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Apr 26,2018

基于产业互联网的城市轨道智能 综合自动化取运营体系

企业概略:
和利时始创于1993年,前身是电子部六所自动化事业部,现已成为中国抢先的自动化取信息技术解决方案提供商。公司以“用自动化革新人们的事情、生涯和情况”为主旨,致力于提拔客户的消费效力和产品品质。
和利时业务集中正在产业自动化、轨道交通自动化和医疗自动化三个范畴。个中产业自动化包罗历程自动化、离散自动化和矿山自动化;轨道交通自动化包罗支线铁路自动化、城际铁路自动化和城市轨道交通自动化。
项目建立的政策:
本项目研发取实行依托于现实工程项目,北京地铁燕房线,北京地铁燕房线是我国尾条具有完整自主知识产权的轨道交通全自动运转线路,也是我国尾个全自动运转体系国家级树模工程,已于2017年12月30日正式载客运营。全自动运转作为先辈的轨道交通运转掌握手艺,正在将来有普遍的生长运用空间。估计到2020年,国际上75%的新地铁线路和40%的革新后既有线路将悉数采用完全自动驾驶手艺。2025年,我国接纳全自动运转的线路将凌驾1500千米。

一、项目实行概略
1.   项目配景
城市轨道交通体系是现代化大都市最为主要的公共交通体系,具有运量大、速度快、平安、准点、环保、节能等特性,成为实现城市交通可持续发展的重要组成局部。凭据中国城市轨道交通协会统计,停止到2016岁终,中国累计已开通地铁运营里程3832千米, 获批建立轨道交通的城市达43个, 已投入运营、正在建立及待建的城市轨道交通总里程约8600千米, 估计将来5年内,轨道交通新增运营里程借将减速,估计每一年将新增约1200千米。估计到2023年,正式运营里程将超10000千米。
得益于通讯、自动控制、交通运输实际取技术水平的络续前进,列车运转的自动控制手艺已逐步退化到到全自动无人驾驶形式。估计到2020年,国际上75%的新地铁线路和40%的革新后既有线路将悉数采用完全自动驾驶手艺。估计到2025年,我国接纳全自动运转的线路将凌驾1500千米。现在曾经肯定齐国有19条线路接纳全自动运转掌握手艺,包孕北京(3/12/17/19/新机场/燕房线)、武汉、成都、深圳、姑苏、郑州、哈尔滨等相干线路。
用于支持地铁运输自动化的体系重要包孕车辆、旌旗灯号、通讯、综合自动化取运营调理体系四大中心子系统。个中综合自动化取运营调理体系涉及到对车辆、旌旗灯号、通信、供电、环控、消防火警、视频监控、播送、卖检票、站台门、门禁等二十多个庞大专业子系统集中管控,管控的业务流程掩盖了资产管理、企图、运营调理、装备维修保护、搭客效劳、应急批示、安全管理等浩瀚业务,其安全性、可靠性取智能化是支持城市轨道交通快速生长主要身分。
2. 项目简介
北京和利时公司于2014年8月中标北京地铁燕房线“以行车批示为中心的城市轨道交通综合自动化体系”,研发取工程实行周期三年,已取2017年12月尾正式载客运营。
3. 项目目的
本项目目的重要为供应以下三大子系统,用于完成地铁各装备的集中监控取行车企图取调理:
a)   基于产业硬总线的地铁综合调理指挥系统
b)   基于云盘算的地铁全线装备的装备状况看管取保护综合维修体系
c)   各运营调理的仿真培训体系
二、项目实行概略
1. 项目整体架构和主要内容
地铁综合自动化取运营调理体系,其职责类比到工场自动化的普渡模子,相当于是普渡模子里的L2取L3层,用于实现对地铁各自动化装备的集中监控取行车企图调理取实行。
本体系接纳同一的硬件平台、同一的软件平台、同一的网络架构,实现对地铁各专业子系统的同一监控取企图调理。本体系的体系功用取正在全部地铁的自动化取信息化体系的界限为以下:
(1)体系功用取界限概述
a)   本体系各专业自动化装备数据采集取和谐控制系统:本体系实现了对供变电子系统/水宅主动报警子系统/情况监控子系统/信号系统/卖检票体系/车辆自动化体系/通讯/门禁等专业自动化装备层的工艺及时数据取装备状况监控,并完成各自动化装备的和谐掌握
b)   本体系为地铁各调理运营职员取装备维修职员的调理取合作体系:地铁止调/电调/车辆调/搭客调/环调/维调/总调/车站值班员经由过程运用本体系完成一样平常的运输企图调理取装备维修等。
c)   本体系同时也是消费自动化取信息化的融会平台,本体系同一取企业信息管理信息化体系的完成数据取信息的双向联通。
本体系正在地铁自动化取信息化体系的界限如下图蓝色底框所示:

图1 全系统集成伶俐轨道交通综合自动化体系
 
如上图所示,本体系的体系界限处于自动化装备取信息化管理体系中央,功用上较之于现在的支流体系 进一步集成列车监视控制系统、车辆自动化信息系统、综合维修子系统,支撑无人驾驶取智能化运营。
 
(2)体系组成
控制中心体系组成:
 本体系控制中心体系组成图如下图所示,包孕列车运转企图体例工作站、行车调理、电力调理、情况调理、搭客调理、车辆调理、维修调理等工作站,正在中央级用于实现地铁运输的集中调理批示:
图2控制中心体系
 
备用中央体系组成:
为供应体系的可靠性、可用性、安全性,体系正在备用中央布置一套跟控制中心雷同的体系,主备中心间实现冗余。
 图3备用中央
车站子系统组成
本体系的车站子系统组成如下图所示,正在中央泛起毛病宕机后,能够主动升级到车站级完成监控
图4车站子系统
2.   网络互联架构
地铁自动化是个异常重大的体系,涉及到车辆、旌旗灯号、电力、情况监控、视频监控、播送、站台门、火警体系、门禁等二十多个大型专业子系统,同时物理位置疏散。各子系统的网络互连庞大多样,重要重要表现正在以下几方面:
a)   体系网络拓扑疏散:物理位置疏散,涉及到2个控制中心、1个停车场,数十个车站。中央取各车站主干网通过双环网组成,主干网网络切换工夫正在50ms之内,进步网络的可靠性取可用性
b)   通信链路庞大多样:体系既有空中装备间的有线通信,也有车载装备取空中装备间的无线通讯,正在本体系中,车天无线支撑4G LTE取WLAN两种无线通讯皆支撑的形式。
c)   通信和谈多样化:支撑各行业的国际通信尺度规约,包孕铁路、电力、离散自动化、信息化体系等多种国际通信规约
 
全线主干网(双环网):
本体系主干网网络拓扑如下图所示,接纳双环网组成
图5全线主干网
 
 
网络互连架构:车天和空中装备间通信:
    本体系为支撑全自动无人驾驶,车上的信息皆需求落地,一辆车上约莫有1万个物理点需求周期性发送及时取报警信息。为支撑车天无线大数据量传输,本体系接纳4G LTE制式

图6车天和空中装备间通信
3. 数据架构和运用
1)        车辆、旌旗灯号、电力、环控、火警、视频监控、播送等二十多个专业子系统自动化装备接纳同一的数据库停止建模取监控,买通各装备间数据取信息孤岛,进步体系的自动化水平。
2)        接纳同一的调理工作站停止调理,进步运维的智能化水平取运营效力除上述平台性亮点功用中,本体系正在应用上有如下严重立异:
a)        支撑无人驾驶:
体系支撑全自动无人驾驶,体系梳理运营章程,新增41个运营调理场景,增添了车辆调理取搭客调理体系,同时,平台的可靠性、安全性、机能也大幅进步
 

图7无人驾驶
 
b)       智能联动:
因为各专业子系统间接纳了同一的数据库取调理工作站,买通了各子系统之间的数据取信息孤岛,进步了各子系统正在一般运营取非常工况下的各装备的自动化处置惩罚才能。

图8智能联动
 
 
c)        行车调理
本体系经由过程供应同一的调理工作站软件用于实现一切自动化装备的监控取维修,运输企图的体例、调理。大大进步了运营调理职员的运维效力。以下各图为各专业调理的界面示例:

图9行车调理
 
 

图10电力调理
 

图11情况调理
 

图12车辆调理
 

图13搭客调理
 
4. 平安及可靠性
正在功用平安上,本体系经由过程劳氏国际SIL2 平安认证,体系的可靠性、安全性、可用性、可维护性(RAMS)目标到达国际平安认证SIL2平安,知足对车辆、旌旗灯号装备的掌握要求

图14国际SIL2 平安认证
信息平安:根基已根据信息安全等保三级要求实行,离别从网络安全、主机平安、运用平安、数据平安、病毒防护等多方面停止加固,详细以下:
1)        网络安全:正在体系界限增添防火墙,同时有一套自力的网络管理体系,用于检测取审计体系网络状况。中心数据接纳加密传输
2)        病毒防护: 全系统布置了同一的防病毒软件
3)        运用平安:分权限掌握、用户名、暗码皆接纳加密存储,操纵日记取审
4)        主机平安:已封闭无用的背景效劳
三、下一步实行企图
1. 企图1
接纳云盘算架构革新体系:
为进步装备的利用率、削减装备投资、进步装备保护职员的效力、低落能耗、进步体系的可用性。体系将适配到基于私有云盘算的IT架构里。
2. 企图2
应用大数据手艺,实现更多的智能运维:
现在车辆、旌旗灯号、电力、环控、卖检票等地铁线路险些一切装备的工艺取装备状况数据皆已同一实现了采集取监控, 后续将正在发掘数据代价上加大力度。实现正在展望性保护取节能减排上的运用
四、项目立异点和实行结果
1. 项目先进性及立异点
1)        实现了地铁装备的全系统集成
体系接纳同一的软硬件平台实现了对自动化装备的全集成,包孕车辆、旌旗灯号、电力、环控、卖检票、视频监控、播送等二十多个专业自动化装备,个中关于车辆取旌旗灯号自动化装备的集成为海内首例   
2)        实现了同一的运维调理
供应一套调理软件,实现了企图、调理、监控、维修、培训等多业务功用的同一运维调理,行车、车辆、搭客、电力、环控、维修等中央取车辆调理职员接纳一套软件,大大进步了运维效力。个中搭客、车辆调理为海内首例
3)        支撑全自动无人驾驶
体系天梳理全自动无人驾驶的运营流程转变取自动化装备功用的联动,体系新增了41个全自动无人驾驶运营场景功用,支撑全自动无人驾驶,海内首例
4)        下牢靠取下安全性
为知足全自动无人驾驶安全性平安,体系经由过程了国际SIL2认证,海内首列大型综合监控类软件经由过程SIL2认证
5)        大容量及时数据库取人机调理工作站软件
大容量及时数据库,因为增添了车辆取旌旗灯号两大专业,个中单辆车辆监控物理点范围正在1万点阁下,体系现实支撑200万物理点以上的并发采集取接见。
2. 实行结果                                                            
本体系正在北京地铁燕房线上运用,已经由过程3个月试运行审核,现在已进入到正式载客运营阶段。体系的可靠性、安全性已获得充裕的考证,体系的功用经由多轮专家取运营职员的运用已趋完美,知足了全自动无人驾驶的要求。
同时,本体系也已应用到外洋,已运用到新加坡地铁汤申线全自动无人驾驶项目上。
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