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首条无人驾驶铁路将开通 “中国脑”让列车更智能

时间:2017-06-28 08:06:32 来源:人民铁道网 作者:唐克军 田凤仪
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.列车精准停车。

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CTCS2+ATO列控系统地面通信控制服务器设备。

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2016年,中国通号莞惠项目部在16家参建单位中唯一一家获评标准化工地。
 
  近日,随着莞惠城际铁路东莞段静态验收进入尾声,即将联调联试,标志着由中国铁路通信信号股份有限公司参建的国内首条自动驾驶城际铁路即将全线贯通运营。

  莞惠城际装备的CTCS2+ATO(以下简称C2+ATO)列车运行控制系统由中国通号自主研发,是中国通号为城际铁路量身打造的“高铁+地铁”列控系统,可实现最高时速200公里动车组自动驾驶、精准停车,实现公交化运行,并与国铁互联互通,满足城际铁路大流量、高密度运行需要,对未来的城际铁路建设具有重要意义。

  莞惠城际连接广东惠州和东莞,全长99.841公里,全线共17个车站,设计时速200公里,分段建设开通,其中惠州段于2016年3月30日开通运营,是国内首条实现自动驾驶的城际铁路。中国通号旗下研究设计院集团负责全线通信、信号、信息和防灾系统集成,以及全套C2+ATO列控系统设备供货,中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司负责通信、信号、信息(客服)和防灾工程施工,凸显了中国通号设计研发、装备制造、工程服务“三位一体”的完整产业链优势,是中国通号整体品牌优势的又一次集中体现。

  信号系统是轨道交通的“大脑”,车辆的发车、时速、到站等指令均由信号系统发出,是控制车辆安全、高效运行的指挥中枢。C2+ATO系统是中国通号在成熟的高铁CTCS-2级列控系统基础上,增加地铁列车自动驾驶功能(ATO)而自主研发的城际铁路信号系统。CTCS-2级列控系统主要应用于时速200公里以上的高速铁路,而ATO系统则一般用于地铁列车的自动驾驶,C2+ATO列控系统综合了高铁和地铁列控技术特点,满足城际列车最高时速200公里,最短追踪间隔3分钟的运行需求。

  C2+ATO系统下,列车不仅可以自动运行,而且具备车站定点停车功能,停车误差不超过两公分;能实现运行自动调整,在到站后可以自行折返作业;车站站台设置的站台门与列车门可联动控制,将地铁特性移植到城际铁路,融合了高铁的快速与地铁的便捷,有效适应了城际铁路高速度、高密度、站间距短、公交化运营的特点,是中国通号为我国城际铁路运营“量身定做”的高端列车运行控制系统。

  建设期间,中国通号在莞惠城际铁路首次使用了创新改进的信号机房二次成端工艺并进行了推广,编制形成的《CTCS2+ATO系统特殊继电器逻辑处理建议方案》和《CTCS2+ATO系统ATO应答器应用方案》,更是为珠三角城际铁路信号系统的建设统一了技术规范和工程标准,为我国城际铁路信号系统建设和发展提供了指导意义,也是我国高速铁路走向自动驾驶的一次飞跃,从而实现高速铁路的综合自动化和智能化。目前,在建的穗莞深城际铁路也确定使用C2+ATO系统,中国通号自主研发的C2+ATO系统得到进一步应用。

  新闻链接

  信号知识大科普

  1、中国铁路列控系统制式全揭秘


  借鉴欧洲ETCS列控系统发展思路和其他国外高速铁路列控系统运用经验,结合我国铁路运输特点和特色,遵循全路统一规划的原则,中国铁路列控系统(China Train Control System,简称CTCS)分为5级:CTCS-0级、CTCS-1级、CTCS-2级、CTCS-3级、CTCS-4级列控系统。莞惠城际应用的CTCS2+ATO属于衍生列控系统。

  目前,已开通和在建的铁路列控系统装备等级选择如下:

  (1)高速铁路:CTCS-3级(主流)和CTCS-2级列控系统。  
                          
  (2)城际铁路:CTCS2+ATO(主流)和CTCS-2级列控系统。

  (3)客货共线铁路:CTCS-0级(既有线)和CTCS-2级(新建)列控系统。  

  中国铁路列控系统制式一览表


  CTCS-0 CTCS-2 CTCS2+ATO CTCS-3
地面设备 调度指挥(TDCS)或调度集中(CTC)、车站集中联锁、电码化设备、区间闭塞、轨道电路等 调度集中(CTC)、车站计算机联锁、列控中心(TCC)、应答器/LEU、临时限速服务器(TSRS)、区间闭塞、ZPW-2000系列轨道电路等 通信控制服务器(CCS)、调度集中(CTC)、车站计算机联锁、列控中心(TCC)、应答器/LEU、临时限速服务器(TSRS)、区间闭塞、ZPW-2000系列轨道电路等 无线闭塞中心(RBC)、调度集中(CTC)、车站计算机联锁、列控中心(TCC)、应答器/LEU、临时限速服务器(TSRS)、区间闭塞、ZPW-2000系列轨道电路、GSM-R系统等
车载设备 通用式机车信号和列车运行监控记录装置(LKJ) ATP车载设备 ATP+ATO车载设备 ATP车载设备
车地通信方式 ZPW-2000系列移频轨道电路 ZPW-2000系列移频轨道电路、应答器 ZPW-2000系列移频轨道电路、应答器、GSM-R GSM-R
闭塞方式 固定闭塞 固定闭塞 固定闭塞 准移动闭塞
控制模式 分级速度控制模式 目标距离连续速度控制模式 目标距离连续速度控制模式 目标距离连续速度控制模式
最小追踪间隔时间 6min 3min 3min 3min
适用速度 160km/h 250km/h 250km/h 350km/h
适用区段 普速铁路 高速铁路 城际铁路和市郊铁路 高速铁路
 
  2、什么是列车自动驾驶与无人驾驶?

  国际标准(IEC 62290)按照轨道交通线路自动化程度定义了4层自动化等级(Grade of Automation,GOA),自动化程度从低至高为GOA1至GOA4。

  不连续监督下的人工驾驶(GOA1a):,列车运行控制系统在特定的位置上监督列车速度,等同于现有的点式控制方式。

  连续监督下的人工驾驶(GOA1b):,列车运行控制系统连续地监督列车速度,等同于装有列车自动防护系统(ATP)。

  半自动驾驶(GOA2):,等同于装有自动驾驶系统(ATO),自动化程度相比上一等级有了进一步提升,又称为ATO模式,或者STO模式。(目前城际CTCS2+ATO列控系统属于该级别)

  无司机驾驶(GOA3):,列车上不再安排专职司机。司机只能被ATO等系统功能所取代,自动化程度进一步提高,仅安排乘务人员以应对突发事件,又称为DTO模式。

  无人监督驾驶(GOA4):,列车上不安排任何工作人员,又称为UTO模式。



  运输管理基本功能 视距列车驾驶 人工驾驶
(点式速度监督)
人工驾驶
(连续速度监督)
半自动
驾驶
DTO UTO
GOA0 GOA1a GOA 1b GOA2 GOA3 GOA4
列车安全移动 安全进路 系统 系统 系统 系统 系统
列车间隔 系统 系统 系统 系统 系统
速度监控
(系统
部分)
系统 系统 系统 系统
列车驾驶 加速制动 人工 人工 人工 系统 系统 系统
监视进路 障碍物
监视
人工 人工 人工 人工 系统 系统
防止碰撞人员 人工 人工 人工 人工 系统 系统
乘客换乘 车门控制 人工 人工 人工 人工 人工或
系统
系统
乘客跌落站台 人工 人工 人工 人工 人工 系统
其它 投入/退出运营 人工 人工 人工 人工 人工 系统和/或控制中心人员
监视列车状态 人工 人工 人工 人工 系统 系统
危险情况检测处理 列车诊断 人工 人工 人工 人工 人工 系统
烟火检测 人工 人工 人工 人工 人工 系统
脱轨检测 人工 人工 人工 人工 人工 系统
紧急情况处理 人工 人工 人工 人工 人工 系统
 
  1、中国通号C2+ATO研发史

  中国通号于2007年开展ATO设备的自主研发工作,完成了应用于城轨领域的FZL100型、FZL200型及FZL300型ATO产品开发,并已于2011年成功应用于北京地铁8号线工程,开通运营近4年。

  城际CTCS2+ATO项目的ATO设备研发基于成熟的城轨ATO产品应用,结合城际CTCS2+ATO系统特点及CRH6型动车组接口条件,优化ATO设备结构及接口,完善ATO功能以满足城际铁路应用需求。城际车载ATO系统设备研发过程历经以下几个阶段:

  (1)原型样机方案验证阶段

  2011年,基于300T车载ATP设备进行城际铁路ATO与ATP设备接口适配前期可行性开发及室内样机验证,主要完成了ATP与ATO接口分析、车-地通信可行性分析以及时速200km及以上的ATO自动驾驶功能验证等工作。

  (2)室内样机研发阶段

  2012年7月,在已有技术基础上,中国通号加大投入,开展设备研发工作。项目主要工作目标为ATO与ATP接口适配及硬件适应性修改、列车定位及车-地通信等关键技术研究、ATO系统软件的适应性修改以及车载ATO系统的SIL2级安全认证。

  (3)室内样机改进阶段

  2013年,由铁总组织,中国通号牵头完成了《城际铁路CTCS2+ATO列控系统总体技术方案》的专家组评审,并发布《城际铁路CTCS2+ATO列控系统暂行总体技术方案》(铁总科技〔2013〕79号文)。同时,项目组编写了接口协议及应答器应用原则等接口规范。

  根据总体技术规范及接口规范,项目组进一步优化了车载ATO系统功能,并开展了软件单元测试、软件集成测试、软硬件集成测试、室内专项测试、设备EMC及振动测试、室内系统测试等测试。

  该阶段软件测试共完成4轮单元测试,目前总计达1200多个测试案例;集成测试共进行2轮测试,共设计执行455个测试案例,未发现不合格项。

  (4)室内专家测试阶段

  2014年,中国通号开展城际ATO室内专家测试及互联互通测试,6月30日到7月23日间完成室内专家测试,11月19日到12月22日间完成互联互通测试,最终于2014年11月28日取得第三方安全认证机构发布的现场测试安全确认函,具备现场测试的条件。

  (5)现场测试阶段

  2015年,中国通号分三个阶段进行了城际车载ATO现场测试:

  接口测试阶段:2015年5月,完成ATO测速测速接口测试及ATO与动车组的控车接口输入输出测试。

  功能调试及自测阶段:2015年7月16日至26日在莞惠城际试验线进行,完成了站内精确定位、列车自动运行、站内精确停车、运行时分调整以及自动开关门联动等功能验证。

  现场专家测试阶段:2015年7月30日至9月5日在莞惠城际试验线进行,由专家测试组按照《城际铁路CTCS2+ATO列控系统测试大纲》进行功能测试。

  (6)现场运用

  2015年10月,莞惠城际通过铁总组织的ATO及CCS试用评审,惠州段于2016年3月30日开通运营,东莞段计划于2017年9月30日开通。

  中国通号简介

  中国铁路通信信号集团公司(简称“中国通号”)是国务院国资委直接监管的大型中央企业,是以轨道交通控制技术为特色的高科技产业集团,全球最大的轨道交通控制系统解决方案提供商,2015年8月由中国通号作为主发起人成立的中国铁路通信信号股份有限公司(股票代码:03969.HK)成功于香港联交所上市。

  中国通号是保障国家轨道交通安全运营的核心企业,是我国高铁列控系统技术民族产业的代表者,是我国高铁最核心技术引领全球铁路行业进步的佼佼者。中国通号世界领先的列控技术为我国超过2万公里高铁提供安全保障,建立完善了3万多个高铁测试案例,超过国外巨头的总和,是我国高铁建设运营的突出优势和世界轨道交通行业的宝贵财富,标志着我国高铁列车运行控制系统技术已经走在世界前列。

  中国通号是全球唯一一家能在轨道交通控制领域全产业链独立提供全套产品和技术的企业,是我国铁路通信信号系统制式和标准规范的编制单位。作为中国高铁建设的国家队和主力军,中国通号先后参与了我国京津城际、京沪高铁、武广高铁、哈大高铁、兰新高铁等国内全部重大高铁项目建设。在时速300公里以上高铁中,中国通号核心装备市场占有率超过90%。中国通号肩负自主创新使命,将成熟的高铁控制系统技术应用于城市轨道交通领域,先后参与北京、上海、广州、深圳、天津、南京、武汉等30多个城市的100余条地铁项目,市场占有率达到60%以上。
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编辑: 苏凡
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