BCIIRT：2023城市轨道交通虚拟灵活编组技术白皮书

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

《城市轨道交通虚拟灵活编组技术》白皮书由轨道交通运行控制系统国家工程研究中心和北京协同创新轨道交通研究院有限公司联合发布，旨在为轨道交通建设、设计和运营提供决策依据和技术指导。白皮书系统阐述了虚拟灵活编组的基本概念、构成、特征、运行场景、关键技术、性能指标要求及主要优势，并提出了在城市轨道交通中适用的典型应用场景和北京地区的实施路线。

主要观点

• 虚拟灵活编组是一种不依赖机械连接，通过无线通信和自动控制技术实现列车单元间动态联挂的新型列车运行组织方式。
• 与传统固定编组相比，虚拟灵活编组具有更高的灵活性和效率，能够根据客流变化动态调整编组方式，实现运力-运量精准匹配。
• 该技术通过基于时空间隔的协同安全防护、协同自动驾驶和运行控制、动态接近和重联控制等关键技术，确保列车运行的安全性和效率。
• 虚拟灵活编组在站台作业同步性、列车单元间距控制、重联/摘解过程等方面具有显著优势，包括减少乘客无感、提升运营效率、降低能耗和运营成本等。
• 与机械灵活编组相比，虚拟灵活编组对列车类型、速度、地点等限制更少，更适用于跨线、客货混运、潮汐客流等复杂场景。

关键信息

1. 虚拟灵活编组定义

• 虚拟灵活编组列车：由多个具备独立运行能力的列车单元（TU）通过无线通信和自动控制技术动态联挂，形成一列虚拟编组列车（VFTF），共同承担同一输送任务。

2. 列车单元角色

• 领头列车单元（LU）：位于编组列车最前方。
• 跟随列车单元（FU）：位于编组列车后方，需与领头车保持同步控制。

3. 虚拟灵活编组关键技术

• 基于时空间隔的协同安全防护：通过动态计算列车单元间的安全间隔，实现小间距追踪，确保运行安全。
• 协同自动驾驶和运行控制：实现列车单元在站间运行和站台作业的同步控制。
• 动态接近和重联控制：通过无线通信实现快速重联/摘解，提升列车编组调整效率。

4. 基本性能指标要求

• 站台作业同步性：列车单元进站停车时间差 ≤ 4s，出站发车时间差 ≤ 1s，开/关门时间差 ≤ 1s。
• 列车单元间距控制：在站台停车时，需满足车门与站台门对齐要求；在区间运行时，间距需介于安全防护要求的最小值与线路通过能力要求的最大值之间。
• 安全等级：需达到SIL4级，确保运行安全。

5. 主要优势

• 重联/摘解效率高：无需机械连接，重联/摘解过程时间短，对运营影响小。
• 对乘客无感：不影响乘坐体验，无需清客。
• 跨类型列车兼容性：支持客货列车、不同车型等跨类型列车的重联运行。
• 资源利用率高：提升车辆和线路资源的利用率，实现绿色低碳运营。

典型应用场景

1. 多交路灵活编组运行：适用于客流空间分布不均的线路，通过虚拟灵活编组实现大小交路的动态调整。
2. 跨线灵活编组运行：适用于Y型、H型等复杂线路结构，提高线路利用率和运行效率。
3. 潮汐客流下的灵活编组运行：适用于上下行客流波动较大的线路，通过虚拟灵活编组快速调整运力。
4. 高平峰灵活编组运行：通过动态调整编组方式，实现高峰与平峰期的运力精准匹配。
5. 局地突发大客流：通过动态重联快速提升局部运力，应对突发客流需求。
6. 客货混运：支持客运与货运列车的混合运行，提高轨道线路资源的综合利用率。

北京轨道交通实施路线

1. 虚拟灵活编组关键技术突破：在北京地铁11号线实现理论与技术的突破，并进行示范验证。
2. 灵活编组方式融合：在北京地铁19号线实现虚拟灵活编组与全自动机械灵活编组的融合，完成工程化应用。
3. 虚拟灵活编组推广应用：在北京地铁M101线进一步完善虚拟灵活编组能力，推动其在更复杂运营环境下的应用，为智能全自动运行（iFAO）系统发展奠定基础。

结语

虚拟灵活编组作为轨道交通的重要发展方向，具有更高的灵活性、效率和安全性，能够有效缓解客流时空分布不均带来的运营压力，提升资源利用率和乘客服务质量。白皮书旨在推动行业对虚拟灵活编组技术的进一步研究与应用，促进我国轨道交通在绿色低碳、智能高效方面的发展。