2023城市轨道交通虚拟灵活编组技术白皮书-BCIIRT_45页_8mb

城市轨道交通虚拟灵活编组技术白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由轨道交通运行控制系统国家工程研究中心与北京协同创新轨道交通研究院有限公司联合发布，旨在为城市轨道交通建设、设计、运营等相关方提供决策依据和技术参考。白皮书围绕虚拟灵活编组技术展开，系统介绍了其基本概念、构成、特征、运行场景、关键技术、性能指标及典型应用场景，并提出了北京轨道交通实施虚拟灵活编组的路线图。

主要观点

1. 虚拟灵活编组的基本概念

• 虚拟灵活编组是一种通过无线通信与自动控制技术，将多列列车以小间距联挂并协同运行的方式，实现列车编组的在线调整。
• 与机械联挂不同，虚拟联挂不依赖物理连接装置，允许列车在任意位置、任意速度下进行重联/摘解，提高了运行灵活性。
• 虚拟灵活编组列车被视为一列车进行管控，包括车次号、进路控制、安全防护、站台作业同步等。

2. 虚拟灵活编组的运行场景

• 包括独立运行、接近和重联、编组运行、摘解和分离等场景。
• 在运行过程中，列车单元可根据需求动态调整，实现灵活的运力投放。

3. 虚拟灵活编组的主要优势

• 重联/摘解效率高：无需停车、减速或机械连接，提升运营效率。
• 对乘客无感：不影响乘车体验，提升服务质量。
• 跨类型列车兼容：可实现不同车型、客货列车的联挂运行，增强线路利用率。
• 适应性强：适用于潮汐客流、多交路运行、突发客流等复杂场景。

4. 关键技术分析

• 基于时空间隔的协同安全防护：通过考虑列车的时空轨迹，确保列车单元之间安全追踪，尤其适用于小间距运行。
• 协同自动驾驶和运行控制：实现列车单元之间的同步控制，包括站间运行、站台作业、折返等。
• 动态接近和重联控制：实现列车在运行过程中快速联挂或分离，提升运行效率。

关键信息总结

1. 技术原理

• 虚拟灵活编组依赖无线通信与自动控制技术，实现列车单元之间的信息交互与协同控制。
• 列车单元具有独立运行能力，可切换为固定编组或虚拟编组模式。
• 安全防护方法由基于时空间隔和基于制动率协同配置两部分组成，确保安全性和效率。

2. 性能指标

• 安全性：所有列车（包括虚拟灵活编组列车）应达到SIL4级安全等级。
• 站台作业同步性：
  • 进站停车时间差 ≤ 4秒；
  • 出站发车时间差 ≤ 1秒；
  • 开/关门时间差 ≤ 1秒。
• 列车单元间距：
  • 站台停车时需满足车门与站台门对齐要求；
  • 区间运行时，列车单元间距应介于最小安全间距与最大线路通过能力之间。

3. 应用场景

• 多交路运行：适用于客流空间分布不均衡的线路，实现不同交路下的灵活编组。
• 跨线运行：适用于多线路交汇或支线运营场景，提升线路利用率。
• 潮汐客流：适用于上下行客流不均衡的情况，动态调整编组以匹配需求。
• 高平峰转换运行：适用于客流时间分布不均衡的线路，实现运力随时间变化的动态匹配。
• 突发大客流：可在局部区段通过虚拟编组快速提升运力，缓解客流压力。
• 客货混运：实现客运与货运列车的协同运行，提高线路资源利用率。

4. 实施路线

• 燕房线、大兴机场线：已实现全自动运行（FAO）和机械灵活编组。
• 11号线：完成虚拟灵活编组关键技术突破与示范验证。
• 19号线：实现虚拟与机械灵活编组方式的融合与工程化应用。
• M101线：进一步完善虚拟灵活编组能力，推动其在城市轨道交通中的推广应用。

结语

虚拟灵活编组技术作为城市轨道交通运行组织方式的重要创新，具有显著的效率提升、资源优化、绿色低碳等优势，是未来城轨网络化、智能化发展的重要支撑。尽管技术实现难度较大，但其发展潜力巨大，有望成为城轨系统实现“运力-运量精准匹配”的关键手段。

本白皮书旨在为行业提供技术参考与研究方向，推动虚拟灵活编组技术的进一步研究、应用与推广。