究、设计、仿真、验证与评估综合系统技术水平。三.进一步提高系统先进性的设想研究课题•设计规范；•运行规范；•需要完善支持系统运行的安全相关的内容信号系统的中国安全认证信号系统与PIS的共建,资源共享,带宽分配•信号工期；•信号边界条件和作业流程；•验收标准；•信号开通标准•系统工程设计标准•准移动闭塞•移动闭塞安全认证资源共享管理技术规范技术标准无人驾驶根据北京轨道交通发展的实际情况和需求，我们将在新一轮的建设中开展相关课题研究。三.进一步提高系统先进性的设想感谢各位同仁对北京地铁的关注和支持！