電子導向快軌車輛 前向感知系統(tǒng)

Q/LB.□XXXXX-XXXX電子導向快軌車輛前向感知系統(tǒng)范圍本文件規(guī)定了電子導向快軌車輛前向感知系統(tǒng)的使用條件、系統(tǒng)組成、技術要求、檢驗方法、檢驗規(guī)則、軟件發(fā)布、標志、包裝、運輸和貯存。本文件適用于電子導向快軌車輛的前向感知系統(tǒng)的設計、制造和應用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(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/T4208—2017外殼防護等級（IP代碼）GB4824—2013工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）射頻設備騷擾特性限制和測量方法GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3—2016電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4—2018電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T17626.6—2017電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗GB/T17626.8—2006電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗GB/T17626.29—2006電磁兼容試驗和測量技術直流電源輸入端口電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗GB/T19520.12—2009電子設備機械結構482.6mm（19in）系列機械結構尺寸第3-101部分：插箱及其插件GB/T19520.17—2010電子設備機械結構482.6mm（19in）系列機械結構尺寸第3-105部分：1U高度機箱GB/T21563—2018軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗GB/T24338.4—2018軌道交通電磁兼容第3-2部分：機車車輛設備GB/T25119—2021軌道交通機車車輛電子裝置GB/T28808—2012軌道交通通信、信號和和處理系統(tǒng)控制和防護系統(tǒng)軟件GB/T28809—2012軌道交通通信、信號和處理系統(tǒng)信號用安全相關電子系統(tǒng)GB/T32347.1—2015軌道交通設備環(huán)境條件第1部分：機車車輛設備GB/T34590（所有部分）道路車輛功能安全GB/T34571軌道交通機車車輛布線規(guī)則IEC60825-1激光雷達安全標準產品的安全第1部分：設備分類、要求術語和定義下列術語和定義適用于本文件。障礙物obstacle不應該存在于車輛限界內的影響車輛運行的車輛、人員和其他物體。前向感知系統(tǒng)forwardperceptionsystem安裝于列車上，通過視覺、激光雷達、毫米波雷達、組合導航設備等感知設備，獲取列車前進方向的虛擬軌道，控制列車沿虛擬軌道安全運行并獲取車輛前方車輛限界內障礙物與本車的相對距離、方位和速度信息，根據實際應用需求提供安全距離聲光警示或其他干預措施的組合裝置，簡稱“系統(tǒng)”。縮略語下列縮略語適用于本文件。CAN：控制區(qū)域網絡（ControllerAreaNetwork）GMSL：千兆多媒體串行鏈路（GigabitMultimediaSerialLinks）MTBF：平均故障間隔時間（MeanTimeBetweenFailure）RTC：實時時鐘（RealTimeClock）TCMS：列車控制與管理系統(tǒng)（TrainControlManagementSystem）使用條件系統(tǒng)在以下條件中應能正常工作：環(huán)境溫度范圍為-25?℃～+45?℃，電子元器件周圍的空氣溫度可在-25?℃～+70?℃之間變化，短時（10min）可達85?℃；最濕月月平均最大相對濕度不大于95％（該月平均最低溫度為25?℃）；GB/T32347.1—2015中4.5～4.11規(guī)定的風、沙、雨、雪、霧、冰、雷以及其他化學、生物活性物、機械、污染物的侵蝕及污染；系統(tǒng)在進出隧道、夜間行駛、對向來車等場景下感知能力無明顯降低。系統(tǒng)組成系統(tǒng)按功能劃分為負責環(huán)境感知的各種傳感器和負責感知融合處理器，傳感器設備宜采用視覺傳感器、激光雷達、毫米波雷達、組合導航設備，系統(tǒng)構成如圖1所示。系統(tǒng)宜采用硬線信號與車輛控制電路連接。系統(tǒng)宜采用以太網與TCMS連接。電子導向快軌車輛前向感知系統(tǒng)構成示意圖技術要求一般要求工作電壓系統(tǒng)設備額定工作電壓應為DC24?V，電壓波動范圍應為DC22?V～DC28?V。電源電壓的變化應滿足GB/T25119—2021中5.1.1.1中的要求。當電源輸入中斷10?ms以內時，系統(tǒng)不應影響正常運行。系統(tǒng)可靠性傳感設備的壽命不應低于10年（激光雷達壽命要求不低于5年），單個傳感設備的MTBF應大于20000?h。電磁兼容要求設備應具有良好的電磁兼容性，其傳導騷擾發(fā)射、輻射騷擾發(fā)射、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻共?？箶_度、工頻磁場抗擾度均應符合GB4824輻射騷擾發(fā)以及GB/T17626中的相關規(guī)定。連接器要求系統(tǒng)設備所有電氣接口均應通過連接器連接，且連接器的插針采用冷壓方式。機械特性要求外形尺寸要求系統(tǒng)主機宜為1U標準機箱。機箱、插件箱和插件板外形尺寸設計應符合GB/T19520.12—2009、GB/T19520.17—2010的要求。產品外觀應完整，無破損、劃痕、變形和污染，零部件連接應緊固無松動。防護等級要求系統(tǒng)設備防護等級應滿足GB/T4208—2017標準要求。安裝在車廂內部的感知設備應達到IP20及以上，安裝在車廂外部的感知設備應達到IP65及以上，設備連接器應達到IP67及以上。地面設備應達到IP65以上，設備連接器應達到IP67及以上。振動沖擊要求系統(tǒng)應能承受車輛正常運行中的各種振動和沖擊。安裝要求系統(tǒng)主機安裝方式宜為標準機柜安裝，散熱方式宜為上下自然通風，上方宜預留至少50mm空間散熱。出線方式宜為前面板出線。感知設備安裝應采用安裝托架。接地保護要求系統(tǒng)所有電氣設備都應接地保護。緊固要求系統(tǒng)主機各緊固件及應采用不銹鋼材質。接口要求系統(tǒng)應支持CAN、以太網等對外通信接口，系統(tǒng)應支持GMSL接口。功能要求系統(tǒng)應通過視覺傳感器完成對車道線的感知識別。系統(tǒng)應通過雷達設備完成車輛運行線路電子地圖的構建。系統(tǒng)應通過雷達和組合導航設備完成電子線路的構建。系統(tǒng)在運行中應實現(xiàn)自車的精準定位并實現(xiàn)與電子地圖和電子線路的實時匹配。系統(tǒng)應根據識別到的車道線信息，結合自車位置信息來確定自車相對車道中心線的偏移信息。系統(tǒng)應可以根據環(huán)境感知結果對車輛行駛做出轉向指令，控制車輛運行。系統(tǒng)應可以感知前方障礙物信息，并作出主動避障決策。系統(tǒng)應具備自診斷功能，系統(tǒng)上電后進行自檢，包括但不限于：傳感器模塊，感知融合處理器。系統(tǒng)應設有實時時鐘（RTC），能自動與TCMS時鐘同步，至少每天校時一次，累計誤差1s以內。在系統(tǒng)掉電后可以持續(xù)累計運行20天以上，累計誤差3?s以內。系統(tǒng)主機應能對系統(tǒng)內部各傳感器設備進行校時，保持時間同步。系統(tǒng)的功能安全應滿足GB/T34590的要求。性能要求攝像頭應滿足以下性能指標：視頻分辨率：≥1080?P；幀率：≥25?fps；支持光照強度：0.01??lux檢測距離：≥350?m；水平方位角：滿足彎曲半徑≥250?m彎道工況下檢測能力的要求；垂直方位角：滿足盲區(qū)≤8?m檢測能力的要求；使用壽命：≥10年。激光雷達應滿足以下性能指標：激光等級：符合IEC60825-1中Class1人眼安全；檢測距離：≥300?m；檢測盲區(qū)：≤10?m（按照安裝在車輛司機操縱臺前方區(qū)域考慮）；水平方位角：滿足彎曲半徑≥25??m彎道工況下檢測能力的要求；垂直方位角：滿足盲區(qū)≤10?m檢測能力的要求；測距精度：≤5?cm；使用壽命：≥50000?h。毫米波雷達應滿足以下性能指標：測速范圍：-300?km/h～+300??km/h；測速精度：≤0.1?km/h；檢測距離：≥250?m；測距精度：≤1?m；發(fā)射頻率：≥77?GHz。組合導航設備應滿足以下性能指標：RTK水平定位精度：≤1?cm；RTK垂直定位精度：≤1?ppm；測速精度：

≤0.03?m/s；時鐘精度：≤20?ns。感知融合處理器應滿足以下性能指標：算力：≥32?TOPS；接口：GMSL接口≥2個，USB接口≥2個，HDMI接口≥1個；以太網口≥2個；供電：9?V～36?VDC；內存：≥32?G。檢驗方法低溫試驗按GB/T25119—2021中12.2.3的規(guī)定進行。高溫試驗按GB/T25119—2021中12.2.4的規(guī)定進行。交變濕熱試驗按GB/T25119—2021中12.2.5的規(guī)定進行。低溫存放試驗按GB/T25119—2021中12.2.14的規(guī)定進行。鹽霧試驗按GB/T25119—2021中12.2.10的規(guī)定進行。工作電壓試驗通過檢查產品手冊，驗證其工作電壓范圍滿足7.1的要求。傳導騷擾發(fā)射試驗按GB4824—2013的規(guī)定進行。輻射騷擾發(fā)射試驗按GB4824—2013的規(guī)定進行。靜電放電抗擾度試驗按GB/T17626.2—2018的規(guī)定進行。射頻電磁場輻射抗擾度試驗按GB/T17626.3—2016的規(guī)定進行。電快速脈沖群抗擾度試驗按GB/T17626.4—2018的規(guī)定進行。浪涌抗擾度試驗按GB/T17626.5—2019的規(guī)定進行。射頻共?？箶_度試驗按GB/T17626.6—2017的規(guī)定進行。工頻磁場抗擾度試驗按GB/T17626.8—2006的規(guī)定進行。外觀檢查按GB/T25119—2021中12.2.1的規(guī)定進行。防護等級試驗按GB/T4208—2017的規(guī)定進行。沖擊和振動試驗按GB/T21563—2018的規(guī)定進行。接口檢查通過以太網抓包工具捕獲到系統(tǒng)的以太網通信數(shù)據，經過數(shù)據分析，確定數(shù)據的正確性。通過CAN分析儀捕獲系統(tǒng)的CAN通信數(shù)據，經過數(shù)據分析，確定數(shù)據的正確性。通過GMSL接口獲取視頻流數(shù)據，通過顯示器顯示捕獲到的視頻數(shù)據，確定其正確性。功能檢查系統(tǒng)按附錄A功進行能檢查。性能檢查通過檢查系統(tǒng)各設備的產品手冊，驗證其性能指標是否符合7.5中對各設備對性能要求。檢驗規(guī)則出廠檢驗出廠檢驗應逐臺進行，檢驗合格后應出具產品合格證。用戶和制造商協(xié)商一致后，方可在交付的產品中按合同規(guī)定抽樣進行出廠檢驗。在出廠檢驗過程中，若任意一項不合格，均判該產品不合格。首次裝車使用時宜按照8.20進行全面功能測試檢驗。型式檢驗檢驗樣品在出廠檢驗的合格品中抽取。型式檢驗全部項目應在同一批次抽樣的樣品上進行，試驗項目全部合格時，該產品合格；若發(fā)現(xiàn)任意一項不合格，則該產品不合格。在下列情況下應進行型式檢驗：新產品定型時；產品結構、材料、生產工藝有重大改變，可能影響其性能及行車安全時；停產2年以上再生產時；已定型產品轉廠生產時；連續(xù)生產5年時。設備出廠檢驗和型式檢驗項目試驗檢驗分為型式檢驗和出廠檢驗，檢驗項目應符合表1規(guī)定。設備型式檢驗和出廠檢驗項目序號檢驗項目檢驗分類技術要求對應條款檢驗方法對應條款型式檢驗出廠檢驗低溫試驗√―58.1高溫試驗√―58.2交變濕熱試驗√―58.3低溫存放試驗√―58.4鹽霧試驗√―58.5工作電壓試驗√―7.1.18.6電磁兼容試驗√―7.1.38.7、8.8、8.9、8.10、8.11、8.12、8.13、8.14外觀檢查√√7.2.18.15防護等級試驗√―7.2.28.16沖擊和振動試驗√―7.2.38.17接口檢查√√7.38.18功能試驗√√7.48.19性能試驗√√7.58.20標有“√”的為強制性試驗。標有“―”的不做要求。軟件發(fā)布出廠軟件應提供軟件的版本號和版本說明，版本號應能通過專用工具查詢。標志、包裝、運輸和貯存標志生產廠家的廠名、產品圖號、名稱、物料編碼等標志應處于產品非工作面明顯位置，字跡清楚，應標明出廠編號或代碼及出廠日期。標志銘牌字跡應清晰、易讀、不易磨損。包裝產品檢驗合格后，其裝飾表面應用可剝性保護膜進行有效的防護保護，以防止碰磕劃傷及污染表面；產品的包裝應確保在裝卸和運輸過程中不損傷產品。產品出廠時，包裝箱內應附有產品合格證、使用維護說明書等技術文件，并封存在塑料袋內。每種規(guī)格的產品單獨包裝，每個包裝箱應在明顯位置標明制造商的名稱，合格證上應標明產品名稱、編號、規(guī)格、數(shù)量及出廠日期。所使用的包裝物品應為可回收利用的材料。運輸和貯存產品運輸過程中，應防止劇烈震動、擠壓、雨淋和化學物品的浸蝕，要輕拿、輕放，碼放整齊。貯存地點應整潔、通風干燥、無腐蝕性介質。

（規(guī)范性）

功能檢查前向感知系統(tǒng)功能檢查如下表：前向感知系統(tǒng)功能檢查表序號檢查項點對應要求前置條件預期結果1車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時間為白天測試天氣為晴天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線2車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于彎道前50m處車道線清晰無遮擋測試時間為白天測試天氣為晴天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線3車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時間為夜晚測試天氣為晴天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線4車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線5車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于直道200m處車道線清晰無遮擋測試時間為夜晚測試天氣為雨天輔助試驗車置于試驗車對象且遠光燈開啟1.觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線6車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于直道200m處車道線部分遮擋測試時間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線7車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于隧道入口處車道線部分遮擋測試時間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線8車道線識別7.4.1在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境將試驗車停放于隧道出口處車道線部分遮擋測試時間為夜晚測試天氣為雨天觀察試驗車上位機，前向感知系統(tǒng)準確識別出直道車道線9電子地圖構建7.4.2在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗車在試驗線路上運行查看感知融合處理器內保存的pcd文件行駛線路的地圖被清晰的構建出來10電子線路生成7.4.3在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗車在試驗線路上運行要求司機盡可能將車輛駕駛在道路中間。查看感知融合處理器內保存的pcd文件電子線路被清晰的構建出來11自車定位7.4.4在試驗車上搭建前向感知系統(tǒng)環(huán)境駕駛試驗車在試驗線路上運行查看感知融合處理器內保存的pcd文件觀察車輛定位位置