TSAITA 004-2023 盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化分級(jí)

4.1劃分依據(jù)……4.2等級(jí)劃分….…...5.1自動(dòng)化程度判定要素……….....…….……5.4任務(wù)執(zhí)行…5.5安全監(jiān)管….5.6人工介入…5.7等級(jí)描述…..….....5.8技術(shù)條件….........….6.1應(yīng)用范圍限制….....……...........…本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由上海市人工智能技術(shù)協(xié)會(huì)提出。本文件由上海市人工智能技術(shù)協(xié)會(huì)歸口。本文件起草單位：上海隧道工程有限公司、上海大學(xué)、上海城建隧道裝備有限公司、上海地鐵盾構(gòu)設(shè)備工程有限公司、同濟(jì)大學(xué)、上海申通地鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司、上海城投公路投資(集團(tuán))有限公司、上海申鐵投資有限公司、上海人工智能研究院有限公司、上海智越領(lǐng)航科技有限公司。本文件首批執(zhí)行單位：上海隧道工程有限公司、上海大學(xué)、上海城建隧道裝備有限公司、上海地鐵盾構(gòu)設(shè)備工程有限公司、同濟(jì)大學(xué)、上海申通地鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司、上海城投公路投資(集團(tuán))有限公司、上海申鐵投資有限公司、上海人工智能研究院有限公司、上海智越領(lǐng)航科技有限公司。本文件主要起草人：吳惠明、裴烈烽、胡珉、趙劍、李章林、李剛、翟一欣、張恒、畢欣、王秀志、劉艷濱、杜峰、王資凱、徐鎮(zhèn)江、朱靈圣、陳剛、吳兆宇、陳傳林、鄭潔、秦元、朱葉艇、王延年、唐子淇。盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化指盾構(gòu)機(jī)通過(guò)感知、評(píng)價(jià)和自主決策等一系列手段，自動(dòng)執(zhí)行巖土開(kāi)挖、盾構(gòu)掘進(jìn)、同步注漿和盾尾油脂壓注等作業(yè)環(huán)節(jié)，在確保工程安全的情況下完成隧道軸線控制和地面沉降盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的能級(jí)提升。駛自動(dòng)化等級(jí)特征表。盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化分級(jí)本文件規(guī)定了盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化劃分要素、等級(jí)劃分和實(shí)施要求。本文件適用于各類(lèi)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的駕駛自動(dòng)化等級(jí)劃分，不涉及管片拼裝和渣土運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(duì)應(yīng)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/T34354-2017全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)術(shù)語(yǔ)和商業(yè)規(guī)格GB/T34651-2017全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)—土壓平衡盾構(gòu)機(jī)GB/T35019-2018全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)—泥水平衡盾構(gòu)機(jī)GB/T50446-2017盾構(gòu)法隧道施工及驗(yàn)收規(guī)范GB/T51438-2021盾構(gòu)隧道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T34354-2017界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。在鋼殼體保護(hù)下完成隧道掘進(jìn)、出渣、管片拼裝等作業(yè)，由主機(jī)和后配套設(shè)備組成的全斷面推進(jìn)式隧道施工機(jī)械設(shè)備，也稱(chēng)盾構(gòu)。根據(jù)開(kāi)挖面的穩(wěn)定方式，分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)、敞開(kāi)式盾構(gòu)和氣壓平衡式盾構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化Shieldmachin盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中通過(guò)感知評(píng)估自主規(guī)劃掘進(jìn)策略，自動(dòng)完成巖土挖排、盾構(gòu)掘進(jìn)、姿態(tài)糾偏、同步注漿和盾尾油脂壓注、渣土改良等作業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道軸線、地面沉降和工程安全的有效控制。盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化作業(yè)之一，指盾構(gòu)機(jī)根據(jù)規(guī)劃的路徑前行，推進(jìn)油缸自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，通過(guò)位置移動(dòng)和姿態(tài)校正，滿足隧道工程軸線設(shè)計(jì)要求。盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化作業(yè)之一，指通過(guò)刀盤(pán)切削前方的巖石或土體、保持切削面的平衡和將渣土排盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化作業(yè)之一，指盾構(gòu)機(jī)根據(jù)決策階段設(shè)定位置和姿態(tài)控制目標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)各區(qū)域推進(jìn)壓力或千斤頂推進(jìn)壓力等姿態(tài)控制裝置糾偏，使得盾構(gòu)機(jī)按照規(guī)劃路徑前進(jìn)。4駕駛自動(dòng)化劃分原則盾構(gòu)駕駛自動(dòng)化等級(jí)依據(jù)5.1的自動(dòng)化程度判定要素及其等級(jí)組合進(jìn)行劃分。a)自動(dòng)化等級(jí)0級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)L0;b)自動(dòng)化等級(jí)1級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)L1;c)自動(dòng)化等級(jí)2級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)L2;d)自動(dòng)化等級(jí)3級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)L3;e)自動(dòng)化等級(jí)4級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)L4。5駕駛自動(dòng)化劃分要素5.1自動(dòng)化程度判定要素c)任務(wù)執(zhí)行；d)安全監(jiān)管；e)人工介入。5.2情境限制5.2.2情境限制分為三個(gè)等級(jí)(R1-R3),情境限制等級(jí)宜參照表1執(zhí)行。表1情境限制等級(jí)表常規(guī)工程情境常規(guī)和已知特殊工程情境注1:常規(guī)工程情境是指隧道工程設(shè)計(jì)時(shí)已確認(rèn)不屬5.3.1根據(jù)盾構(gòu)自主駕駛系統(tǒng)是否能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求、實(shí)際環(huán)境感知和盾構(gòu)特性進(jìn)行核心控制目標(biāo)規(guī)5.3.2自主決策分為四個(gè)等級(jí)(DO-D3),自主決策等級(jí)宜參照表2執(zhí)行。系統(tǒng)決策為輔人工決策為輔表2自主決策等級(jí)表(續(xù))注3:D1等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，完成自主決策環(huán)注4:D2等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，完注5:D3等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化注6:自主決策率按照盾構(gòu)掘進(jìn)目標(biāo)設(shè)定時(shí)的自主決策環(huán)數(shù)占5.4任務(wù)執(zhí)行5.4.1根據(jù)盾構(gòu)是否具備持續(xù)執(zhí)行駕駛自動(dòng)化任務(wù)、確保隧道軸線控制、地面沉降控制和隧道密封控制5.4.2任務(wù)執(zhí)行分為三個(gè)等級(jí)(TO-T2),任務(wù)執(zhí)行等級(jí)宜參照表3執(zhí)行。表3任務(wù)執(zhí)行等級(jí)表無(wú)斷續(xù)完成任務(wù)注2:TO等級(jí)是指未采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)或者采于5次。注3:T1等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，每百米注4:T2等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，每百米注5:中斷次數(shù)是指自動(dòng)掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換為人工模式的次數(shù)，每切換5.5.1根據(jù)盾構(gòu)是否具備對(duì)盾構(gòu)本體、環(huán)境和隧道實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)和安全性評(píng)價(jià)、并在出現(xiàn)危5.5.2安全監(jiān)管分為三個(gè)等級(jí)(S0-S2),安全監(jiān)管等級(jí)宜參無(wú)自動(dòng)安全評(píng)估和警示自動(dòng)安全評(píng)估、警示和最小風(fēng)險(xiǎn)策略執(zhí)行5.6.2人工介入程度分為四個(gè)等級(jí)(MO-M3),人工介入等級(jí)宜參照表5執(zhí)行。間歇發(fā)生人工介入極少發(fā)生人工介入表5人工介入等級(jí)表(續(xù))注2:MO等級(jí)是指未采用自主駕駛系統(tǒng)或使用駕駛系統(tǒng)但駕駛自動(dòng)化率小于等于50%。注3:M1等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，駕駛自動(dòng)化率大于注3:M2等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)，駕駛自動(dòng)化率大于注4:M3等級(jí)是指采用盾構(gòu)機(jī)駕駛自動(dòng)化系注5:駕駛自動(dòng)化率按照自動(dòng)駕駛環(huán)數(shù)除以5.7等級(jí)描述5.7.1L0級(jí)駕駛自動(dòng)化人工駕駛。所有工程情境下，盾構(gòu)掘進(jìn)主要任務(wù)的決策和執(zhí)行由人完成。盾構(gòu)機(jī)具備基礎(chǔ)的執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中目標(biāo)的探測(cè)與響應(yīng)能力，但不具備感知盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)的能力。5.7.2L1級(jí)駕駛自動(dòng)化輔助駕駛。所有工程情境下，盾構(gòu)掘進(jìn)主要任務(wù)的決策由人完成。盾構(gòu)機(jī)具備執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中目標(biāo)的探測(cè)與響應(yīng)能力，能夠感知盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)，并具備實(shí)時(shí)報(bào)警、提出建議的交互能力。5.7.3L2級(jí)駕駛自動(dòng)化有條件自動(dòng)駕駛。在常規(guī)工程情境下，盾構(gòu)掘進(jìn)所有任務(wù)由盾構(gòu)機(jī)決策并通過(guò)持續(xù)作業(yè)完成，盾構(gòu)機(jī)具備執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中目標(biāo)的最小風(fēng)險(xiǎn)策略。當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)時(shí)，需要人工介入操作。5.7.4L3級(jí)駕駛自動(dòng)化高度自動(dòng)駕駛。常規(guī)和已知特殊工程情境下，盾構(gòu)掘進(jìn)所有任務(wù)由盾構(gòu)機(jī)決策并通過(guò)持續(xù)作業(yè)完成，盾構(gòu)機(jī)具備執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中目標(biāo)的最小風(fēng)險(xiǎn)策略，并具備自主處置能力。當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)時(shí)，需要人工介入操作。5.7.5L4級(jí)駕駛自動(dòng)化完全自動(dòng)駕駛。所有工程情境下，盾構(gòu)掘進(jìn)所有任務(wù)的決策由盾構(gòu)機(jī)完成，盾構(gòu)機(jī)具備執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中目標(biāo)的最小風(fēng)險(xiǎn)策略，并具備自適應(yīng)處置能力。無(wú)需人工介入操作。5.8技術(shù)條件駕駛自動(dòng)化等級(jí)劃分的技術(shù)條件應(yīng)符合表A.1的規(guī)定。5.8.1L0級(jí)自動(dòng)駕駛?cè)斯た刂啤?.8.2L1級(jí)自動(dòng)駕駛a)自主決策等級(jí)達(dá)到D1級(jí)；b)任務(wù)執(zhí)行等級(jí)達(dá)到T1級(jí)；c)安全監(jiān)管等級(jí)達(dá)到S1級(jí)。5.8.3L2級(jí)自動(dòng)駕駛a)情境限制等級(jí)達(dá)到R1級(jí)；b)自主決策等級(jí)達(dá)到D2級(jí)；c)任務(wù)執(zhí)行等級(jí)達(dá)到T1級(jí)；d)安全監(jiān)管等級(jí)達(dá)到S2級(jí)；e)人工介入等級(jí)達(dá)到M1級(jí)。a)情境限制等級(jí)達(dá)到R2級(jí)；b)自主決策等級(jí)達(dá)到D2級(jí)；c)任務(wù)執(zhí)行等級(jí)達(dá)到T2級(jí)；d)安全監(jiān)管等級(jí)達(dá)到S2級(jí)；5.8.5L4級(jí)自動(dòng)駕駛a)情境限制等級(jí)達(dá)到R3級(jí)；b)自主決策等級(jí)達(dá)到D3級(jí)；c)任務(wù)執(zhí)行等級(jí)達(dá)到T2級(jí)；e)人工介入等級(jí)達(dá)到M3級(jí)。6駕駛自動(dòng)化實(shí)施要求6.1應(yīng)用范圍限制b)駕駛自動(dòng)化控制系統(tǒng)允許使用的工程情境。應(yīng)依據(jù)盾構(gòu)駕駛自動(dòng)化正常運(yùn)行的技術(shù)要求，評(píng)估盾構(gòu)駕駛自動(dòng)化控制系統(tǒng)和盾構(gòu)機(jī)連接后各個(gè)要素的等級(jí)程度，依據(jù)表A.1確定盾構(gòu)駕駛自動(dòng)化所能達(dá)到的最高等級(jí)，并依據(jù)表A.2確定允許的應(yīng)用當(dāng)盾構(gòu)駕駛自動(dòng)化控制系統(tǒng)與盾構(gòu)機(jī)連接時(shí)，除了就6.1條核對(duì)以外，應(yīng)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能、信息和a)盾構(gòu)機(jī)本體數(shù)據(jù)采集單元能提供駕駛自動(dòng)化控制系統(tǒng)所需要的信息，參數(shù)、格式、采樣頻率、b)盾構(gòu)機(jī)本體執(zhí)行單元能執(zhí)行駕駛控制系統(tǒng)指令，其準(zhǔn)