新型智慧城市解決方案V3

1、軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)研究及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新，變革未來城市軌道交通發(fā)展迅速截止2018年底，已運(yùn)營(yíng)185條線、5761公里城市軌道交通；北京市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)713公里，居世界第二。2020年計(jì)劃運(yùn)營(yíng) 里程將超過1000公里；2018年，北京、上海軌道交通日均客運(yùn)量已超過1000萬，占全市客運(yùn)總 量的24%，居國(guó)內(nèi)首位。2010年12月，采用自主化CBTC系統(tǒng)在北京亦莊線開通運(yùn)營(yíng)， 標(biāo)志著中國(guó)掌握了CBTC核心技術(shù)，具備了提供成套設(shè)備能 力。4城市軌道交通自主化核心技術(shù)和裝備發(fā)展迅猛自主研發(fā)CBTC的CBTC如雨后春筍研發(fā)應(yīng)用iCBTCLCF-300 CBTCMORE提出LTE-M綜合承載城市

2、軌道交通CBTCPIS(CCTV)等業(yè)務(wù)CCTVPISLTE網(wǎng)絡(luò)控制中心CBTCBBU+RRUTAU互聯(lián)互通測(cè)試自主化全自動(dòng)運(yùn)行研究與應(yīng)用創(chuàng)建了中國(guó)版全自動(dòng)運(yùn)行（FAO）技術(shù)體系，并研發(fā)系統(tǒng)裝備2017年底我國(guó)第一條采用完全自主化全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)和裝備 的國(guó)家示范工程北京燕房線開通運(yùn)營(yíng)。國(guó)內(nèi)12個(gè)城市1150公里全自動(dòng)運(yùn)行線路規(guī)劃7軌道交通列車運(yùn)行自動(dòng)化現(xiàn)狀8軌道交通列車運(yùn)行控制技術(shù)發(fā)展歷程保障運(yùn) 全實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化營(yíng)安實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)優(yōu) 化9目的避免人為錯(cuò)誤提高運(yùn)營(yíng)安全減少人工操作改善服務(wù)質(zhì)量方法監(jiān)督安全距離允許速度信號(hào)和控制側(cè)面及頭尾防護(hù)軌道交通 永恒主題安全目的進(jìn)一步提升安全性進(jìn)一步提高可靠性提高運(yùn)

3、輸能力進(jìn)一步減少操作方法自動(dòng)防護(hù)（ATP）自動(dòng)駕駛（ATO）自動(dòng)監(jiān)督（ATS）基于通信列車控制（CBTC）FAO現(xiàn)在過去未來目的充分利用資源降低運(yùn)營(yíng)成本優(yōu)化使用人車路應(yīng)急處置及調(diào)整資源 軌道 車輛 人員 能源MAAS軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展需求在保障安全的前提下改善用戶服務(wù)Customer Satisfaction提高運(yùn)輸能力Capacity降低運(yùn)營(yíng)成本Unit Cost減少排放Carbon Footprint高密度、高安全、高可靠是軌道交通系統(tǒng)的 基本需求城市軌道交通是一個(gè)全封閉專用路權(quán)（Right of Way)的交通系統(tǒng);城市軌道交通特點(diǎn)：列車在隧道、高架等受限空間運(yùn)行；線路縱向、橫向曲率大;

4、站間距1公里左右；列車頻繁啟動(dòng)及制動(dòng)；大量乘客上下車。不同交通方式運(yùn)行速度與路權(quán)開放程度關(guān)系城市軌道交通特點(diǎn)13軌道交通列車駕駛?cè)蕴幱诎胱詣?dòng)化水平，人為故障和人為因 素已成為提升安全效率的瓶頸視頻監(jiān)控 車輛段進(jìn)路 聯(lián)動(dòng)操作調(diào)度中心司機(jī)列車日檢 發(fā)車檢查 停車糾偏 線路監(jiān)控 關(guān)門確認(rèn)調(diào)度員值班員監(jiān)控線路監(jiān)控乘客上下車列車車站自動(dòng)化等級(jí)列車運(yùn)行方式GoA1非自動(dòng)列車運(yùn)行（NTO）GoA2半自動(dòng)列車運(yùn)行（STO）GoA3有人值守下列車自動(dòng)運(yùn)行（DTO）GoA3+有人值守下列車自動(dòng)運(yùn)行GoA4無人值守下的列車自動(dòng)運(yùn)行（UTO）軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)的認(rèn)識(shí)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是以無人駕駛功能為基礎(chǔ)，以提升全系

5、統(tǒng)安全效率為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)人 機(jī)協(xié)同的各系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的軌道交通新體系，并可作為軌道交通向智能化、智慧化 發(fā)展的技術(shù)平臺(tái)正常情況下，GoA3+ 與GoA4一樣，由設(shè)備自動(dòng)完成各項(xiàng)操作。緊急情況下，GoA3 與GoA2一樣，由車上的司乘人員處置故障，而GoA4則需 由地面派人到車上進(jìn)行處置。司機(jī)的主要任務(wù):自動(dòng)駕駛控制曲線示意圖操控列車照顧乘客觀察列車外部事件處理異常情況從車站發(fā)車到下一站停車司機(jī)要完成近20項(xiàng)任務(wù)ATO只是完成了操控列車的部分任務(wù):軌道上駕駛列車進(jìn)站?？浚ㄍ＼嚕┩＼嚭箝_門城市軌道系統(tǒng)中各個(gè)角色交互城市軌道交通系統(tǒng)中當(dāng)前的主要角色以及他們之間的交互關(guān) 系（司機(jī)角度）司機(jī)與列車的交互作用

6、（駕駛列車）容易被計(jì)算機(jī)替代（自動(dòng)化）關(guān)鍵是司機(jī)與其它角色交互如何替代？關(guān)鍵是司機(jī)負(fù)責(zé)了一些隱含的但又 非常重要的任務(wù)！實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)化關(guān)鍵解決好這些挑戰(zhàn)性問題！全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)開發(fā)方法-人機(jī)協(xié)同的全自動(dòng)控制軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)是一個(gè)人機(jī)混合控制系統(tǒng)；全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的開發(fā)，本質(zhì)上是行車控制功能的再分配； 在系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)規(guī)則和應(yīng)急處置策略的設(shè)計(jì)。設(shè)備系統(tǒng)從信號(hào)、車輛、通信以 及機(jī)電等系統(tǒng)角度綜合 實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行從規(guī)章操作規(guī)范以及各崗位 人員配合角度規(guī)范應(yīng)急情況 下應(yīng)對(duì)措施和流程運(yùn)營(yíng)人員建立了全自動(dòng)運(yùn)行(FAO)下控制中心調(diào)度員的認(rèn)知模型提出了FAO新型人機(jī)混合運(yùn)行控制模式，形成了FAO

7、下應(yīng)急處置流 程和人因配置方案。調(diào)度員信息加工模型人機(jī)混合運(yùn)行控制模型全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)開發(fā)方法-基于場(chǎng)景的開發(fā)方法統(tǒng)籌分析列車運(yùn)行全過程，建立涵蓋全過程的場(chǎng)景模型，形 成全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景總計(jì)41個(gè)；整個(gè)系統(tǒng)嚴(yán)格按照?qǐng)鼍澳Ｐ瓦M(jìn) 行設(shè)計(jì)開發(fā)，確保實(shí)現(xiàn)的全面性和正確性。以增強(qiáng)安全和提高效率為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了符合我國(guó)需求的運(yùn)營(yíng) 場(chǎng)景控制策略，制定了運(yùn)用規(guī)則。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)正向設(shè)計(jì)。覆蓋運(yùn)營(yíng) 全過程全線無人 駕駛正線喚醒自檢出段回段退出休眠 運(yùn)營(yíng)運(yùn)營(yíng)車輛轉(zhuǎn)換停車折返 段軌場(chǎng)區(qū)間車站區(qū)正常極端天氣天氣全 過 程全 過 程全 天 候全天候不 間斷服務(wù)建立STAMP理論與運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景相結(jié)合的安全分析方法，形成了 FAO危險(xiǎn)源

8、檔案庫(kù)。構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)模型，設(shè)計(jì)了FAO應(yīng)急處置流程。FAO安全分析框架體系FAO控制中心調(diào)度團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)急響應(yīng)任務(wù)模型全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)開發(fā)方法-全過程安全分析攻克了列車靜動(dòng)態(tài)喚醒自檢、防夾檢測(cè)、間隙探測(cè)、跳躍對(duì)標(biāo)等正常運(yùn)行場(chǎng) 景的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)列車在車輛段及正線運(yùn)營(yíng)的全過程自動(dòng)化控制；全自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)無人駕駛列車喚醒列車啟動(dòng)31項(xiàng)自檢實(shí)現(xiàn)完全受控態(tài)建立 高效快速投入運(yùn)營(yíng)發(fā)車條件快速自動(dòng)判定 節(jié)省15%站停時(shí)間車輛自檢13項(xiàng)車輛TCMS網(wǎng)絡(luò)TCMS通信牽引設(shè)備輔助系統(tǒng)車門制動(dòng)空調(diào)廣播。靜態(tài)測(cè)試13項(xiàng)停放施加測(cè)試緊急緩解測(cè)試制動(dòng)自檢測(cè)試常用緩解測(cè)試75%常用施加測(cè)試100%常用施加測(cè)試緊急施加

9、測(cè)試。信號(hào)及動(dòng)態(tài)測(cè)試5項(xiàng)日檢無線設(shè)備自檢向前跳躍向后跳躍在既有設(shè)備冗余的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了頭尾終端設(shè)備冗余、ATO 冗余配置、與車輛接口冗余配置等冗余度， 提高了系統(tǒng) RAMS等級(jí)：信號(hào)：頭尾終端設(shè)備冗余、ATO冗余配置、與車輛接口冗余配置車輛：與信號(hào)接口冗余配置全自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)完備的冗余設(shè)計(jì)23基于北京地鐵亦莊線“舊宮-亦莊橋” 站間數(shù)據(jù)的算例 分析顯示：該方法可減少列車站間牽引能耗4.77%該成果應(yīng)用于亦莊線、昌平線，節(jié)能效果達(dá)到3%-5%， 亦莊線也因此成為北京地鐵全網(wǎng)耗能最小的線路。面向節(jié)能的列車自動(dòng)運(yùn)行城軌列車ATO節(jié)能控制：以最小化列車站間牽引能耗為目標(biāo)，構(gòu)建最優(yōu)控制 模型算法夜間

10、測(cè)試FAO的創(chuàng)新技術(shù)識(shí)別運(yùn)行中的列車視頻識(shí)別在線圖像處理列車運(yùn)行路權(quán)的凈空檢測(cè)：識(shí)別軌道線視頻分析雷達(dá)監(jiān)測(cè)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)總體架構(gòu)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)總體架構(gòu)全自動(dòng)運(yùn)行的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行的車輛系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行包含四大核心子系統(tǒng)：全自動(dòng)運(yùn)行的列控系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行的LTE-M綜合承載系統(tǒng)系統(tǒng)理念：在需求、設(shè)計(jì)、生 產(chǎn)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)營(yíng) 全生命周期內(nèi)進(jìn)行全過程多系統(tǒng)管控和評(píng)估。全生命周期 閉環(huán)控制基于風(fēng)險(xiǎn)的工程安全保障方法全過程多系統(tǒng)安全評(píng)估（含RAMS）對(duì)象實(shí)施：對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)（包括 信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、車輛、 軌道、站臺(tái)門等）開展評(píng)估基于風(fēng)險(xiǎn)的工程安全保障方法全系統(tǒng)全生命周期的驗(yàn)證與確認(rèn)為保證系

11、統(tǒng)可靠性、可用性， 確保示范工程高質(zhì)量、全功能 開通，采用了全系統(tǒng)、全生命 周期的驗(yàn)證與確認(rèn)最小系統(tǒng)測(cè)試樣板段全線聯(lián)調(diào)聯(lián)試試運(yùn)行（運(yùn)營(yíng)部門介入）試運(yùn)營(yíng)（乘客介入）效率顯著提升正線自動(dòng)化水平的提高，減少人員駕駛操作應(yīng)時(shí)間每站停站時(shí)間節(jié)約5-7秒，能力提升5%。車輛段自動(dòng)化水平提高，減少人員整備列車時(shí)間出入庫(kù)31項(xiàng)自檢全自動(dòng)完成，耗時(shí)比傳統(tǒng)段場(chǎng)節(jié)約30秒左右；故 障定位至板級(jí)，中心報(bào)警。30FAO小間隔實(shí)際運(yùn)行圖自檢界面可靠性顯著提升故障率較以往新開通線路大幅下降，其中信號(hào)系統(tǒng) 故障率降低61%。8.006.004.002.000.000129月20日 10月20日 11月19日 12月19日 1

12、月18日 2月17日 3月19日 4月18日 5月18日 6月17日 7月17日 8月16日 9月15日 10月15日9.20-10.26：GOA2等級(jí)運(yùn)行 影響行車故障率 為2.03次/萬列公里10.27-12.20：GOA3等級(jí)運(yùn)行 影響行車故障率為0.41次/萬列公里4 次3次/萬列公里2017.12.30-2018.12.31：GOA3等級(jí)運(yùn)行影響行車故障率為0.09次/萬列公里GOA2和GOA3等級(jí)下 每日影響行車故障數(shù)影響行車故障情況對(duì)比移動(dòng)平均影響行車故障率（試運(yùn)行GOA3）移動(dòng)平均影響行車故障率（GOA2）移動(dòng)平均影響行車故障率（試運(yùn)營(yíng)GOA3）CMTCS-5CMTCS-4CM

13、TCS-3CMTCS-2CMTCS-1以 地 面 為 中 心以 車 載 為 中 心GoA1GoA2GoA3/4GoA2GoA3/4非互聯(lián)互通互聯(lián)互通互聯(lián)互通互聯(lián)互通以車載設(shè)備為中心的系統(tǒng)架構(gòu)達(dá)到FAO(GoA3/4)自動(dòng)化等級(jí)要求實(shí)現(xiàn)不同廠商子系統(tǒng)設(shè)備間互聯(lián)互通以車載設(shè)備為中心的系統(tǒng)架構(gòu)達(dá)到GoA2自動(dòng)化等級(jí)要求實(shí)現(xiàn)不同廠商子系統(tǒng)設(shè)備間互聯(lián)互通以地面設(shè)備為中心的系統(tǒng)架構(gòu)達(dá)到FAO(GoA3/4自動(dòng)化等級(jí))自動(dòng)化等級(jí)要求CMTCS-3a無互聯(lián)互通要求；CMTCS-3b實(shí)現(xiàn)不同廠商子 系統(tǒng)設(shè)備間互聯(lián)互通以地面設(shè)備為中心的系統(tǒng)架構(gòu)達(dá)到GoA2自動(dòng)化等級(jí)要求以地面設(shè)備為中心的系統(tǒng)架構(gòu)達(dá)到GoA1自動(dòng)化

14、等級(jí)要求無互聯(lián)互通要求CMTCS:中國(guó)城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（ChineseMetro TrainControlSystem,簡(jiǎn)稱CMTCS)CMTCS中國(guó)城軌列控系統(tǒng)分級(jí)體系信息技術(shù)發(fā)展給軌道交通帶來新的機(jī)遇智慧鐵路智能感知智能診斷智能決策協(xié)同互動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)對(duì)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中移動(dòng)設(shè)備、固定設(shè)施、自然環(huán)境、 其他相關(guān)要素等進(jìn)行全面透徹的信息感知。對(duì)感知的海量大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，形成對(duì)鐵 路運(yùn)輸系統(tǒng)安全、效率、服務(wù)水平等指標(biāo)的評(píng)判?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、模型驅(qū)動(dòng)、知識(shí)驅(qū)動(dòng)等方法，從海量 數(shù)據(jù)中提出決策信息，輔助運(yùn)營(yíng)管理和經(jīng)營(yíng)決策。更優(yōu)質(zhì)、更主動(dòng)的交互，廣泛、深度、安全可信的互 聯(lián)互通與互操作。主動(dòng)學(xué)習(xí)，積累大量數(shù)據(jù)和知識(shí)，不斷迭代，適應(yīng)鐵 路外部市場(chǎng)和環(huán)境的變化。智慧鐵路發(fā)展由自治車輛帶來的新交通理念未來軌道交通向供給側(cè)改革：發(fā)展以提供“Mobility as a Service”為核心的交通運(yùn)輸服務(wù)智慧鐵路發(fā)展智慧鐵路創(chuàng)新技