新型智慧城市解决方案V3

1、轨道交通全自动运行技术研究及应用技术创新，变革未来城市轨道交通发展迅速截止2018年底，已运营185条线、5761公里城市轨道交通；北京市轨道交通运营里程已达713公里，居世界第二。2020年计划运营 里程将超过1000公里；2018年，北京、上海轨道交通日均客运量已超过1000万，占全市客运总 量的24%，居国内首位。2010年12月，采用自主化CBTC系统在北京亦庄线开通运营， 标志着中国掌握了CBTC核心技术，具备了提供成套设备能 力。4城市轨道交通自主化核心技术和装备发展迅猛自主研发CBTC的CBTC如雨后春笋研发应用iCBTCLCF-300 CBTCMORE提出LTE-M综合承载城市

2、轨道交通CBTCPIS(CCTV)等业务CCTVPISLTE网络控制中心CBTCBBU+RRUTAU互联互通测试自主化全自动运行研究与应用创建了中国版全自动运行（FAO）技术体系，并研发系统装备2017年底我国第一条采用完全自主化全自动运行技术和装备 的国家示范工程北京燕房线开通运营。国内12个城市1150公里全自动运行线路规划7轨道交通列车运行自动化现状8轨道交通列车运行控制技术发展历程保障运 全实现运营自动化营安实现运营优 化9目的避免人为错误提高运营安全减少人工操作改善服务质量方法监督安全距离允许速度信号和控制侧面及头尾防护轨道交通 永恒主题安全目的进一步提升安全性进一步提高可靠性提高运

3、输能力进一步减少操作方法自动防护（ATP）自动驾驶（ATO）自动监督（ATS）基于通信列车控制（CBTC）FAO现在过去未来目的充分利用资源降低运营成本优化使用人车路应急处置及调整资源 轨道 车辆 人员 能源MAAS轨道交通系统的发展需求在保障安全的前提下改善用户服务Customer Satisfaction提高运输能力Capacity降低运营成本Unit Cost减少排放Carbon Footprint高密度、高安全、高可靠是轨道交通系统的 基本需求城市轨道交通是一个全封闭专用路权（Right of Way)的交通系统;城市轨道交通特点：列车在隧道、高架等受限空间运行；线路纵向、横向曲率大;

4、站间距1公里左右；列车频繁启动及制动；大量乘客上下车。不同交通方式运行速度与路权开放程度关系城市轨道交通特点13轨道交通列车驾驶仍处于半自动化水平，人为故障和人为因 素已成为提升安全效率的瓶颈视频监控 车辆段进路 联动操作调度中心司机列车日检 发车检查 停车纠偏 线路监控 关门确认调度员值班员监控线路监控乘客上下车列车车站自动化等级列车运行方式GoA1非自动列车运行（NTO）GoA2半自动列车运行（STO）GoA3有人值守下列车自动运行（DTO）GoA3+有人值守下列车自动运行GoA4无人值守下的列车自动运行（UTO）轨道交通全自动运行技术的认识全自动运行系统是以无人驾驶功能为基础，以提升全系

5、统安全效率为导向，实现人 机协同的各系统自动运行的轨道交通新体系，并可作为轨道交通向智能化、智慧化 发展的技术平台正常情况下，GoA3+ 与GoA4一样，由设备自动完成各项操作。紧急情况下，GoA3 与GoA2一样，由车上的司乘人员处置故障，而GoA4则需 由地面派人到车上进行处置。司机的主要任务:自动驾驶控制曲线示意图操控列车照顾乘客观察列车外部事件处理异常情况从车站发车到下一站停车司机要完成近20项任务ATO只是完成了操控列车的部分任务:轨道上驾驶列车进站停靠（停车）停车后开门城市轨道系统中各个角色交互城市轨道交通系统中当前的主要角色以及他们之间的交互关 系（司机角度）司机与列车的交互作用

6、（驾驶列车）容易被计算机替代（自动化）关键是司机与其它角色交互如何替代？关键是司机负责了一些隐含的但又 非常重要的任务！实现列车运行自动化关键解决好这些挑战性问题！全自动运行系统开发方法-人机协同的全自动控制轨道交通运行系统是一个人机混合控制系统；全自动运行系统的开发，本质上是行车控制功能的再分配； 在系统设备设计的同时进行运营规则和应急处置策略的设计。设备系统从信号、车辆、通信以 及机电等系统角度综合 实现全自动运行从规章操作规范以及各岗位 人员配合角度规范应急情况 下应对措施和流程运营人员建立了全自动运行(FAO)下控制中心调度员的认知模型提出了FAO新型人机混合运行控制模式，形成了FAO

7、下应急处置流 程和人因配置方案。调度员信息加工模型人机混合运行控制模型全自动运行系统开发方法-基于场景的开发方法统筹分析列车运行全过程，建立涵盖全过程的场景模型，形 成全自动运行场景总计41个；整个系统严格按照场景模型进 行设计开发，确保实现的全面性和正确性。以增强安全和提高效率为导向，设计了符合我国需求的运营 场景控制策略，制定了运用规则。实现了系统正向设计。覆盖运营 全过程全线无人 驾驶正线唤醒自检出段回段退出休眠 运营运营车辆转换停车折返 段轨场区间车站区正常极端天气天气全 过 程全 过 程全 天 候全天候不 间断服务建立STAMP理论与运营场景相结合的安全分析方法，形成了 FAO危险源

8、档案库。构建应急响应任务模型，设计了FAO应急处置流程。FAO安全分析框架体系FAO控制中心调度团队应急响应任务模型全自动运行系统开发方法-全过程安全分析攻克了列车静动态唤醒自检、防夹检测、间隙探测、跳跃对标等正常运行场 景的自动控制技术，实现列车在车辆段及正线运营的全过程自动化控制；全自动运行的关键技术无人驾驶列车唤醒列车启动31项自检实现完全受控态建立 高效快速投入运营发车条件快速自动判定 节省15%站停时间车辆自检13项车辆TCMS网络TCMS通信牵引设备辅助系统车门制动空调广播。静态测试13项停放施加测试紧急缓解测试制动自检测试常用缓解测试75%常用施加测试100%常用施加测试紧急施加

9、测试。信号及动态测试5项日检无线设备自检向前跳跃向后跳跃在既有设备冗余的基础上，增强了头尾终端设备冗余、ATO 冗余配置、与车辆接口冗余配置等冗余度， 提高了系统 RAMS等级：信号：头尾终端设备冗余、ATO冗余配置、与车辆接口冗余配置车辆：与信号接口冗余配置全自动运行的关键技术完备的冗余设计23基于北京地铁亦庄线“旧宫-亦庄桥” 站间数据的算例 分析显示：该方法可减少列车站间牵引能耗4.77%该成果应用于亦庄线、昌平线，节能效果达到3%-5%， 亦庄线也因此成为北京地铁全网耗能最小的线路。面向节能的列车自动运行城轨列车ATO节能控制：以最小化列车站间牵引能耗为目标，构建最优控制 模型算法夜间

10、测试FAO的创新技术识别运行中的列车视频识别在线图像处理列车运行路权的净空检测：识别轨道线视频分析雷达监测全自动运行系统总体架构全自动运行系统总体架构全自动运行的综合自动化系统全自动运行的车辆系统全自动运行包含四大核心子系统：全自动运行的列控系统全自动运行的LTE-M综合承载系统系统理念：在需求、设计、生 产、制造、安装、调试、运营 全生命周期内进行全过程多系统管控和评估。全生命周期 闭环控制基于风险的工程安全保障方法全过程多系统安全评估（含RAMS）对象实施：对运行系统（包括 信号、通信、综合监控、车辆、 轨道、站台门等）开展评估基于风险的工程安全保障方法全系统全生命周期的验证与确认为保证系

11、统可靠性、可用性， 确保示范工程高质量、全功能 开通，采用了全系统、全生命 周期的验证与确认最小系统测试样板段全线联调联试试运行（运营部门介入）试运营（乘客介入）效率显著提升正线自动化水平的提高，减少人员驾驶操作应时间每站停站时间节约5-7秒，能力提升5%。车辆段自动化水平提高，减少人员整备列车时间出入库31项自检全自动完成，耗时比传统段场节约30秒左右；故 障定位至板级，中心报警。30FAO小间隔实际运行图自检界面可靠性显著提升故障率较以往新开通线路大幅下降，其中信号系统 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等级运行 影响行车故障率 为2.03次/万列公里10.27-12.20：GOA3等级运行 影响行车故障率为0.41次/万列公里4 次3次/万列公里2017.12.30-2018.12.31：GOA3等级运行影响行车故障率为0.09次/万列公里GOA2和GOA3等级下 每日影响行车故障数影响行车故障情况对比移动平均影响行车故障率（试运行GOA3）移动平均影响行车故障率（GOA2）移动平均影响行车故障率（试运营GOA3）CMTCS-5CMTCS-4CM

13、TCS-3CMTCS-2CMTCS-1以 地 面 为 中 心以 车 载 为 中 心GoA1GoA2GoA3/4GoA2GoA3/4非互联互通互联互通互联互通互联互通以车载设备为中心的系统架构达到FAO(GoA3/4)自动化等级要求实现不同厂商子系统设备间互联互通以车载设备为中心的系统架构达到GoA2自动化等级要求实现不同厂商子系统设备间互联互通以地面设备为中心的系统架构达到FAO(GoA3/4自动化等级)自动化等级要求CMTCS-3a无互联互通要求；CMTCS-3b实现不同厂商子 系统设备间互联互通以地面设备为中心的系统架构达到GoA2自动化等级要求以地面设备为中心的系统架构达到GoA1自动化

14、等级要求无互联互通要求CMTCS:中国城市轨道交通列车运行控制系统（ChineseMetro TrainControlSystem,简称CMTCS)CMTCS中国城轨列控系统分级体系信息技术发展给轨道交通带来新的机遇智慧铁路智能感知智能诊断智能决策协同互动主动学习对铁路运输系统中移动设备、固定设施、自然环境、 其他相关要素等进行全面透彻的信息感知。对感知的海量大数据信息进行存储、分析，形成对铁 路运输系统安全、效率、服务水平等指标的评判。基于数据驱动、模型驱动、知识驱动等方法，从海量 数据中提出决策信息，辅助运营管理和经营决策。更优质、更主动的交互，广泛、深度、安全可信的互 联互通与互操作。主动学习，积累大量数据和知识，不断迭代，适应铁 路外部市场和环境的变化。智慧铁路发展由自治车辆带来的新交通理念未来轨道交通向供给侧改革：发展以提供“Mobility as a Service”为核心的交通运输服务智慧铁路发展智慧铁路创新技