2023城市轨道交通虚拟灵活编组技术白皮书

RBCIIRT ☎皮书编号：RTOC-WP-202301 城市轨道交通虚拟灵活编组技术 联合发布单位： 软道交通运行控制系统压家工程研究中心北京协同创新轻道交消研究院有联公司 联合发布 发布☎皮书 城市轨道交通虚拟灵活编组技术 签发时间：2023年07月 签发版本：第一版（V1.0） 签发人： 联合发布☎皮联合发布☎皮书 ☎皮书 轨道交道运行控制系统国家工程研究中心由原轨道交通运行控制系统国家工程动究中心和城市勃道交通列车通信与运行控制国家工程实验室优化整合后 组建，是北京交通大学率头，采用“政产学研用”协同创新模式，联合交控科技股份有限公司、中国铁造科学研究院集团有限公司、中国铁路通信信号集团者限 公司、北京轨道交通运行控制系统国家工程研究中心有限公司等其同申报，并经国家发改委批复成立的国家级轨道交通列车运行控制系统科技平台。☎皮书是工程中心的重大研究成果发布形式之一，旨老为轨道交通建设业主方提供决策依据为设计方提供设计指南，为运营方提供运营维护指导。 北京协同创薪轨道交通研究完有限公司（下文简称“协同创新研究院”）成 运营企业、高校、行业科研院所、高新技术企业等合作组建旨在进一步打通“政产学研用”全产业链条，构建高效协同创新体系，打造丧同创新平台，统筹科研及标准管理，以“投资+创新”加速创新成果转化，最终提升北京领道交通创新 研究及应用各环节：一是系统技术研究，追踪前沿技术，研究新需求、新场景；二是科研管理，进行科研项目管理、外部科技资金丰请等：三是协同创新管理，统筹创新中心、联合实验宣、实验场景搭建及产品试制、试验工作：四是检验试验管理，包后新技术新产品系统级检验试验归口管理、检验检测规范归口管理， 度和智能列车运控系统示范工程”，虚拟灵活编组技术是该示范工程的重要研究 内容， 城市就道交遇虚拟灭活编组改本日皮书面可灵活端组运需求，初步息 结基于虚拟联挂技术的灵活编组方式的研究成果，结合北京教道交通研究和应用虚拟灵活编组的技术露线，系统介绍了虑拟灵活编组列车的基本概念、构成、特征和运行场景等，在此基础上分析了虚拟灵活编组的关键技术，并总结了其性能指标要求和主要优势，进而提出了城市凯道交通中适宜采用虚拟灵活编组的几种港在应用场景。 对本自皮书有任何问愿或建议，欢迎与我们联系， 联系电话：010-51685826；邹箱；reshi@bjtu,udu,cn 目录 目录. 前言 3 1. 术语与缩略计 '1'l 术语 1.2. 编略 2. 概达 3 渠拟灵活编组列车的基本原理及构盛 1.虚拟灵活编组列车的基本概念及构成， 6 3.2. 虚拟灵活编组列车的圣本特征。 3.3. 12 3,4. 能拟灵活编组列车与乘客输送能力的关系， ,15 4. 关键技术 17 4.1.基于时空间隔的协同安全防护， ,17 4.1.1基于时空间隔的安全防护 17 4.1.2.虚拟灵活编组列车单元协同安全防护， 61 4.2.协同自动驾驶和运行控制. 21 4.2.1.站间运行过程的协同自动驾驶。4,2.2.站台及折返作业过程的协同控制， 22 动态接近和重联控制 24 h. 基本性能指标及主要优势 25 5.1, 基本性能指标要求 25 5.2. 主要优势. ..30 6. 典型应用场景 6.1. 多交路录活编组运行。 33 6.2. 跨线灵活编组运行， 34 6.3. 潮汐客流下的灵活编组运行 96 6,4. 高平峰灵活缩组运行， 36 1 虚拟灵活编组列车的基本运行场景 6.5. 层地突发大客流， 6.6.客货混运 7.北京软道交通虚拟灵活编组实施路线..39 8. 9. 参考文献 联合发布自皮 发布自皮书 2 前言 近年米，我国城市轨道交通持续高速发展，线网规模和客流规模均已位居世并前列，且未来较长的时期内仍将保持较快的增长态势，为缓解我同城市交通扣堵、提高乘客出行效率、促进绿色低碳出行和建设交通强国发挥重要作用 “十四五”期间，段国城市轨道交通将由以建设为主转入建设、运营并重阶段，目前，域市轨道交通客流时空分布不均衡的不利影响逐渐显现出来，存在高峰时期部分线路区段运力紧张、平低峰时期大量线路与车纳资源利用率低等问题且随着网络规模的扩大有进一步扩大的趋势。列车灵活编组运行组织方式波认为是解决或缓解上达问题的有效手段之一，得到减市轨道交通研究、设计、建设和 运营等相关方的高度关注，已开展了不同路径的关键技术究和示范验证工作， 《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》也将基于灵活缩组的列车运行控制 系统列为绿色装备用示范项目： 为促进列车灵活缩组相关研究和运用，轨道交通运行控制系统国家工程研究 交道列车灵活编组控制技术》自皮节，对列车灵活编组发展历程和技术方向进行 了总结，在此基础上针对列车在线灵活编组的控要求以及过程中自动化系统承 担的功能，提出了灵活编组控制自动化等级（简称“编组等级”）的划分方式，对各编组等级的主要特衔进行了界定，并对北京轨道交通灵活编组实施路线进行 ", 了介绍。 作为灵活编组的一种实现方式，拟灵活编组在近些年得到了广泛研究和讨论，存在不同研究重点和方可的选择，过程中不乏对其可行性和有效性的质疑之声本☎皮书结合北京凯道交通对虚拟灵活编组的研究进展和应用规划，基于国家发改委及中城轨协会相关示范工程的研究成果，对虚拟灵活编组的技术原理 进行说明，分析总结其主要特征，提出潜在应用场景，意图促进行业交流，为轨道交通研究、设计、建设和运营决策提供参考。 本☎皮书意图抛砖引玉，为业内共同研究和探索虚拟灵活编组技术，以及通过应用列车灵活编组提高轨道交通运行组织效率、提升车满和线路等资源的利用率、实现绿色低碳运行等提供参考和借鉴。 3 本户皮书口新道交通运行控制系统国家工程研究中心和北京协同创新新道 交追研究院有限公司组织编写并联合发布。本☎皮书的某些内容可能涉及专利，本☎皮书的发布机构不承担识别这些专利的责任。 主要起章人：府涛、刘宏杰、张艳兵、部春海、王伟、柴铭、李旭、李开成、杨旭文、宿帅、闯一龙：吕继东、夏夕盛。 主要审查人：、丁对座、韩志伟、王道敏、宜晶、李仲华、李晓刚、饶东、赵 剑华、张宝、张传祺、吕文龙。 4 1.术语与缩略语 1.1.术语 (1）车辆Vehicle 在轨道线路上可编太列车运行的单节（台、辆）车。 (2）列车-Train 由多节（含两节）车辆或若干组列车单元联结成列一体运月的车组或组 （3）列车单元TrainUnit（(TU) 构成灵活缩组列车的革本单元，具备独立运行能力，可以是一节车辆或者两个及以上车辆的固定或半固定组合， （4）领头列车单元LeaderTrainUnit(LU) 在☎多组（含两组）列车单元重联构成的列车中，接照列车运行方向，位于最前方的列车单元称为领头列车单元，简弥领头车。 （5）跟随列车单元FollowerTrainUnit(FU) ，在☎多组（含两组）列车单元重联构或的列车中，除领头车以外的其他列 车单元均为跟随列车单元，简称跟随车。 (6）列车重联TrainCoupling 使用机板或者虚拟联挂获术，将多列（含两列）运行列车联结成一体运行 列车的过准。 5 （7）列车摘解TrainDecoupling 将一列列车按列车单元解列形成多列（含两列）运行列车的过程。 （8）机械联挂MechanicalCoupling（MC) 基于机报连接装置，通过人工或自动控制将多列（含两列）车间机械、电 气，气路和信息联接并：体运行的技术： (9)虚拟联挂VhrtualCoupling（VC) 不依赖机概连接装置，通过革于无线通信的信息交互和自动控制等技术将多列（含两列）运行列车联结并一本运行的技术。 (10)固定编组FixedTrainFormation 所有列车，在线运行过程中均保持自身缩组固定不变的软道交通列车运行 组织方式。 （11）灵活编组FlexibleTrainFormation 至少一列车，可在在线运行过程中根指运营需要通过重联/捕解而改变编组的轨道交通列车运行组织方式。 (12）7机械灵活编组MechanicallyFlexibleTrainFormation 采用机械联挂投术实现列车缩组在线改变的一种灵活缩组列车运行组织方 （13）虚拟灵活编组VirtuallyFlexibleTrainFormation 米用虚拟联挂技术实现列车细组在线改变的一种灵消铺组列车运行组织方式，具有充分应用实时信息其享投术、自动汇聚处理列车运行控多维度信息，实现运力-运量动态四配等特征。 6 1.2.缩路语 缩略语 英文名称 含义 CBTC Communication-basedtraincontrol 基于通偿的列车运行控制 CCTV Closed-circuittelevision 闭路电视 FAO Fullyautomaticoperation 全自动运行 FU Followertreinunit 随列车单元,-, iFAO intetligentfullyautomaticoperation 智能全☎动运行 LU. Leedertrainunit 领头列车单元 MC Mechanicalcoupling 机板联挂 PA Passengerannouncement 乘客广搭系统 PIS Pasengerinformationsystem 乘客信息系统 TCMS Traineontrolandmanagemcntsystem 列车控制与胜控系统 TRL Technologyreadinesslevels 技水成熟度 TU Trainunit 列车单元 vcViruslecupling虚拟联挂 7 2.概述 为精准凸目时空分布小购得的客流需求和满足练色低恢、资源品效利用、降本增数效的运营需求，将多组（含两组）列车联形成大编组列车、并在需要时通过摘解恢复为多组（含两组）独立运行列车的列车灵活编组运行方式已得到城市轨道交通（下文简称城）建设和运营方的关注，开展了大最探案和实践。 作为灵活编组的一种实现方式，整拟灵活编组也已经得到国内外的广泛关注， 开展了大量研究和论证。由于其不依赖机械连接装置，而是通过无线通信和☎动控制等技术使多列（含两列)列车以足够小的间距“联挂”起来以编队形式运行，且这移联挂可以根据需要动态在线“捕解”，从而大幅提升列车编组调整的效率 和灵活性，因而成为轨道交通重要研究方可。欧洲Shift2Rail行动计划连续滚动 ✯持了CONNECTA系列项目（包括CONNECTA、CONNECTA-2、CONNECTA-3项目）、X2RAIL系列项目（包括X2RAIL-1、X2RAIL-2、X2RAIL-3、X2RAIL 4、X2RAIL-5项目）以及MovingRail、PerfomingRail专题项目对壶拟灵活编组 的基本概念、原理、可行性和关键技术等开展研究；德国DLR、西班牙CAF、 俄岁斯AVPTechnology等分别对整拟灵活编组的部分关键技术开展了原理仿真 或现场实验验证；国家发改委、中国域市轨道交通协会等设立了示范工程，✯持宽拟灵活编组的关键技术研究和示范验证。 本☎皮书总结了国家发改委及中城轨协会示范工程成果，系统介绍虚拟灵 活编组的基本概念、基本特征、系统性能、关键技术以及潜在应用场景，意图抛砖引玉，为广大同行其同研究和探索提供基础。期待我国能够早☎将灵活编组技术不新完善和实用化，既实现在先进技术上的领跑，也使我国城市轨道交通能够 3.虚拟灵活编组列车的基本原理及构成 本章介绍了虚拟灵活编组列车的基本概念，基本原理与构成、基本特征以及主要运行场景，分析了虚拟灵活编组列车与乘客输送运力的关系，便于理解后续意节介绍的虚拟灵活编组关链技术、基本性能指标要求、主要优势和应用场景等。 3.1.虚拟灵活编组列车的基本概念及构成 虚拟灵活编组列车是指不依赖机械连接装置，而是通过基于无线通信的信息交互和自动控制等技术，将多列（含两列）列车联挂后一体运行、并承担同一个输送任务的列