ICS77-010CCSH04FORMTEXT?????CISAT/CISAFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT?????鋼鐵行業(yè)內(nèi)燃機車自動駕駛系統(tǒng)技術要求Ironandsteelindustry-Technicalrequirementsforautodrivesystemofdiesellocomotive(征求意見稿)XXXX–XX-XX發(fā)布XXXX–XX-XX實施FORMTEXT中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會???發(fā)布鋼鐵行業(yè)內(nèi)燃機車自動駕駛系統(tǒng)技術要求范圍本文件規(guī)定了鐵路運輸內(nèi)燃機車自動駕駛系統(tǒng)的總體要求、系統(tǒng)架構、功能要求和設計要求等。本文件適用于指導鋼鐵企業(yè)鐵路運輸內(nèi)燃機車自動駕駛的智能化改造和設計。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/T21563軌道交通機車車輛設備沖擊振動試驗GB/T25119－2021軌道交通機車車輛電子裝置TG/JW104鐵路機車操作規(guī)則術語和定義下列術語和定義適用于本文件。地基增強系統(tǒng)ground-basedaugmentationsystem;在數(shù)十千米范圍內(nèi)利用一定數(shù)量基準站觀測處理得到導航衛(wèi)星系統(tǒng)局域差分改正及完好性信息,并通過地基無線通信鏈路方式等向用戶播發(fā)服務的衛(wèi)星導航增強系統(tǒng)。一般可增加地基偽衛(wèi)星播發(fā)導航信號。內(nèi)燃機車diesellocomotive采用柴油機作為牽引動力的機車。站場狀態(tài)信息stationstatusinformation車站或者機務段地面信號機、道岔、軌道區(qū)段等站場設備的狀態(tài)信息?？s略語下列縮略語適用于本文件。BCU：制動控制單元（BrakeControlUnit）CTC：調度集中（CentralizedTrafficControl）DDU：司機顯示單元（DriverDisplayUnit）LKJ：列車運行監(jiān)控裝置（TrainOperatingandMonitoringDevice）LTE:長期演進的網(wǎng)絡(LongTermEvolution)LSP：本務機車調車作業(yè)安全輔助防護（LocomotiveShuntingassistProtection）MTBF：平均故障間隔時間（MeanTimeBetweenFailures）RAMS：可靠性、可用性、可維護性及安全性（Reliability，Availability，MaintainabilityandSafety）SIL：安全完整性等級（SafetyIntegrityLevel）WLAN:無線局域網(wǎng)絡(WirelessLocalAreaNetworks)技術要求總體要求5.1.1系統(tǒng)利用智能感知、人工智能等技術，自動識別列車運行外部環(huán)境及其它影響列車安全運行的異常條件，實現(xiàn)司機確認發(fā)車后系統(tǒng)控制列車起車、途中運行控制、一次停車妥當（含對標停車）及部分異常處理的自動駕駛功能。5.1.2系統(tǒng)具備機車自動駕駛、智能瞭望及異物侵限、速度安全控制、網(wǎng)絡全線覆蓋、道口安全防護、機車遠程控制及遠程監(jiān)測等功能。系統(tǒng)架構5.2.1系統(tǒng)架構圖如圖1所示：圖1系統(tǒng)架構5.2.2系統(tǒng)劃分為基礎設備、數(shù)據(jù)平臺層和智能應用層。智能應用層由機車車載系統(tǒng)、自動車鉤系統(tǒng)和車輛車載系統(tǒng)組成；數(shù)據(jù)平臺層以中控系統(tǒng)為核心，對遠程輔助駕駛、遠程運維、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存留車分析、天眼跟蹤和信合接口等數(shù)據(jù)和軟件組成，并通過多種通信制式融合實現(xiàn)基礎通信數(shù)據(jù)傳輸；基礎設備層由鐵搭/電力工程輔助設備、地面應答器、天眼跟蹤視覺中斷、衛(wèi)星基地參考站和CTC等組成。5.2.3機車車載系統(tǒng)負責對機車進行自動化控制，主動實施基于鐵路運輸?shù)母黜椧?guī)章制動要求對機車進行兜底性安全控制、自動防闖信號、防超速、指定點自動停車；自動按照作業(yè)計劃執(zhí)行自動駕駛；自動識別異物入侵并采取控速停車；實時下發(fā)機車運行動態(tài)。5.2.4自動車鉤系統(tǒng)自動執(zhí)行摘掛鉤、風電連接。5.2.5車輛車載系統(tǒng)自動識別列車編組、執(zhí)行推進輔助瞭望并傳輸前端視頻至機車和地面、自動識別異物侵入。5.2.6數(shù)據(jù)平臺層實時接入作業(yè)計劃和站場狀態(tài)信息、自動解析行車意圖并發(fā)送置機車，通過車地數(shù)據(jù)信息化、實現(xiàn)遠程跟蹤、遠程運維、視頻追蹤、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存留車自動分析及遠程輔助控制等功能；數(shù)據(jù)平臺層實現(xiàn)地面設備有線聯(lián)通，并為機車車輛設備提供LTE-4G、工業(yè)Wlan、數(shù)傳電臺所組成的多重網(wǎng)絡，并支持5G擴展。5.2.7基礎設備主要包含用于準確定位的地基增強系統(tǒng)和地面應答器，以及布設于軌邊的視頻終端、實現(xiàn)運輸線路視頻全覆蓋。自動駕駛系統(tǒng)（STO）5.3.1自檢功能：機車電源上電后，STO系統(tǒng)自動上電，自動執(zhí)行STO主機、顯示器及接口單元通信狀態(tài)檢測，均正常后判斷為自檢正常；5.3.2起車：根據(jù)地面控制指令，進路信息和機車狀態(tài)，自動緩解空氣制動，加載機車牽引力自動起車。5.3.3換向推進：系統(tǒng)根據(jù)地面控制指令，自動轉換機車運行方向，執(zhí)行推進作業(yè)；5.3.4按照進路自動控制列車運行：依據(jù)進路信號、線路數(shù)據(jù)、限速、列車編組、風管連接狀況、機車特性等信息，實時計算列車優(yōu)化操縱控制曲線,并自動控制列車按照規(guī)定速度運行；5.3.5自動停車：在關閉的信號機前或規(guī)定的停車點前使用空氣制動控制列車停車；5.3.6停車防溜：停車后自動控制制動缸壓力至300kPa，進行防溜；5.3.7障礙物防護：接收到障礙物防護單元發(fā)送大的障礙防護指令后，控制列車減速停車，在制動距離允許的情況下，在障礙物前停車，若緊急制動仍無法保證在障礙物前停車時，自動實施緊急制動控制停車，發(fā)現(xiàn)障礙物同時控制機車風笛進行鳴笛；5.3.8記錄功能：對主要設備狀態(tài)、接口狀態(tài)以及控制指令信息記錄功能；LKJ列控系統(tǒng)用于實現(xiàn)機車數(shù)據(jù)采集、防止列車超速和冒進的列車運行防護系統(tǒng)。機車調車安全防護系統(tǒng)機車吊車安全防護系統(tǒng)應滿足以下要求：白燈限速防護功能：按線路限速控制機車在開放進路上運行；禁止信號控制：車列運行前方調車信號機為禁止信號時，防止機車越過該關閉信號；c)一度停車點防護：前方進路終點為一度停車點時，監(jiān)控車列在一度停車點前停車。停車后，按固定模式限速值越過一度停車點；d)超速防護：防止機車超道岔或區(qū)段限速運行；e)土擋防護：防止機車沖撞土檔；顯示單元用于自動駕駛系統(tǒng)、調車防護系統(tǒng)和智能感知系統(tǒng)的顯示終端，可由多個顯示模塊組成。智能感知系統(tǒng)智能感知系統(tǒng)應用應滿足以下要求：具備線路前方視頻及雷達數(shù)據(jù)采集的功能；具備距前方可測范圍內(nèi)，距離障礙物的距離測算功能和傳輸功能；檢出障礙物結果可通過數(shù)據(jù)通信傳輸至LSP；線路前方視頻可通過無線定位部分傳輸至地面或車載顯示設備；技術參數(shù)：系統(tǒng)檢測范圍為前方進路110米內(nèi)；防侵限界為股道范圍為外延1.5米，安息角45度；防侵報警延時不大于1秒；有效識別人、機車、車輛；檢測準確度不小于98%。車載無線通信單元車載無線通信單元應用應滿足以下要求：為地面控制中心與LSP傳輸數(shù)據(jù)提供通道；為地面控制中心與智能感知系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)提供通道；為地面控制中心提供機車、車輛的精確定位信息；為智能感知系統(tǒng)把列車推進作業(yè)時車輛的前景視頻傳輸?shù)綑C車提供通道；為機車、車輛的視頻傳輸?shù)降孛嫣峁┩ǖ?。機車控制系統(tǒng)為自動駕駛系統(tǒng)與機車的接口部分，將自動駕駛控制指令轉換為機車能夠識別的控制信號，從而自動控制機車運行。自動車鉤系統(tǒng)接受自動駕駛系統(tǒng)發(fā)送的連掛/解鉤指令，自動連掛/解鉤、自動檢測車鉤的連掛/解鉤狀態(tài)，并將車鉤的連掛/解鉤狀態(tài)反饋給自動駕駛系統(tǒng)。車地無線通訊應用要求見表1。表1車地無線通訊要求地面對機車傳送數(shù)據(jù)對調車防護系統(tǒng)1.控制指令LTE專網(wǎng)2.聯(lián)鎖信息LTE專網(wǎng)3.作業(yè)單信息LTE專網(wǎng)4.報警信息（系統(tǒng)自動生成，含道口、異物入侵報警）LTE專網(wǎng)5.車輛運輸狀態(tài)信息：載重、（生產(chǎn)管理系統(tǒng)）LTE專網(wǎng)對通訊板1.衛(wèi)星（BDS）地基參考站修正數(shù)據(jù)LTE專網(wǎng)機車對地面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)站防對地1.機車運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)LTE專網(wǎng)2.機車車載設備自檢信息LTE專網(wǎng)3.機車報警信息（報警類型、距離）LTE專網(wǎng)4.車載記錄文件LTE專網(wǎng)5.機車作業(yè)單進度回傳LTE專網(wǎng)6.車輛運輸狀態(tài)信息（生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口）LTE專網(wǎng)通訊板對地基于地基增強系統(tǒng)的高精度機車定位數(shù)據(jù)（BDS）LTE專網(wǎng)識障主機對地機車、車廂視頻WLAN地面對車輛傳送數(shù)據(jù)1.地基增強系統(tǒng)修正數(shù)據(jù)LTE專網(wǎng)車輛對地面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)車輛差分定位數(shù)據(jù)LTE專網(wǎng)車輛對機車傳送數(shù)據(jù)1.車輛視頻WLAN2.車輛報警信息（報警類型、距離）LTE專網(wǎng)(CAN-LTE)地面控制中心應用應滿足以下要求：中控系統(tǒng)能夠實時全站場查看，包括站場上受控機車/車輛的位置、工作狀態(tài)，聯(lián)鎖進路開放情況，股道占用情況；遠程運維系統(tǒng)實現(xiàn)機車行車過程中故障診斷，異常報警；數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)實現(xiàn)機車/車輛基礎數(shù)據(jù)管理維護。存留車分析系統(tǒng)通過對作業(yè)單實時跟蹤顯示，結合列車運行數(shù)據(jù)，實時計算存留車數(shù)據(jù)；天眼跟蹤系統(tǒng)應用應滿足以下要求：以鳥瞰視角（衛(wèi)星圖非實景視頻）俯視監(jiān)控內(nèi)燃機車運行區(qū)域，目標信息（機車、車輛）在高清衛(wèi)星圖上實時展示，提供全局掌控態(tài)勢。平臺提供“畫中畫”功能，對目標的移動軌跡及狀態(tài)進行持續(xù)跟蹤監(jiān)控（單一視角），無縫接力。具備遠程點播功能、回放以及視頻存儲的功能。遠程輔助控制系統(tǒng)應用應滿足以下要求：自動駕駛模式下，實現(xiàn)人工介入遠程動車以及突發(fā)情況下人工干預緊急停車；盯控機車運行情況，實時展示機車站場狀態(tài)信息，作業(yè)單執(zhí)行情況，以及相關視頻；自動駕駛模式下運行過程中，異常情況報警提示。鐵路運輸調度集中系統(tǒng)（CTC）應用應滿足以下要求：計劃接收與分解：接收已編制的行車、調車計劃，并進行計劃分解，形成進路需求。自動優(yōu)化選排：根據(jù)站場拓撲圖、作業(yè)優(yōu)先等級等，優(yōu)先最短經(jīng)由、最大平行進路，最小延時等待，形成最優(yōu)的進路排列。觸發(fā)：根據(jù)前序任務完成情況及設備狀態(tài)等自動觸發(fā)，下達聯(lián)鎖控制命令。實際反饋：作業(yè)計劃的跟蹤，執(zhí)行情況反饋。運行日志管理：為保證系統(tǒng)運行安全，對系統(tǒng)運行狀態(tài)變化進行記錄。功能要求自動駕駛列車自動運行功能應滿足以下要求：在站場調車作業(yè)安全防護的基礎下，依據(jù)車列信息、線路狀態(tài)、異物入侵識別信息等自動計算走行速度控制曲線，并按照該曲線控制列車試風、起車、調速、控停、制動防溜等，實現(xiàn)以安全的速度自動駕駛列車安全、平穩(wěn)的運行至目標點功能。代替司機執(zhí)行調車場股道取送車、單機折返、翻車機對位、挑解車列等過程司機操作機車部分的工作。依據(jù)感知系統(tǒng)識別的異物、作業(yè)人員、其他列車入侵等信息，自動控制機車鳴笛、減速甚至停車，確保行車安全。場區(qū)天眼覆蓋及異物入侵識別功能應滿足以下要求：a)場區(qū)作業(yè)區(qū)域全景覆蓋，實時捕捉場區(qū)內(nèi)列車運行、車列、人員等狀態(tài)，并在調度中心監(jiān)測屏上展示，實現(xiàn)調車作業(yè)行車過程的車路協(xié)同。b)實時識別列車運行前方線路安全防護區(qū)域內(nèi)的其他機車、車列、人員、不明物體等障礙物信息，并測量障礙物距列車前端距離。c)列車運行前方線路安全防護區(qū)視頻在司機室車載顯示屏、地面遠程駕駛操控臺操作屏顯示，便于司機和地面遠程操控人員實時監(jiān)視列車安全運行。遠程駕駛功能應滿足以下要求：室內(nèi)操作員通過遠程輔助控制系統(tǒng)觀察作業(yè)計劃、進路狀態(tài)、站場狀態(tài)、車載設備狀態(tài)等信息，并依此判斷是否具備遠程駕駛的條件。操作員通過操作調度中心的遠程輔助控制系統(tǒng)遠程駕駛機車試風、起車、調速、停車、制動防溜等。c)自動駕駛過程中遇壓標作業(yè)、頂藍（紅）燈作業(yè)、分路不良、機調配合、惡劣天氣、通過道口等特殊情況，造成自動駕駛控制系統(tǒng)無法正常控制列車運行時，操作員可通過遠程輔助控制系統(tǒng)控制列車運行。車列、人員位置定位及跟蹤功能應滿足以下要求：準確定位機車位置，并根據(jù)機車位置和作業(yè)計劃，實時跟蹤站場內(nèi)動態(tài)車輛位置。依據(jù)場區(qū)環(huán)境智能感知系統(tǒng)，準確定位站場內(nèi)停留車輛及人員位置。站場內(nèi)機車、車輛、人員位置實時在調度中心監(jiān)測大屏展示。遠程監(jiān)測及智能運維功能實現(xiàn)機車運行狀態(tài)、車載設備狀態(tài)、場區(qū)設備狀態(tài)、安全信息、機車視頻、防火監(jiān)控等采集，并后臺監(jiān)測和監(jiān)控，對狀態(tài)不良設備、影響安全行車信息進行報警。自動車鉤功能應滿足以下要求：自動車鉤同時實現(xiàn)車鉤、通風、電連接一體化功能。在接受自動駕駛系統(tǒng)發(fā)送的連掛/解鉤指令時，自動車鉤能夠自動連掛/解鉤、自動檢測車鉤的連掛/解鉤狀態(tài)，并將車鉤的連掛/解鉤狀態(tài)反饋給自動駕駛系統(tǒng)；在自動駕駛系統(tǒng)故障時，自動車鉤具有遙控解鉤、人工解鉤功能。符合“故障-安全”原則。自動車鉤的解鉤用風、用電取自機車。在連掛/解鉤時，自動車鉤應具有自動接風/斷風、接電/斷電功能。在列車連掛時，兩連接車鉤具有自動對位、糾偏功能。使用車鉤專利（車輛摘掛車鉤裝置ZL201821519063.8）需要提供有償服務。設計要求技術參數(shù)要求系統(tǒng)的外部電源供電額定電壓應為DC110V或DC74V；系統(tǒng)主控單元功率不大于200W，人機交互單元功率不大于60W（不含預熱）。存儲要求系統(tǒng)采用連續(xù)記錄的方式對記錄機車運行信息、設備狀態(tài)信息、故障信息。記錄信息應存儲30日以上。自檢要求系統(tǒng)具備自檢功能，自檢結果在人機交互單元顯示。特性參數(shù)行程規(guī)劃計算時間不大于5s。系統(tǒng)綜合速度控制精度不大于2km/h。安全性系統(tǒng)設備應符合故障-安全原則，設備安全完整性等級應不低于GB/T21562規(guī)定的SIL2級；自動駕駛主控單元等級應不低于GB/T21562規(guī)定的SIL2級；可靠性系統(tǒng)設備平均故障間隔時間（MTBF）≥1×105小時?？捎眯韵到y(tǒng)可用性≥99.98%?？删S護性系統(tǒng)設備及其主要元器件設計應考慮最少的調整和維護，設備故障診斷應定位到板級，設備現(xiàn)場故障修復時間≤30min。性能要求安全控制系統(tǒng)應控制列車在規(guī)定速度下運行，應按照TG/JW104中規(guī)定操縱列車。系統(tǒng)不影響且不改變機車原有安全控制邏輯和安全監(jiān)控設備的防護功能，系統(tǒng)對機車牽引、制動系統(tǒng)的控制進入和退出過程中，必須采取有效的安全防護措施確保安全轉換。正點控制系統(tǒng)應控制列車按照規(guī)定運行時分運行。平穩(wěn)控制在機車工況轉換、變坡點等各種條件下，采取不同控制策略，確保列車運行的穩(wěn)定性。減負在人工駕駛時，系統(tǒng)可提供指導曲線供司機參考；在輔助駕駛時，系統(tǒng)可替代司機操作機車的牽引和控制系統(tǒng)控制列車運行，列車平