世界軌道交通論壇牛英明

1、北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司 牛英明2009.10列車控制系統(tǒng)的先進性列車控制系統(tǒng)的先進性 與與 軌道交通軌道交通控制的最佳化控制的最佳化一. 先進列車控制系統(tǒng)的突出貢獻二. 列車自動控系統(tǒng)先進性特征三. 全面提升系統(tǒng)先進性的建議 北京地鐵4號線、奧運支線、10號線、機場線4條新線的信號系統(tǒng)以及北京地鐵2號線既有信號系統(tǒng)，相繼在短短的3年時間分別完成建設(shè)或改造并投入運營，在2008奧運會和60年大慶期間發(fā)揮了發(fā)揮了極其重要作用，為解決交通問題作出了突出貢獻。因此，北京城市軌道交通已成為老百姓歡迎、政府認可的，是從根本上緩解北京市交通擁堵唯一出路。 一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突

2、出貢獻 2008年7月19日，北京地鐵10號線一期及奧運支線工程全線投入載客商業(yè)試運營。該項工程采用了先進的cbtc列車自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，支撐了兩線混合運行、獨立運營的管理模式，開通即實現(xiàn)了3分鐘列車運行間隔、列車自動駕駛，高速、高密度移動追蹤運行，開創(chuàng)了一次性全功能開通cbtc信號系統(tǒng)的先河。 十號線24.684km,奧運支線4.5km 26座車站, 1座車輛段，1座控制中心 備用控制中心，維修中心、培訓(xùn)中心 40列車,0.88km試車線10號線一期號線一期奧運支線奧運支線一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻首選交通工具運送大量乘客不間斷運營車上賽事直播

3、北京地鐵奧運支線是惟一直接進入奧運中心場館區(qū)的地鐵線路，其地下軌道從國家體育場“鳥巢”和“水立方”兩個奧運標志性場館中間穿過，是到“鳥巢”、“水立方”等場館的首選交通工具。4.5公里長、只有站的奧運支線在從月日至24日奧運期間共開行列車1.1萬列，客運量近350萬人次。一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻奧運期間兩線運送乘客741萬人次奧運會和殘奧會期間，十號線共運送乘客213萬人次；奧運支線共運送乘客528萬人次2008年8月22日是北京奧運會開賽以來的客流最高日，10號線運送乘客73.4萬人次，奧運支線運送乘客35.4萬人次實現(xiàn)開閉幕式當日70分鐘疏散全部場館乘客的壯舉一.

4、先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻 系統(tǒng)特點高速、小間隔一個中心兼容兩條線路兩線混合運行、獨立運營三級列車控制主備系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換自動建立或轉(zhuǎn)換駕駛模式強大的后備系統(tǒng)高精度定點與安全門聯(lián)動一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻 奧運支線和10號線之所以能為奧運做出如此大的貢獻，得益于其信號系統(tǒng)的強大，來自于先進的cbtc列車控制系統(tǒng)的支撐。便于行車組織節(jié)能、運行效率高施工組織方便自動化水平高硬設(shè)備少、易于維護12003年12月28日開工建設(shè)22006年3月17日簽訂信號系統(tǒng)采購合同42007年9月12日樣車（2輛）到達奧運支線

5、 北京地鐵10號線一期及奧運支線工程信號合同于2006年3月簽訂合同，2008年7月通車試運營，歷時2年4個月的時間。52007年10月18日完成樣板段熱滑試驗，開始動車調(diào)試72008年2月28日開始試運行82008年7月19日全線通車試運營一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻32007年4月30日開始信號設(shè)備安裝 62008年1月26日完成全線冷熱滑試驗運行圖兌現(xiàn)率已達到100%日折返站折返成功率99.6%日ato發(fā)車成功率達到99.95%日車門和屏蔽門聯(lián)動成功率已達到99.9%無因軟件引起的人機界面（mmi）的故障因信號造成的非預(yù)期緊急制動率小于0.008%/列公里一. 先進

6、列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻依托北京地鐵強大的建設(shè)團隊，在工程中解決了大量的技術(shù)問題，克服了眾多工程難點。車地通信ip地址動態(tài)分配算法缺陷緊急制動防護不能直至列車停車應(yīng)答器設(shè)定數(shù)據(jù)溢出多普勒雷達串擾造成atp死機問題應(yīng)答器重復(fù)讀取導(dǎo)致緊急制動問題解決的技術(shù)問題，克服的工程難點。土建工期不滿足，信號交叉調(diào)試工期緊張，簽合同到開通約2年半為穩(wěn)定無線性能，優(yōu)化了無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻 面對十號線開通時間和整體工程進展情況以及現(xiàn)場的調(diào)試條件，我們采取了相應(yīng)措施以應(yīng)對工程建設(shè)所面臨的困難。解決措施。搭建樣板段組織動調(diào)建立有效溝通機制建立唐山試車線第三方

7、測試應(yīng)對措施一. 先進列車控制系統(tǒng)的在城市軌道交通中的突出貢獻實踐表明：列車自動控制技術(shù)的先進性不再是從前大家所認為的，是缺乏實際價值、高精尖高精尖、價格昂貴、可望不可即的，而是能給軌道交通系統(tǒng)帶來安全、高效、節(jié)能，給乘客帶來快捷、舒適的，可創(chuàng)造突出社會效益和經(jīng)濟效益的、特別適用的控制產(chǎn)品。列車自動控制系統(tǒng)先進性應(yīng)具有8大特征。二二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征先進性特征安全性強自動控制功能完善最佳化控制友好的人機界面可靠性、可用性高易于實施、易于維護標準化、易于擴展建設(shè)、運營成本低二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征1、安全性強

8、先進的列車控制系統(tǒng)必須具備完善的安全的列車控制功能，并且經(jīng)過安全風險矩陣分析、通過嚴格的產(chǎn)品和項目系統(tǒng)兩個層面的獨立安全認證。證明系統(tǒng)能夠在設(shè)定的條件下能夠準確實施規(guī)定的列車運行防護功能，屏蔽錯誤操作指令，并且滿足故障安全原則。 項目安全認證應(yīng)按調(diào)試階段進行，不但確保運營后的行車安全，也應(yīng)確保系統(tǒng)調(diào)試中的行車安全。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征2、自動控制功能完善 自動控制列車進出車輛段、自動無人折返、自動按照計劃運行圖調(diào)整列車運行間隔、自動建立或轉(zhuǎn)換駕駛模式、自動控制列車運行速度、自動駕駛列車運行、自動駕駛列車精準停車、實現(xiàn)節(jié)能控制；自動控制車門與安全門聯(lián)動、向無線通信系統(tǒng)、車輛、綜合監(jiān)

9、控、廣播、旅客服務(wù)信息系統(tǒng)、路網(wǎng)指揮中心等系統(tǒng)上傳列車運行車次、目的地、列車位置等信息，自動跟蹤列車運行、自動驅(qū)動到站廣播等信息并自動執(zhí)行防災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)布的緊急控制指令等。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征3、列車控制的最佳化 城市軌道交通運輸?shù)奶攸c是：線路短、車站多、站間距小、坡道多、線路曲線半徑小、客流不均勻、車輛密度大、折返作業(yè)和進出段作業(yè)頻繁、行車組織靈活、客運服務(wù)標準高等。如何在這樣的條件下，在確保安全的基礎(chǔ)上，最大可能地提高列車旅行速度，縮小運行間隔、提高線路通過能力、高效率、低能耗、少污染并且為乘客提供便捷、舒適的乘車環(huán)境，是列車自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化控制所追求的目標。二.

10、列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征4、友好的人機界面 友好的人機界面設(shè)置也是系統(tǒng)先進性的特征之一。因為軌道交通運輸情況復(fù)雜，軌道交通系統(tǒng)設(shè)備必須適應(yīng)不同的行車組織、客運組織和維修管理模式的需求。再完善的自動控制系統(tǒng)也需要在特定的條件下的人工介入和調(diào)控。友好的人機界面有易于人工快速判斷、準確操作。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征5、可靠性、可用性高 良好的可靠性和可用性對于列車自動控制系統(tǒng)是極其重要的性能要求。因為，列車自動控制系統(tǒng)每天都在連續(xù)地、實時地、安全地控制著高速度、高密度、高精度運行的客運列車，任何一個細小的系統(tǒng)功能缺失，都會造成列車運行的不穩(wěn)定，有時還會中斷運營。在此過程中列車運行的安全

11、風險，轉(zhuǎn)移到運營人員身上，不但降低了軌道交通系統(tǒng)的安全性，而且給乘客帶來旅途延誤、甚至恐慌。先進的系統(tǒng)應(yīng)該是故障率低、故障影響范圍小、易于恢復(fù)的系統(tǒng)。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征6、易于實施、易于維護 隨著軌道交通現(xiàn)代化的實現(xiàn)，設(shè)備系統(tǒng)越來越多，安裝空間緊張、施工交叉作業(yè)、專業(yè)間協(xié)調(diào)工作難度也越來越大。系統(tǒng)設(shè)備先進性應(yīng)具有優(yōu)良的可實施性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、合理，盡量少造成系統(tǒng)間的相互影響、適應(yīng)性強、并且具有效的維護支持系統(tǒng)，為維修人員提供準確系統(tǒng)運行、故障診斷信息。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征7、標準化、易于擴展 目前，列車自動控制系統(tǒng)基本依靠技術(shù)引進，各供貨商的產(chǎn)品不兼容，直接影響著

12、系統(tǒng)兼容、擴容、維修支持，而且價格昂貴。面對我國國產(chǎn)列車自動控制技術(shù)正處于起步階段，應(yīng)著力抓好標準化，研究能夠互通互換的信號系統(tǒng)，實現(xiàn)不同線路、裝備不同信號供貨商提供的cbtc系統(tǒng)的車輛的互通互換，即裝備一種cbtc車載設(shè)備的列車，可在裝備不同供貨商提供的cbtc軌旁設(shè)備的其它線路上正常運行。二. 列車自動控制系統(tǒng)先進性的特征8、建設(shè)、運營成本低 先進的列車控制系統(tǒng)應(yīng)具有最佳綜合效益，以最小投入獲得最大效益。任何技術(shù)在研發(fā)初期，總是需要大的投入，但先進技術(shù)可以做到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備數(shù)量少、小型化、計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、軟件智能化。一旦完成調(diào)試則可以依靠最大程度的自動化操作，減少操作人員和維修工作量

13、；以最佳化控制提高運行效率和經(jīng)濟運行。 北京地鐵歷經(jīng)40多年的建設(shè)，運營里程為200公里，但目前的軌道交通遠不能滿足北京高速發(fā)展的需要。為此，北京市制定了2015年軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃。3002010年4202012年5602015年三環(huán)、四橫、五縱、七放射格局2002008年三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想三三. . 北京地鐵的發(fā)展規(guī)劃北京地鐵的發(fā)展規(guī)劃m2m5m10m13m15m8昌平線昌平線機場線機場線m6m7亦莊線亦莊線m4大興線大興線房山線房山線m14m14s1m9 三環(huán)、四橫、五縱、七放射格局m1m1三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想人文人文軌道建設(shè)軌道建設(shè)綠色綠色軌道建設(shè)軌道建設(shè)科技科

14、技軌道建設(shè)軌道建設(shè)三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想人性化人性化節(jié)節(jié)能能環(huán)環(huán)保保國產(chǎn)國產(chǎn)化化安全安全網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)化化高效高效新北京新北京軌道交通軌道交通運運行行安全安全施工施工安全安全三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想 推廣10號線和環(huán)線列車自動駕駛，實現(xiàn)全自動駕駛 配置列車自動駕駛系統(tǒng)，可在保證安全的前提下，最大限度的提高列車旅行速度，確保行車隔，降低司機勞動強度，達到提高運輸效率的目的。 三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想實現(xiàn)以行車為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng) 以行車為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)可通過構(gòu)建綜合自動化平臺，提高地鐵運營指揮自動化水平，實現(xiàn)系統(tǒng)間聯(lián)動和快速反應(yīng)、進一步提高軌道交通監(jiān)控能力，真正做到為運營

15、指揮服務(wù)，最大可能的規(guī)避人工控制所產(chǎn)生的風險，提高列車運行效率和地鐵經(jīng)營效益。 2011年完成亦莊線國產(chǎn)cbtc示范工程 研究出基于通信的列車控制信號系統(tǒng)，集成出一套完整的國產(chǎn)信號列車自動控制系統(tǒng)；制訂一套cbtc系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范和標準；探索建立一個安全認證體系；促進一個信號系統(tǒng)的核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈形成；鍛煉出一批優(yōu)秀工程技術(shù)人員和管理人員。三. 進一步提高系統(tǒng)先進性的設(shè)想軌道交通系統(tǒng)控制最佳化研究 通過該項目研究，可以對限制運輸效率與能力的因素進行綜合性的研究與分析，開發(fā)一套影響軌道交通運行效率的綜合分析與評價平臺；從分析全自動駕駛與綜合自動化理念基礎(chǔ)上，進行全自動駕駛與綜合自動化系統(tǒng)的核心技術(shù)攻關(guān)研究與開發(fā)；從研究、設(shè)計、驗證等一個安全控制系統(tǒng)全生命周期角度，開發(fā)出一套基于模型開發(fā)的安全控制系統(tǒng)設(shè)計、仿真與驗證系統(tǒng)，對引進系統(tǒng)進行綜合的實際驗證與評估，提升我國的軌道交通研究、設(shè)計、仿