城市軌道交通列車運行安全障礙物主動檢測需求規(guī)范

3城市軌道交通列車運行安全障礙物主動檢測需求規(guī)范本文件規(guī)定了城市軌道交通列車運行安全障礙物主動檢測系統(tǒng)的基本要求、功能要求、性能要求、試驗驗證。本文件適用于城市軌道交通列車運行安全障礙物主動檢測系統(tǒng)的設(shè)計和驗證。2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/T12758-2023城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件GB/T21563-2018軌道交通機車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗GB/T24338.4-2018軌道交通電磁兼容第3-2部分：機車車輛設(shè)備GB/T24338.6-2018軌道交通電磁兼容第5部分：地面供電設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射與抗干擾度GB/T32347.1-2015軌道交通設(shè)備環(huán)境條件第1部分機車車輛設(shè)備GB/T35663-2017天氣預(yù)報基本術(shù)語TB/T3074-2017鐵路信號設(shè)備雷電電磁脈沖防護技術(shù)條件TB/T3478-2017TB10008-2015鐵路視頻監(jiān)控需求規(guī)范鐵路電力設(shè)計規(guī)范鐵路公安用戶3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1障礙物obstacle存在于車輛限界內(nèi)除軌道交通線路設(shè)計允許的其他一切物體。3.2障礙物主動檢測系統(tǒng)activeobstacledetectionsystem列車運行前方障礙物預(yù)防性非接觸式實時檢測系統(tǒng)。3.3障礙物安全距離obstaclesafetydistance障礙物主動檢測系統(tǒng)可探測且可滿足列車制動需求的列車車頭與障礙物間的最短距離。3.4列車緊急制動距離trainemergencybrakingdistance自列車收到制動請求、實行緊急制動時起到列車停住為止，其間所走行的距離。3.5障礙物主動檢測系統(tǒng)探測距離detectiondistanceofactiveobstacledetectionsystem可有效檢測障礙物的列車車頭與障礙物間的最長距離3.6響應(yīng)時間responsetime障礙物進入車輛限界內(nèi)至障礙物檢測系統(tǒng)發(fā)出報警信號間的時間間隔。3.74漏報警missdetectionalarm列車運行前方車輛限界內(nèi)存在障礙物，檢測系統(tǒng)未發(fā)出報警信息。3.8誤報警falsealarm列車運行前方車輛限界內(nèi)不存在障礙物，檢測系統(tǒng)發(fā)出報警信息。4縮略語下列縮略語適用于本文件。MTBF：平均失效間隔時間（MeanTimeBetweenFailure）[來源：GB/T12758-2023]MTTR：平均修復(fù)時間（MeanTimeToRepair）[來源：GB/T12758-2023]5基本要求5.1系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)由感知裝置、處理裝置及輸出裝置構(gòu)成，上述裝置安裝位置可以是車載或（和）地面，當安裝位置既有車載又有地面時，系統(tǒng)還應(yīng)包含車地通信裝置。5.2系統(tǒng)分級城市軌道交通列車運行安全障礙物主動檢測系統(tǒng)以檢測能力進行分級，包括且不限于下列因素：漏報率、誤報率、安全完整性等級等，由低到高分為：檢測一級（GD-1）、檢測二級（GD-2）、檢測三級（GD-3）5.3環(huán)境適應(yīng)性a)環(huán)境溫度應(yīng)符合GB/T32347.1—2015規(guī)定的空氣溫度分級T3,基準溫度分級宜選擇TR2。b)最濕月月平均最大相對濕度不大于95%（該月月平均最低溫度為25℃)c)海拔高度應(yīng)符合GB/T32347.1—2015規(guī)定的海拔分級G1.4。5.4電源檢測設(shè)備應(yīng)符合TB10008規(guī)定的供電負荷及電能質(zhì)量要求，如果存在軌旁設(shè)備，軌旁設(shè)備應(yīng)設(shè)置不間斷電源，蓄電池供電時間不少于3h。5.5防雷與接地檢測設(shè)備應(yīng)符合TB/T3074-2017規(guī)定的防雷與接地要求。5.6電磁兼容車載設(shè)備的電磁兼容應(yīng)符合GB/T24338.4-2018的相關(guān)技術(shù)要求，性能判據(jù)要求達到B級。如果存在軌旁設(shè)備，軌旁設(shè)備的電磁兼容應(yīng)符合GB/T24338.6-2018的相關(guān)技術(shù)要求，性能判據(jù)要求達到B級。5.7振動沖擊車載設(shè)備應(yīng)能承受GB/T21563-2018規(guī)定的沖擊和振動。55.8可靠性障礙物主動檢測系統(tǒng)的可靠性要求應(yīng)符合GB/T12758-2023規(guī)定，障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與系統(tǒng)平均故障間隔時間（MTBF）對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與平均故障間隔時間（MTBF）對應(yīng)表5.9可維護性障礙物主動檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)備應(yīng)考慮便于更換與維修，車載設(shè)備的MTTR不應(yīng)大于30min，如果存在軌旁設(shè)備，軌旁設(shè)備的MTTR不應(yīng)大于45min，無線通信設(shè)備的MTTR不應(yīng)大于30min。5.10可用性GD-1級、GD-2級障礙物主動檢測設(shè)備可用性指標不應(yīng)小于99.5%，GD-3級障礙物主動檢測設(shè)備可用性指標不應(yīng)小于99.999%。6功能要求6.1應(yīng)具備實時檢測、分類、定位列車運行前方障礙物并產(chǎn)生報警信息的功能，應(yīng)提供清晰的報警圖像。6.2應(yīng)具備障礙物報警信息的確認與取消功能，當障礙物被移出車輛限界外，系統(tǒng)應(yīng)具備自動解除報警信號的功能，解除報警的時間應(yīng)可調(diào)。6.3應(yīng)具備輸出當前使用條件下有效檢測距離的功能。6.4應(yīng)具備障礙物報警信息、報警處理信息的存儲備份功能。7性能要求7.1可檢測障礙物類型（含種類、大小等）如表2所示，可檢測障礙物包括但不限于列車、人員及落石/落物。表2可檢測障礙物類型及大小7.2定位精度要求障礙物沿軌道方向的定位精度應(yīng)不低于1米，障礙物檢測系統(tǒng)有效探測距離精度不低于1米。67.3障礙物主動檢測系統(tǒng)探測距離要求障礙物主動檢測系統(tǒng)探測距離最小值應(yīng)不小于障礙物檢測系統(tǒng)響應(yīng)時間內(nèi)列車行進的距離、列車緊急制動距離以及障礙物定位精度之和，即：D≥D1+D2+D3#1式中：D——障礙物主動檢測系統(tǒng)探測距離；D1——障礙物檢測系統(tǒng)響應(yīng)時間內(nèi)列車行進的距離；D2——列車緊急制動距離;D3——障礙物定位精度。7.4實時性要求障礙物主動檢測系統(tǒng)響應(yīng)時間應(yīng)滿足：式中：D——障礙物主動檢測系統(tǒng)探測距離；D2——列車緊急制動距離;D3——障礙物定位精度；v——列車行進速度。7.5準確性要求障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與準確性要求對應(yīng)關(guān)系如表3所示，漏報率、誤報率統(tǒng)計方法見附錄B，。表3障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與準確性要求對應(yīng)表07.6存儲要求檢測設(shè)備應(yīng)滿足存儲1月內(nèi)報警信息的存儲要求。7.7時間同步要求檢測系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間時間同步相對精度誤差不超過1s。7.8圖像質(zhì)量要求檢測設(shè)備提供的圖像或視頻應(yīng)符合TB/T3478-2017中目標辨識的規(guī)定，有效像素應(yīng)不低于1920×7.9安全完整性等級障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與系統(tǒng)安全完整性等級對應(yīng)表如表4所示7表4障礙物主動檢測系統(tǒng)分級與可用性指標對應(yīng)表8試驗驗證8.1試驗方法試驗方法見附錄A。8.2樣本分布及漏報率、誤報率統(tǒng)計方法樣本分布及漏報率、誤報率統(tǒng)計方法見附錄B。8.3試驗結(jié)果依據(jù)上述試驗方法及漏報率、誤報率統(tǒng)計方法完成試驗驗證數(shù)據(jù)表，并計算誤報率、漏報率指標。表5試驗驗證數(shù)據(jù)匯總表8試驗方法A.1試驗裝置對障礙物主動檢測系統(tǒng)進行測試的裝置要求見表A.1。表A.1主要測試裝置A.2干擾模擬按照表A.2示方法模擬雨、霧、光影干擾。表A.2干擾因素模擬方法利用模擬降雨系統(tǒng)分別模擬0.4、1.2、2.4、5.8mm利用模擬降霧系統(tǒng)分別模擬1000m、5A.3晴好天氣試驗A.3.1靜態(tài)試驗A.3.1.1平直線路靜態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，在晴朗天氣條件下，分別在白天和晚上，將檢測系統(tǒng)按照實際安裝位置固定在平直線路上：a)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界內(nèi)、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查定位精度是否滿足要求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求，并統(tǒng)計報警信息；b)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界外、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)是否會檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，并統(tǒng)計報警信息；c)根據(jù)統(tǒng)計得到的報警信息，由公式B.1、公式B.2計算檢測系統(tǒng)的漏報警率、誤報警率，檢查漏報警率、誤報警率是否滿足要求。A.3.1.2曲線線路靜態(tài)試驗9針對表2所列的各種障礙物類別，在晴朗天氣條件下，分別在白天和晚上，將檢測系統(tǒng)固定在半徑不大于300米的曲線線路上：a)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界內(nèi)、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留時間5s，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查定位精度是否滿足要求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求，并統(tǒng)計報警信息；b)將各類障礙物（模型）在車輛限界外、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留時間5s，檢查系統(tǒng)是否會檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，并統(tǒng)計報警信息；c)根據(jù)統(tǒng)計得到的報警信息，由公式（3）、公式（4）計算檢測系統(tǒng)的漏報警率、誤報警率，檢查漏報警率、誤報警率是否滿足要求。A.3.2動態(tài)試驗A.3.2.1平直線路動態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，在晴朗天氣條件下，分別在白天和晚上，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)、列車起始位置前方400米處，列車在平直線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。A.3.2.2曲線線路動態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，在晴朗天氣條件下，分別在白天和晚上，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)、列車起始位置前方400米處，列車在半徑不大于300米的曲線線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。A.4降雨天氣干擾試驗A.4.1干擾設(shè)置降雨天氣干擾試驗干擾設(shè)置如表A.3所示，降雨等級依據(jù)GB/T35663-2017分級。表A.3降雨天氣干擾試驗設(shè)置A.4.2靜態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，分別在小雨、中雨、大雨、暴雨的干擾條件下，分別在白天和夜晚，將檢測系統(tǒng)按照實際安裝位置固定在平直線路上：a)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界內(nèi)、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查定位精度是否滿足要求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求，并統(tǒng)計報警信息；b)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界外、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)是否會檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，并統(tǒng)計報警信息；c)根據(jù)統(tǒng)計得到的報警信息，由公式（3）、公式（4）計算檢測系統(tǒng)的漏報警率、誤報警率，檢查漏報警率、誤報警率是否滿足要求。A.4.3動態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，分別在小雨、中雨、大雨、暴雨的干擾條件下，分別在白天和夜晚，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)、列車起始位置前方400米處，列車在平直線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。A.5霧天氣干擾試驗A.5.1干擾設(shè)置霧天氣干擾試驗干擾設(shè)置如表A.4所示，霧天氣等級依據(jù)GB/T35663-2017分級。表A.4霧天氣干擾試驗設(shè)置A.5.2靜態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，分別在輕霧、霧的干擾條件下，分別在白天和夜晚，將檢測系統(tǒng)按照實際安裝位置固定在平直線路上：a)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界內(nèi)、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查定位精度是否滿足要求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求，并統(tǒng)計報警信息；b)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界外、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)是否會檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，并統(tǒng)計報警信息；c)根據(jù)統(tǒng)計得到的報警信息，由公式（3）、公式（4）計算檢測系統(tǒng)的漏報警率、誤報警率，檢查漏報警率、誤報警率是否滿足要求。A.5.3動態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，分別在輕霧、霧的干擾條件下，分別在白天和夜晚，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)、列車起始位置前方400米處，列車在平直線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。A.6光影干擾試驗A.6.1干擾設(shè)置在夜間利用手持高亮射燈在線路外側(cè)走或跑，模擬夜間車燈的光影干擾，在白天，動態(tài)測試中模擬進出隧道明暗驟變致盲干擾，同時進行模擬入侵測試。A.6.2靜態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，在夜間光影干擾條件下，將檢測系統(tǒng)按照實際安裝位置固定在平直線路上：a)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界內(nèi)、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查定位精度是否滿足要求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求，并統(tǒng)計報警信息；b)分別將各類障礙物（模型）在車輛限界外、列車前方0米～200米范圍內(nèi)以10米的間隔往復(fù)移動兩次，障礙物停留5s，檢查系統(tǒng)是否會檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，并統(tǒng)計報警信息；c)根據(jù)統(tǒng)計得到的報警信息，由公式（3）、公式（4）計算檢測系統(tǒng)的漏報警率、誤報警率，檢查漏報警率、誤報警率是否滿足要求。A.6.3動態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，在夜間光影干擾條件下，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)、列車起始位置前方400m處，列車在平直線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。針對表2所列的各種障礙物類別，模擬進出隧道明暗驟變致盲干擾，分別將各類障礙物（模型）固定在車輛限界內(nèi)隧道出入口，列車在平直線路上分別以20km/h和50km/h運行，當列車與障礙物的距離為200米時，列車運行速度應(yīng)達到規(guī)定值，開始采集數(shù)據(jù)，并持續(xù)5s，重復(fù)實驗兩次，檢查系統(tǒng)能否準確檢測到各類障礙物并發(fā)出報警和/或制動請求，檢查檢測距離能否滿足要求，檢查響應(yīng)時間是否滿足要求。A.7多種因素疊加干擾試驗A.7.1干擾設(shè)置多種因素疊加干擾試驗干擾設(shè)置如表A.5所示。表A.5多重因素疊加干擾試驗設(shè)置A.7.2靜態(tài)試驗針對表2所列的各種障礙物類別，分別按照表7中8種疊加干擾因素設(shè)置試驗，將檢測系統(tǒng)按照實際安裝位置固定在平直線路上：a)分別將各類障