全自動運行地鐵車輛-濟南軌道交通2號線

全自動運行地鐵車輛

———濟南軌道交通號線

2

陳思斌楊培盛主編

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2021·

內(nèi)容簡介

本書以濟南軌道交通號線為例詳細闡述了全自動運行地鐵車輛的主要構(gòu)成控制功能

2,、

和技術(shù)特點書中內(nèi)容分為三篇共章第一篇總論主要包括全自動運行系統(tǒng)概述全自

。,17。,、

動運行地鐵車輛概述第二篇全自動運行地鐵車輛構(gòu)成主要包括車體及內(nèi)裝轉(zhuǎn)向架車門

;,、、、

車端連接裝置電氣牽引系統(tǒng)輔助電源系統(tǒng)空氣制動和風(fēng)源系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)

、、、、、、

列車控制系統(tǒng)第三篇全自動運行地鐵車輛關(guān)鍵技術(shù)主要包括典型場景控制列車電氣控

;,、

制車輛防火車輛獨立安全評估車輛智慧運維

、、、。

本書兼具理論性與應(yīng)用性可供城市軌道交通車輛領(lǐng)域研發(fā)設(shè)計制造運用檢修等方

,、、、、

面的技術(shù)人員以及車輛相關(guān)專業(yè)高校師生閱讀參考

。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

全自動運行地鐵車輛濟南軌道交通號線陳思斌楊培盛

:2/,

主編北京中國鐵道出版社有限公司

.—:,2021.8

ISBN978-7-113-28241-7

全陳楊自動控制地下鐵道

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①--

鐵路車輛介紹濟南

--Ⅳ.①U27

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2021)162516

書名:全自動運行地鐵車輛———濟南軌道交通2號線

作者:陳思斌楊培盛

責(zé)任編輯:李潤華編輯部電話:電子信箱:

(010)51873138jiliang@

封面設(shè)計:高博越

責(zé)任校對:焦桂榮

責(zé)任印制:高春曉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

印刷:北京建宏印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202181202181

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/1619352

書號:

ISBN978-7-113-28241-7

定價:元

128.00

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編委會

陳思斌楊培盛

何延華侯飛

劉鳳洲楊基宏

蔣欣韓慶軍王曙曾凡飛

景元廣董先鵬杜兆波付宇

張金城孔凡超李漢超李俊偉

劉顯峰劉海全王浩軒張坤

董曉紅張寅河張紅萍劉天宇

王雨趙燕娜王華軍張煥增

前言

全自動運行系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等

技術(shù)實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)。隨著

城市化進程的加快,對城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)在保證行車安全、提

高運輸效率、節(jié)能環(huán)保方面提出了新的要求,采用技術(shù)先進、性能

穩(wěn)定、效率優(yōu)先的全自動運行系統(tǒng)成為中國軌道交通建設(shè)的迫切需

求。全自動運行系統(tǒng)是城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨

勢,全球新建線路中將有%采用全自動運行系統(tǒng),改造線路中

75

也將有%采用全自動運行系統(tǒng),國內(nèi)主要城市已將全自動運行

40

系統(tǒng)建設(shè)納入規(guī)劃。截至年月底,國內(nèi)已開通運營全自動

20213

運行地鐵線路的城市有北京、上海、成都、濟南、太原五個,總里

程近。

200km

濟南軌道交通號線于年月日通車運營,按照

22021326

等級建設(shè),是山東省首條全自動運行線路,也是國內(nèi)首條

GOA4

一次性實現(xiàn)全功能開通的自主化大運量全自動運行地鐵線路。本線

采用新一代全自動運行車輛,車輛與信號、通信、綜合監(jiān)控、站臺

門等系統(tǒng)深度集成,運行全程高度自動化,是基于安全、綠色、智

慧、品質(zhì)的濟南地鐵建設(shè)理念打造的一款技術(shù)自主、綠色環(huán)保、智

能高效、安全舒適的地鐵車輛。

列車喚醒、出庫、正線服務(wù)、進站、停站、開關(guān)門、站臺發(fā)

車、停止正線服務(wù)、回庫、休眠、洗車等所有功能場景均實現(xiàn)無人

干預(yù)的全自動運行;支持遠程列車操控、復(fù)位、隔離等措施,能夠

在網(wǎng)絡(luò)故障下進入蠕動模式繼續(xù)全自動運行;具備智能在線狀態(tài)監(jiān)

測及預(yù)警、應(yīng)急處置等信息交互功能,實時聯(lián)動,強化乘客防護;

2

關(guān)鍵電路和設(shè)備冗余設(shè)計,具備故障自診斷和自愈功能,提高了整

個系統(tǒng)的運行效率及可靠性。列車具備車地?zé)o線傳輸功能,并搭建

起車地一體化智慧運維系統(tǒng),車輛牽引、輔助、網(wǎng)絡(luò)、制動、車

門、空調(diào)、乘客信息系統(tǒng)、走行部在線監(jiān)測、弓網(wǎng)在線監(jiān)測等九大

系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)上傳地面專家診斷系統(tǒng),實現(xiàn)列車智慧化

運營和維護管理,同時也為智慧城軌的整體布局和實施打下堅實

基礎(chǔ)。

本書全面、系統(tǒng)地介紹了濟南軌道交通號線車輛主要構(gòu)成、

2

控制功能和技術(shù)特點,是一本較完整的全自動運行地鐵車輛技術(shù)資

料,可供城市軌道交通車輛領(lǐng)域各方面從業(yè)人員參考。

本書由濟南軌道交通集團有限公司牽頭組織編寫,中車青島四

方機車車輛股份有限公司、中車青島四方車輛研究所有限公司、必

維質(zhì)量技術(shù)服務(wù)上海)有限公司等單位的相關(guān)人員參加了編寫、審

(

核工作。克諾爾車輛設(shè)備(蘇州)有限公司、山東朗進科技股份有限

公司、南京康尼機電股份有限公司、上海鳴嘯信息科技股份有限公

司、交鐵檢驗認證(上海)有限公司等單位提供了技術(shù)支持,在此表

示衷心的感謝!

受水平及時間所限,書中難免存在不足之處,敬請廣大讀者和

業(yè)內(nèi)同行批評指正。

編者

年月

20216

目錄

第一篇總論

1全自動運行系統(tǒng)概述…………………

3

1.1自動化等級劃分………………

3

1.2發(fā)展背景………………………

4

1.3全自動運行系統(tǒng)總體技術(shù)要求…………………

5

1.4濟南軌道交通號線全自動運行系統(tǒng)………

27

2全自動運行地鐵車輛概述…………

14

2.1列車組成及主要技術(shù)參數(shù)……………………

14

2.2列車全自動功能設(shè)計…………

20

2.3列車工業(yè)設(shè)計…………………

23

第二篇全自動運行地鐵車輛構(gòu)成

3車體及內(nèi)裝…………

29

3.1車體……………

29

3.2車體內(nèi)部裝飾及設(shè)備…………

39

3.3車體電氣設(shè)備及布置…………

42

4轉(zhuǎn)向架………………

51

4.1轉(zhuǎn)向架技術(shù)指標………………

51

4.2轉(zhuǎn)向架布置……………………

52

4.3轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)……………………

53

4.4轉(zhuǎn)向架互換性及可維護性……………………

63

2

5車門……………

65

5.1客室車門工作原理……………

65

5.2客室車門組成…………………

66

5.3客室車門控制…………………

76

5.4緊急疏散門……………………

82

5.5緊急疏散門操作步驟…………

85

6車端連接裝置………………………

88

6.1全自動車鉤……………………

88

6.2半永久車鉤……………………

95

6.3貫通道…………

97

7電氣牽引系統(tǒng)………………………

101

7.1電氣牽引系統(tǒng)技術(shù)指標………

101

7.2電氣牽引系統(tǒng)組成…………

101

7.3牽引控制系統(tǒng)………………

116

8輔助電源系統(tǒng)………………………

123

8.1輔助電源系統(tǒng)技術(shù)指標………

123

8.2輔助電源系統(tǒng)組成…………

124

8.3輔助電源控制系統(tǒng)…………

130

9空氣制動和風(fēng)源系統(tǒng)………………

134

9.1制動系統(tǒng)組成………………

134

9.2制動系統(tǒng)功能………………

143

9.3全自動運行適應(yīng)性設(shè)計………

150

10乘客信息系統(tǒng)……………………

152

10.1乘客信息系統(tǒng)配置…………

152

10.2列車廣播系統(tǒng)………………

153

10.3乘客信息顯示系統(tǒng)…………

157

10.4列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)…………

159

3

11空調(diào)系統(tǒng)…………

162

11.1空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)指標…………

162

11.2空調(diào)系統(tǒng)組成………………

162

11.3制冷采暖原理………………

166

11.4通風(fēng)系統(tǒng)原理………………

167

11.5空調(diào)系統(tǒng)控制………………

168

12列車控制系統(tǒng)……………………

173

12.1系統(tǒng)配置……………………

173

12.2列車控制功能………………

176

12.3系統(tǒng)監(jiān)視功能………………

182

12.4系統(tǒng)診斷功能………………

187

第三篇全自動運行地鐵車輛關(guān)鍵技術(shù)

13典型場景控制……………………

193

13.1喚醒…………

194

13.2休眠…………

197

13.3故障復(fù)位控制………………

199

13.4緊急制動緩解………………

200

13.5緊急解鎖手柄………………

201

13.6緊急呼叫……………………

202

13.7車輛火災(zāi)……………………

203

13.8車上設(shè)備工作狀態(tài)遠程監(jiān)測………………

204

13.9車門故障隔離站臺門………

205

13.10站臺門故障隔離車門………

206

13.11車門狀態(tài)丟失……………

207

13.12車輛制動系統(tǒng)故障………

208

13.13障礙物和脫軌檢測………

208

14列車電氣控制……………………

210

14.1關(guān)鍵電路控制邏輯…………

210

4

14.2電路冗余設(shè)計………………

218

15車輛防火…………

221

15.1列車防火等級判定…………

221

15.2預(yù)防火災(zāi)發(fā)生設(shè)計…………

222

16車輛獨立安全評估………………

233

16.1獨立安全評估方法…………

233

16.2車輛獨立安全評估實施……………………

241

17車輛智慧運維……………………

250

17.1車輛智慧運維系統(tǒng)架構(gòu)……………………

250

17.2車輛智慧運維系統(tǒng)配置……………………

254

17.3車聯(lián)網(wǎng)運維系統(tǒng)……………

256

17.4軌旁綜合檢測系統(tǒng)…………

274

17.5地面專家診斷平臺…………

280

附錄名詞術(shù)語英文簡稱及中英對照………………

292

第一篇總論

全自動運行系統(tǒng)是以現(xiàn)代信息及自動化技術(shù)提升運營服

務(wù)水平增強系統(tǒng)裝備功能和性能為目的新一代城市軌道交

、

通系統(tǒng)本篇總論部分共包含全自動運行系統(tǒng)概述和全自動

。

運行地鐵車輛概述兩章全自動運行系統(tǒng)概述重點論述了城

。

市軌道交通自動化等級的定義劃分原則發(fā)展歷程以及全

、、

自動運行系統(tǒng)對設(shè)備子系統(tǒng)提出的相關(guān)技術(shù)要求結(jié)合濟南

,

軌道交通號線工程全自動運行建設(shè)經(jīng)驗闡述了號線全

2,2

自動運行系統(tǒng)設(shè)計原則提出了以核心系統(tǒng)設(shè)備車輛通

,(、

信信號綜合監(jiān)控和站臺門功能設(shè)計為主線的建設(shè)思路

、、)。

全自動運行地鐵車輛概述介紹了濟南軌道交通號線車輛主

2

要技術(shù)參數(shù)工業(yè)設(shè)計方案針對號線全自動運行車輛重

、,2

點對比了全自動運行相對于常規(guī)地鐵車輛的新增功能設(shè)計

。

全自動運行系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計算機通信控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)由信號車

、、,、

輛綜合監(jiān)控通信站臺門等與列車運行相關(guān)的設(shè)備組成實現(xiàn)列車運行全過程自

、、、,

動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)

。

1.1自動化等級劃分

根據(jù)軌道交通城市軌道交通運輸管理和指令控制系統(tǒng)第部分系統(tǒng)原

《/1:

理和基本概念列車運行的基本功能包括保障列車運行安全列車

》GB/T32590.1,、

運行控制線路監(jiān)測乘客乘降監(jiān)測監(jiān)控列車安全監(jiān)控和應(yīng)急管理六部分根

、、、、。

據(jù)系統(tǒng)或人工承擔(dān)基本功能的多少劃分為不同的自動化等級見表

(GOA),1-1。

表1-1自動化等級

非自動化列車半自動化列車無人駕駛列車無人干預(yù)列車

人工列車運行

列車運行基本功能運行運行運行運行

(NTO)(STO)(DTO)(UTO)

GOA0GOA1GOA2GOA3GOA4

道岔控制

√(

保障安全的進路由系統(tǒng)指令系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)

/

控制來實現(xiàn)

保障列車)

運行安全保障安全的列車車距系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)

√

系統(tǒng)

保障安全的車速√(系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)

√部分監(jiān)管

)

列車運行控制控制列車加速和制動系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)

√√

防止撞擊線路障礙系統(tǒng)系統(tǒng)

線路監(jiān)測√√√

防止撞擊線路上的人系統(tǒng)系統(tǒng)

√√√

控制乘客車門或系統(tǒng)系統(tǒng)

√√√√

防止乘客在乘降和

乘客乘降監(jiān)測或系統(tǒng)系統(tǒng)

車輛間行走時受到傷害√√√√

保障發(fā)車的安全性或系統(tǒng)系統(tǒng)

√√√√

投入退出運營系統(tǒng)

監(jiān)控列車/√√√√

列車運營狀況監(jiān)視系統(tǒng)

√√√√

4

續(xù)上表

非自動化列車半自動化列車無人駕駛列車無人干預(yù)列車

人工列車運行

列車運行基本功能運行運行運行運行

(NTO)(STO)(DTO)(UTO)

GOA0GOA1GOA2GOA3GOA4

列車診斷火災(zāi)

、/

安全監(jiān)控和煙霧監(jiān)測脫軌監(jiān)測系統(tǒng)和或

、、/

應(yīng)急管理應(yīng)急處置警報疏散√√√√員工

(/、OCC

監(jiān)控

)

注表示由運營工作人員負責(zé)完成的功能可由系統(tǒng)自動實現(xiàn)系統(tǒng)表示由系統(tǒng)自動實現(xiàn)的功能

:“√”();“”。

不同的自動化等級對運營要求運營設(shè)施車輛工作人員有著不同的規(guī)定結(jié)

、、、。

合表中所示從列車運行過程中所需完成各項功能下的人和設(shè)備職責(zé)劃分的角

1-1,

度自動化等級可簡要概括為

,:

在該等級下系統(tǒng)實現(xiàn)目視下列車運行

GOA0:,;

在該等級下系統(tǒng)實現(xiàn)非自動列車運行

GOA1:,(NTO);

在該等級下系統(tǒng)實現(xiàn)半自動化列車運行

GOA2:,(STO);

在該等級下系統(tǒng)實現(xiàn)有人值守下列車自動運行

GOA3:,(DTO);

在該等級下系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守下列車自動運行

GOA4:,(UTO)。

全自動運行系統(tǒng)包含自動化等級和即全自動運行系統(tǒng)運行模式

GOA3GOA4,

包括有人值守下列車自動運行和無人值守下自動運行

(DTO)(UTO)。

1.2發(fā)展背景

在國外城市軌道交通中全自動運行系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用年至年是全

,。19712004

自動運行系統(tǒng)的起步階段多用于輕軌或運量小的線路年世界第一條全自

,。1983

動運行的城軌線法國里爾號線開通運營年之后全自動運行技術(shù)發(fā)展速

———1。2005

度逐漸加快并開始在中高運量地鐵廣泛應(yīng)用典型案例為新加坡東北線巴黎地

,、,、

鐵號線迪拜的地鐵紅線等其中新加坡東北線是全世界第一條實現(xiàn)正線車輛段

1、。、

全自動運行的大運量地鐵線路年月開通運營年后開通全自動運行

,20036,2005。

據(jù)國際公共交通協(xié)會統(tǒng)計截至年底全球共有個城市條全自動

(UITP),2018,4264

運行線路開通運營累計運營里程約

,1026km。

中國在全自動運行軌道交通方面的建設(shè)剛剛開始年月北京地鐵燕房線開

,201712

通作為國家自主創(chuàng)新示范工程是國內(nèi)先行采用完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動運行系

,,

統(tǒng)線路其整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平截至年月底國內(nèi)已開通運營全自

,。20213,

動運行地鐵線路的城市有上海北京成都濟南太原五個總里程近

、、、、,200km。

5

隨著全自動運行技術(shù)的迅速發(fā)展越來越多國內(nèi)城市新線建設(shè)將其作為首選在新

,。

一輪城市軌道交通建設(shè)中北京上海廣州深圳濟南成都武漢等均大規(guī)模

,、、、、、、

采用全自動運行標準設(shè)計

。

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮的推動下依托云計算大數(shù)據(jù)人工智能

,、、、

等新興信息技術(shù)的飛速發(fā)展促進軌道交通向智能化智慧化信息化方向發(fā)展

5G,、、

已成為必然趨勢年中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的中國城市軌道交通智慧城軌

。2020《

發(fā)展綱要明確了智能列車運行為城市軌道交通發(fā)展的重點方向全自動運行是城

》,。

市軌道交通系統(tǒng)集成技術(shù)一次質(zhì)的飛躍是城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)未來的

,

發(fā)展方向具有廣闊的發(fā)展前景

,。

1.3全自動運行系統(tǒng)總體技術(shù)要求

1.3.1系統(tǒng)架構(gòu)

全自動運行系統(tǒng)基于連續(xù)車地雙向數(shù)據(jù)通信技術(shù)融合信號車輛綜合監(jiān)控

,、、、

通信站臺門等系統(tǒng)功能按中心車站軌旁車輛段停車場及列車進行配置

、,、、、、,

協(xié)同聯(lián)動完成列車運行全過程的自動運行控制全自動運行系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示

,1-1。

圖全自動運行系統(tǒng)架構(gòu)

1-1

為更形象地描述全自動運行系統(tǒng)可將整個系統(tǒng)比作人則系統(tǒng)中各專業(yè)按照