電子導(dǎo)向快軌車輛 前向感知系統(tǒng)

Q/LB.□XXXXX-XXXX電子導(dǎo)向快軌車輛前向感知系統(tǒng)范圍本文件規(guī)定了電子導(dǎo)向快軌車輛前向感知系統(tǒng)的使用條件、系統(tǒng)組成、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、軟件發(fā)布、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。本文件適用于電子導(dǎo)向快軌車輛的前向感知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T4208—2017外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）GB4824—2013工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備騷擾特性限制和測量方法GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.3—2016電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.4—2018電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.6—2017電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.8—2006電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.29—2006電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)直流電源輸入端口電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn)GB/T19520.12—2009電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)482.6mm（19in）系列機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸第3-101部分：插箱及其插件GB/T19520.17—2010電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)482.6mm（19in）系列機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸第3-105部分：1U高度機(jī)箱GB/T21563—2018軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)GB/T24338.4—2018軌道交通電磁兼容第3-2部分：機(jī)車車輛設(shè)備GB/T25119—2021軌道交通機(jī)車車輛電子裝置GB/T28808—2012軌道交通通信、信號(hào)和和處理系統(tǒng)控制和防護(hù)系統(tǒng)軟件GB/T28809—2012軌道交通通信、信號(hào)和處理系統(tǒng)信號(hào)用安全相關(guān)電子系統(tǒng)GB/T32347.1—2015軌道交通設(shè)備環(huán)境條件第1部分：機(jī)車車輛設(shè)備GB/T34590（所有部分）道路車輛功能安全GB/T34571軌道交通機(jī)車車輛布線規(guī)則IEC60825-1激光雷達(dá)安全標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類、要求術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。障礙物obstacle不應(yīng)該存在于車輛限界內(nèi)的影響車輛運(yùn)行的車輛、人員和其他物體。前向感知系統(tǒng)forwardperceptionsystem安裝于列車上，通過視覺、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、組合導(dǎo)航設(shè)備等感知設(shè)備，獲取列車前進(jìn)方向的虛擬軌道，控制列車沿虛擬軌道安全運(yùn)行并獲取車輛前方車輛限界內(nèi)障礙物與本車的相對(duì)距離、方位和速度信息，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求提供安全距離聲光警示或其他干預(yù)措施的組合裝置，簡稱“系統(tǒng)”?？s略語下列縮略語適用于本文件。CAN：控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork）GMSL：千兆多媒體串行鏈路（GigabitMultimediaSerialLinks）MTBF：平均故障間隔時(shí)間（MeanTimeBetweenFailure）RTC：實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RealTimeClock）TCMS：列車控制與管理系統(tǒng)（TrainControlManagementSystem）使用條件系統(tǒng)在以下條件中應(yīng)能正常工作：環(huán)境溫度范圍為-25?℃～+45?℃，電子元器件周圍的空氣溫度可在-25?℃～+70?℃之間變化，短時(shí)（10min）可達(dá)85?℃；最濕月月平均最大相對(duì)濕度不大于95％（該月平均最低溫度為25?℃）；GB/T32347.1—2015中4.5～4.11規(guī)定的風(fēng)、沙、雨、雪、霧、冰、雷以及其他化學(xué)、生物活性物、機(jī)械、污染物的侵蝕及污染；系統(tǒng)在進(jìn)出隧道、夜間行駛、對(duì)向來車等場景下感知能力無明顯降低。系統(tǒng)組成系統(tǒng)按功能劃分為負(fù)責(zé)環(huán)境感知的各種傳感器和負(fù)責(zé)感知融合處理器，傳感器設(shè)備宜采用視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、組合導(dǎo)航設(shè)備，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。系統(tǒng)宜采用硬線信號(hào)與車輛控制電路連接。系統(tǒng)宜采用以太網(wǎng)與TCMS連接。電子導(dǎo)向快軌車輛前向感知系統(tǒng)構(gòu)成示意圖技術(shù)要求一般要求工作電壓系統(tǒng)設(shè)備額定工作電壓應(yīng)為DC24?V，電壓波動(dòng)范圍應(yīng)為DC22?V～DC28?V。電源電壓的變化應(yīng)滿足GB/T25119—2021中5.1.1.1中的要求。當(dāng)電源輸入中斷10?ms以內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)不應(yīng)影響正常運(yùn)行。系統(tǒng)可靠性傳感設(shè)備的壽命不應(yīng)低于10年（激光雷達(dá)壽命要求不低于5年），單個(gè)傳感設(shè)備的MTBF應(yīng)大于20000?h。電磁兼容要求設(shè)備應(yīng)具有良好的電磁兼容性，其傳導(dǎo)騷擾發(fā)射、輻射騷擾發(fā)射、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻共?？箶_度、工頻磁場抗擾度均應(yīng)符合GB4824輻射騷擾發(fā)以及GB/T17626中的相關(guān)規(guī)定。連接器要求系統(tǒng)設(shè)備所有電氣接口均應(yīng)通過連接器連接，且連接器的插針采用冷壓方式。機(jī)械特性要求外形尺寸要求系統(tǒng)主機(jī)宜為1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。機(jī)箱、插件箱和插件板外形尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB/T19520.12—2009、GB/T19520.17—2010的要求。產(chǎn)品外觀應(yīng)完整，無破損、劃痕、變形和污染，零部件連接應(yīng)緊固無松動(dòng)。防護(hù)等級(jí)要求系統(tǒng)設(shè)備防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足GB/T4208—2017標(biāo)準(zhǔn)要求。安裝在車廂內(nèi)部的感知設(shè)備應(yīng)達(dá)到IP20及以上，安裝在車廂外部的感知設(shè)備應(yīng)達(dá)到IP65及以上，設(shè)備連接器應(yīng)達(dá)到IP67及以上。地面設(shè)備應(yīng)達(dá)到IP65以上，設(shè)備連接器應(yīng)達(dá)到IP67及以上。振動(dòng)沖擊要求系統(tǒng)應(yīng)能承受車輛正常運(yùn)行中的各種振動(dòng)和沖擊。安裝要求系統(tǒng)主機(jī)安裝方式宜為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜安裝，散熱方式宜為上下自然通風(fēng)，上方宜預(yù)留至少50mm空間散熱。出線方式宜為前面板出線。感知設(shè)備安裝應(yīng)采用安裝托架。接地保護(hù)要求系統(tǒng)所有電氣設(shè)備都應(yīng)接地保護(hù)。緊固要求系統(tǒng)主機(jī)各緊固件及應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)。接口要求系統(tǒng)應(yīng)支持CAN、以太網(wǎng)等對(duì)外通信接口，系統(tǒng)應(yīng)支持GMSL接口。功能要求系統(tǒng)應(yīng)通過視覺傳感器完成對(duì)車道線的感知識(shí)別。系統(tǒng)應(yīng)通過雷達(dá)設(shè)備完成車輛運(yùn)行線路電子地圖的構(gòu)建。系統(tǒng)應(yīng)通過雷達(dá)和組合導(dǎo)航設(shè)備完成電子線路的構(gòu)建。系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)實(shí)現(xiàn)自車的精準(zhǔn)定位并實(shí)現(xiàn)與電子地圖和電子線路的實(shí)時(shí)匹配。系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)識(shí)別到的車道線信息，結(jié)合自車位置信息來確定自車相對(duì)車道中心線的偏移信息。系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)環(huán)境感知結(jié)果對(duì)車輛行駛做出轉(zhuǎn)向指令，控制車輛運(yùn)行。系統(tǒng)應(yīng)可以感知前方障礙物信息，并作出主動(dòng)避障決策。系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷功能，系統(tǒng)上電后進(jìn)行自檢，包括但不限于：傳感器模塊，感知融合處理器。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），能自動(dòng)與TCMS時(shí)鐘同步，至少每天校時(shí)一次，累計(jì)誤差1s以內(nèi)。在系統(tǒng)掉電后可以持續(xù)累計(jì)運(yùn)行20天以上，累計(jì)誤差3?s以內(nèi)。系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)能對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各傳感器設(shè)備進(jìn)行校時(shí)，保持時(shí)間同步。系統(tǒng)的功能安全應(yīng)滿足GB/T34590的要求。性能要求攝像頭應(yīng)滿足以下性能指標(biāo)：視頻分辨率：≥1080?P；幀率：≥25?fps；支持光照強(qiáng)度：0.01??lux檢測距離：≥350?m；水平方位角：滿足彎曲半徑≥250?m彎道工況下檢測能力的要求；垂直方位角：滿足盲區(qū)≤8?m檢測能力的要求；使用壽命：≥10年。激光雷達(dá)應(yīng)滿足以下性能指標(biāo)：激光等級(jí)：符合IEC60825-1中Class1人眼安全；檢測距離：≥300?m；檢測盲區(qū)：≤10?m（按照安裝在車輛司機(jī)操縱臺(tái)前方區(qū)域考慮）；水平方位角：滿足彎曲半徑≥25??m彎道工況下檢測能力的要求；垂直方位角：滿足盲區(qū)≤10?m檢測能力的要求；測距精度：≤5?cm；使用壽命：≥50000?h。毫米波雷達(dá)應(yīng)滿足以下性能指標(biāo)：測速范圍：-300?km/h～+300??km/h；測速精度：≤0.1?km/h；檢測距離：≥250?m；測距精度：≤1?m；發(fā)射頻率：≥77?GHz。組合導(dǎo)航設(shè)備應(yīng)滿足以下性能指標(biāo)：RTK水平定位精度：≤1?cm；RTK垂直定位精度：≤1?ppm；測速精度：

≤0.03?m/s；時(shí)鐘精度：≤20?ns。感知融合處理器應(yīng)滿足以下性能指標(biāo)：算力：≥32?TOPS；接口：GMSL接口≥2個(gè)，USB接口≥2個(gè)，HDMI接口≥1個(gè)；以太網(wǎng)口≥2個(gè)；供電：9?V～36?VDC；內(nèi)存：≥32?G。檢驗(yàn)方法低溫試驗(yàn)按GB/T25119—2021中12.2.3的規(guī)定進(jìn)行。高溫試驗(yàn)按GB/T25119—2021中12.2.4的規(guī)定進(jìn)行。交變濕熱試驗(yàn)按GB/T25119—2021中12.2.5的規(guī)定進(jìn)行。低溫存放試驗(yàn)按GB/T25119—2021中12.2.14的規(guī)定進(jìn)行。鹽霧試驗(yàn)按GB/T25119—2021中12.2.10的規(guī)定進(jìn)行。工作電壓試驗(yàn)通過檢查產(chǎn)品手冊(cè)，驗(yàn)證其工作電壓范圍滿足7.1的要求。傳導(dǎo)騷擾發(fā)射試驗(yàn)按GB4824—2013的規(guī)定進(jìn)行。輻射騷擾發(fā)射試驗(yàn)按GB4824—2013的規(guī)定進(jìn)行。靜電放電抗擾度試驗(yàn)按GB/T17626.2—2018的規(guī)定進(jìn)行。射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)按GB/T17626.3—2016的規(guī)定進(jìn)行。電快速脈沖群抗擾度試驗(yàn)按GB/T17626.4—2018的規(guī)定進(jìn)行。浪涌抗擾度試驗(yàn)按GB/T17626.5—2019的規(guī)定進(jìn)行。射頻共?？箶_度試驗(yàn)按GB/T17626.6—2017的規(guī)定進(jìn)行。工頻磁場抗擾度試驗(yàn)按GB/T17626.8—2006的規(guī)定進(jìn)行。外觀檢查按GB/T25119—2021中12.2.1的規(guī)定進(jìn)行。防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)按GB/T4208—2017的規(guī)定進(jìn)行。沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)按GB/T21563—2018的規(guī)定進(jìn)行。接口檢查通過以太網(wǎng)抓包工具捕獲到系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，確定數(shù)據(jù)的正確性。通過CAN分析儀捕獲系統(tǒng)的CAN通信數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，確定數(shù)據(jù)的正確性。通過GMSL接口獲取視頻流數(shù)據(jù)，通過顯示器顯示捕獲到的視頻數(shù)據(jù)，確定其正確性。功能檢查系統(tǒng)按附錄A功進(jìn)行能檢查。性能檢查通過檢查系統(tǒng)各設(shè)備的產(chǎn)品手冊(cè)，驗(yàn)證其性能指標(biāo)是否符合7.5中對(duì)各設(shè)備對(duì)性能要求。檢驗(yàn)規(guī)則出廠檢驗(yàn)出廠檢驗(yàn)應(yīng)逐臺(tái)進(jìn)行，檢驗(yàn)合格后應(yīng)出具產(chǎn)品合格證。用戶和制造商協(xié)商一致后，方可在交付的產(chǎn)品中按合同規(guī)定抽樣進(jìn)行出廠檢驗(yàn)。在出廠檢驗(yàn)過程中，若任意一項(xiàng)不合格，均判該產(chǎn)品不合格。首次裝車使用時(shí)宜按照8.20進(jìn)行全面功能測試檢驗(yàn)。型式檢驗(yàn)檢驗(yàn)樣品在出廠檢驗(yàn)的合格品中抽取。型式檢驗(yàn)全部項(xiàng)目應(yīng)在同一批次抽樣的樣品上進(jìn)行，試驗(yàn)項(xiàng)目全部合格時(shí)，該產(chǎn)品合格；若發(fā)現(xiàn)任意一項(xiàng)不合格，則該產(chǎn)品不合格。在下列情況下應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：新產(chǎn)品定型時(shí)；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)工藝有重大改變，可能影響其性能及行車安全時(shí)；停產(chǎn)2年以上再生產(chǎn)時(shí)；已定型產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)時(shí)；連續(xù)生產(chǎn)5年時(shí)。設(shè)備出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)檢驗(yàn)分為型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表1規(guī)定。設(shè)備型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)分類技術(shù)要求對(duì)應(yīng)條款檢驗(yàn)方法對(duì)應(yīng)條款型式檢驗(yàn)出廠檢驗(yàn)低溫試驗(yàn)√―58.1高溫試驗(yàn)√―58.2交變濕熱試驗(yàn)√―58.3低溫存放試驗(yàn)√―58.4鹽霧試驗(yàn)√―58.5工作電壓試驗(yàn)√―7.1.18.6電磁兼容試驗(yàn)√―7.1.38.7、8.8、8.9、8.10、8.11、8.12、8.13、8.14外觀檢查√√7.2.18.15防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)√―7.2.28.16沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)√―7.2.38.17接口檢查√√7.38.18功能試驗(yàn)√√7.48.19性能試驗(yàn)√√7.58.20標(biāo)有“√”的為強(qiáng)制性試驗(yàn)。標(biāo)有“―”的不做要求。軟件發(fā)布出廠軟件應(yīng)提供軟件的版本號(hào)和版本說明，版本號(hào)應(yīng)能通過專用工具查詢。標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存標(biāo)志生產(chǎn)廠家的廠名、產(chǎn)品圖號(hào)、名稱、物料編碼等標(biāo)志應(yīng)處于產(chǎn)品非工作面明顯位置，字跡清楚，應(yīng)標(biāo)明出廠編號(hào)或代碼及出廠日期。標(biāo)志銘牌字跡應(yīng)清晰、易讀、不易磨損。包裝產(chǎn)品檢驗(yàn)合格后，其裝飾表面應(yīng)用可剝性保護(hù)膜進(jìn)行有效的防護(hù)保護(hù)，以防止碰磕劃傷及污染表面；產(chǎn)品的包裝應(yīng)確保在裝卸和運(yùn)輸過程中不損傷產(chǎn)品。產(chǎn)品出廠時(shí)，包裝箱內(nèi)應(yīng)附有產(chǎn)品合格證、使用維護(hù)說明書等技術(shù)文件，并封存在塑料袋內(nèi)。每種規(guī)格的產(chǎn)品單獨(dú)包裝，每個(gè)包裝箱應(yīng)在明顯位置標(biāo)明制造商的名稱，合格證上應(yīng)標(biāo)明產(chǎn)品名稱、編號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及出廠日期。所使用的包裝物品應(yīng)為可回收利用的材料。運(yùn)輸和貯存產(chǎn)品運(yùn)輸過程中，應(yīng)防止劇烈震動(dòng)、擠壓、雨淋和化學(xué)物品的浸蝕，要輕拿、輕放，碼放整齊。貯存地點(diǎn)應(yīng)整潔、通風(fēng)干燥、無腐蝕性介質(zhì)。

（規(guī)范性）

功能檢查前向感知系統(tǒng)功能檢查如下表：前向感知系統(tǒng)功能檢查表序號(hào)檢查項(xiàng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)要求前置條件預(yù)期結(jié)果1車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時(shí)間為白天測試天氣為晴天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線2車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于彎道前50m處車道線清晰無遮擋測試時(shí)間為白天測試天氣為晴天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線3車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為晴天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線4車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線5車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為雨天輔助試驗(yàn)車置于試驗(yàn)車對(duì)象且遠(yuǎn)光燈開啟1.觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線6車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于直道200m處車道線部分遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線7車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于隧道入口處車道線部分遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線8車道線識(shí)別7.4.1在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗(yàn)車停放于隧道出口處車道線部分遮擋測試時(shí)間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗(yàn)車上位機(jī)，前向感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別出直道車道線9電子地圖構(gòu)建7.4.2在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗(yàn)車在試驗(yàn)線路上運(yùn)行查看感知融合處理器內(nèi)保存的pcd文件行駛線路的地圖被清晰的構(gòu)建出來10電子線路生成7.4.3在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗(yàn)車在試驗(yàn)線路上運(yùn)行要求司機(jī)盡可能將車輛駕駛在道路中間。查看感知融合處理器內(nèi)保存的pcd文件電子線路被清晰的構(gòu)建出來11自車定位7.4.4在試驗(yàn)車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗(yàn)車在試驗(yàn)線路上運(yùn)行查看感知融合處理器內(nèi)保存的pcd文件觀察車輛定位位置