白艷琴（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

隨著地鐵工程的不斷發(fā)展，為滿足軌道交通的發(fā)展規(guī)劃、客流需求、及系統(tǒng)的更新?lián)Q代等，信號(hào)系統(tǒng)改造工程項(xiàng)目日益增多。信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)安全級(jí)別較高的系統(tǒng)，對(duì)于改造工程而言，需要考慮對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響，任何細(xì)小的故障都有可能給運(yùn)營(yíng)帶來(lái)影響，為保證工程的順利實(shí)施，系統(tǒng)的改造方案、倒接過(guò)渡方案已經(jīng)成為改造項(xiàng)目實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文針對(duì)北京地鐵改造工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和難點(diǎn)，提出信號(hào)系統(tǒng)改造工程的設(shè)計(jì)實(shí)施方案及倒接過(guò)渡思路。

白艷琴，女,畢業(yè)于蘭州交通大學(xué),工程師。研究方向地鐵信號(hào)，參與北京地鐵改造項(xiàng)目。

1 北京地鐵八通線加裝屏蔽門工程

八通線既有信號(hào)系統(tǒng)未預(yù)留與屏蔽門的接口條件，在加裝屏蔽門的改造過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)屏蔽門、列車門與信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)及聯(lián)鎖，需要加裝屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制子系統(tǒng)，并對(duì)既有信號(hào)系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)、調(diào)度集中子系統(tǒng)等）的硬件進(jìn)行改造，軟件進(jìn)行升級(jí)。

1.1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

北京地鐵八通線開通運(yùn)營(yíng)近10年，其信號(hào)系統(tǒng)制式采用速度階梯式固定閉塞ATC系統(tǒng)，包括調(diào)度集中（CTC）子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）子系統(tǒng)及列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）子系統(tǒng)。該ATC信號(hào)系統(tǒng)以軌道電路檢測(cè)列車位置和列車間距，ATP根據(jù)每個(gè)閉塞分區(qū)的限速指令，監(jiān)控列車的速度。

由于既有信號(hào)車載系統(tǒng)沒(méi)有A TO功能，加裝屏蔽門后，需要通過(guò)加裝屏蔽門聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)與車輛的接口，進(jìn)行列車進(jìn)站停穩(wěn)、停準(zhǔn)的判斷，從而實(shí)現(xiàn)屏蔽門、列車門與信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)及聯(lián)鎖功能。

1.2 設(shè)計(jì)思路

加裝屏蔽門后，為保證乘客安全，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠根據(jù)屏蔽門的開/關(guān)狀態(tài)，控制出站信號(hào)機(jī)的關(guān)閉/開放，并驅(qū)動(dòng)地面ATP軌道電路編、發(fā)碼的變化。

1）列車進(jìn)站停穩(wěn)、停準(zhǔn)后，司機(jī)按下開門命令，屏蔽門正常打開時(shí)，關(guān)閉出站信號(hào)機(jī)；驅(qū)動(dòng)站臺(tái)區(qū)段的地面ATP軌道電路發(fā)0/0速度碼。

2）司機(jī)按下關(guān)門命令，屏蔽門正常關(guān)閉后，開放出站信號(hào)機(jī)；同時(shí)驅(qū)動(dòng)站臺(tái)區(qū)段的地面ATP軌道電路發(fā)正常速度碼。

3）屏蔽門非正常打開時(shí)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)、出站信號(hào)機(jī)；并驅(qū)動(dòng)站臺(tái)區(qū)段、一接近區(qū)段、一離去區(qū)段的地面ATP軌道電路均發(fā)0/0速度碼。

4）屏蔽門旁路后，接收屏蔽門旁路信息，條件滿足后，開放出站信號(hào)機(jī)；站臺(tái)區(qū)段地面A TP軌道電路發(fā)正常速度碼。

1.3 接口原理

為保證正常運(yùn)營(yíng)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與屏蔽門的接口，通過(guò)在新增的屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)集成，既有信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備、組合等的布置及連接關(guān)系不進(jìn)行改動(dòng)。原理示意圖如圖1所示。

1.4 室內(nèi)聯(lián)鎖軟件過(guò)渡倒接方案

本工程既有信號(hào)系統(tǒng)的改造主要涉及到室內(nèi)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的升級(jí)過(guò)渡。為保證不影響正常運(yùn)營(yíng)，工程在實(shí)施過(guò)程中，需要對(duì)軟件進(jìn)行充分的聯(lián)鎖試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。對(duì)于系統(tǒng)軟件的升級(jí)改造，采取在夜間停運(yùn)期間進(jìn)行新、舊系統(tǒng)軟件的一次性倒接，實(shí)現(xiàn)升級(jí)開通。

2 北京城鐵13號(hào)線加站工程

城鐵13號(hào)線隨著線路沿線土地的開發(fā)利用，客流穩(wěn)步增加，為緩解既有車站的客流壓力，將其中預(yù)留車站付諸實(shí)施。

2.1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

新增建材城東站位于霍營(yíng)站和立水橋站區(qū)間，與回龍觀車輛段有聯(lián)絡(luò)線，為有道岔車站，包含3組道岔。新加車站后，需要拆除既有站聯(lián)、場(chǎng)聯(lián)關(guān)系，重新建立新的站聯(lián)、場(chǎng)聯(lián)關(guān)系；室外軌旁設(shè)備需要重新劃分管轄范圍；需對(duì)既有相鄰車站、相鄰車輛段、控制中心、維修車間等的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造；需要對(duì)相關(guān)專業(yè)的接口進(jìn)行更新升級(jí)。新增車站平面示意圖如圖2所示。

2.2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)新增車站站址，對(duì)新增車站及相關(guān)區(qū)間重新進(jìn)行牽引計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，調(diào)整區(qū)間分界點(diǎn)位置，確定新增車站的管轄范圍，調(diào)整與新增車站相鄰的既有車站的管轄范圍。

設(shè)計(jì)時(shí)，原則上為不影響正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)新增車站管轄范圍內(nèi)的軌旁設(shè)備進(jìn)行新設(shè)，對(duì)于室外轉(zhuǎn)轍機(jī)、牽引計(jì)算后不需要改移的信號(hào)機(jī)、軌道電路等設(shè)備考慮利舊。

2.3 軌旁利舊設(shè)備的過(guò)渡倒接方案

對(duì)于室外利舊設(shè)備（如轉(zhuǎn)轍機(jī)等），白天運(yùn)營(yíng)時(shí)連接至既有管轄車站，夜間調(diào)試時(shí)需要倒接至新設(shè)管轄車站。

調(diào)試過(guò)渡期間，可通過(guò)由新建車站向既有相鄰車站信號(hào)繼電器室敷設(shè)倒接電纜；在既有車站信號(hào)繼電器室分線盤處設(shè)置倒接開關(guān)；白天運(yùn)營(yíng)時(shí)，室外利舊的設(shè)備連接至既有管轄車站的分線盤；夜間調(diào)試時(shí)，由倒接開關(guān)倒接至新設(shè)車站信號(hào)繼電器室的分線盤，與新設(shè)車站室內(nèi)設(shè)備連接，進(jìn)行調(diào)試。倒接示意圖如圖3所示。

倒接開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)考慮由繼電器控制電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。作為信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的一部分，倒接繼電器安全等級(jí)應(yīng)達(dá)到SIL4級(jí)。倒接原理示意圖如圖4所示。

調(diào)試完成后，敷設(shè)室外利舊設(shè)備至新增車站信號(hào)繼電器室的電纜，實(shí)現(xiàn)新、舊設(shè)備的一次性倒接開通。

3 北京地鐵一號(hào)線改造工程

3.1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

北京地鐵一號(hào)線改造工程是繼北京地鐵環(huán)線改造以來(lái)第二條全線信號(hào)系統(tǒng)更新改造的線路。一號(hào)線西段1965年動(dòng)工，1974年開通；90年代初進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)英國(guó)西屋公司的無(wú)絕緣軌道電路，1994年地面設(shè)備投入使用，1996年完成技術(shù)改造；其延伸線（復(fù)興門—四惠站）1999年通車運(yùn)營(yíng)。

由于本次改造為信號(hào)系統(tǒng)的更新改造，相關(guān)專業(yè)僅僅為配合改造，信號(hào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅需要跟相關(guān)專業(yè)討論接口的解決方案（如調(diào)試過(guò)程中兩套設(shè)備都要運(yùn)行，新系統(tǒng)設(shè)備的供電問(wèn)題、土建結(jié)構(gòu)加固、車載設(shè)備安裝倒接等問(wèn)題），還需要考慮綜合管線等相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

一號(hào)線由于建設(shè)年代較早，各車站的信號(hào)設(shè)備室、行車綜合控制室等設(shè)備用房面積緊張，需考慮新設(shè)系統(tǒng)設(shè)備的擺放位置及新系統(tǒng)設(shè)備的最終就位方案。

由于是既有線改造，新設(shè)備施工安裝難度大，主要工作必須在夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行，有效的工程實(shí)施時(shí)間短，工期長(zhǎng)。

3.2 設(shè)計(jì)思路

一號(hào)線是北京運(yùn)營(yíng)壓力較大的一條地鐵線路，為不影響列車的正常運(yùn)營(yíng)，業(yè)主對(duì)改造工程的改造方案、過(guò)渡設(shè)備的要求也越來(lái)越高。

由于系統(tǒng)設(shè)備全部更新，實(shí)施過(guò)程中需分別考慮室內(nèi)設(shè)備、軌旁設(shè)備、車載設(shè)備的倒接過(guò)渡方案。

在過(guò)渡過(guò)程中，新、舊室內(nèi)設(shè)備、軌旁設(shè)備、車載設(shè)備必須相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，以確保過(guò)渡過(guò)程中的統(tǒng)一行車指揮。

室內(nèi)設(shè)備、軌旁設(shè)備、車載設(shè)備分別在夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行多次倒接實(shí)驗(yàn)，待系統(tǒng)聯(lián)調(diào)完成后，新、舊信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行一次性全功能倒接。

3.3 室內(nèi)設(shè)備的過(guò)渡倒接方案

室內(nèi)設(shè)置全新的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備，室內(nèi)設(shè)備的倒接主要是新、舊系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)合調(diào)試完成后，一次性將舊系統(tǒng)控制切換至新系統(tǒng)控制。

3.4 軌旁設(shè)備過(guò)渡倒接方案

軌旁新設(shè)設(shè)備（轉(zhuǎn)轍機(jī)）安裝到位后，在夜間調(diào)試和白天運(yùn)營(yíng)期間，以分線盤作為倒接節(jié)點(diǎn)，分別接通室內(nèi)的新、舊系統(tǒng)設(shè)備，過(guò)渡倒接原理同上述圖3、圖 4。

3.5 車載設(shè)備過(guò)渡倒接方案

新信號(hào)車載設(shè)備需要安裝在既有車輛上，為了保證既有列車車載系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)，并保證新信號(hào)車載系統(tǒng)的順利調(diào)試、實(shí)施，車載倒接設(shè)備須技術(shù)成熟可靠，且核心部件安全等級(jí)要求達(dá)到SIL4級(jí)。倒接設(shè)備的安裝、調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)操作都將按照指定的嚴(yán)格操作規(guī)程進(jìn)行，保證倒接階段新、老設(shè)備的無(wú)縫連接和整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

車載倒接設(shè)備主要針對(duì)改造過(guò)程中舊車上同時(shí)裝配新、舊兩套信號(hào)車載子系統(tǒng)的切換倒接問(wèn)題提出解決方案，以實(shí)現(xiàn)車載子系統(tǒng)的安全快速切換，保證調(diào)試期間新車載系統(tǒng)不影響正常運(yùn)營(yíng)，同時(shí)也能贏得更多的調(diào)試時(shí)間。新、舊車載系統(tǒng)倒接原理示意圖如圖5所示。

過(guò)渡過(guò)程中，采用影子模式用來(lái)監(jiān)視新系統(tǒng)的運(yùn)行情況。在此階段，新車載系統(tǒng)已經(jīng)安裝調(diào)試完畢，但并不控制列車運(yùn)行，新車載系統(tǒng)的運(yùn)行將被安全的監(jiān)視，新車載系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)將被記錄，并給系統(tǒng)的升級(jí)提供充裕的分析數(shù)據(jù)和升級(jí)時(shí)間。

當(dāng)選擇開關(guān)位于“舊系統(tǒng)”位置時(shí)，倒接開關(guān)的舊車載子系統(tǒng)輸出接點(diǎn)與車輛側(cè)接通，實(shí)現(xiàn)舊車載子系統(tǒng)的輸出控制；同樣，當(dāng)選擇開關(guān)位于“新系統(tǒng)”位置時(shí)，倒接開關(guān)的新車載子系統(tǒng)輸出接點(diǎn)與車輛側(cè)接通可實(shí)現(xiàn)新車載子系統(tǒng)的輸出控制。

轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在新系統(tǒng)的車載機(jī)柜中，并被鉛封。機(jī)柜在非調(diào)試階段鎖閉，確保非調(diào)試階段的任何可能發(fā)生的情況都不會(huì)誤碰轉(zhuǎn)換開關(guān)。

4 總 結(jié)

改造工程中，改造方案的設(shè)計(jì)必須安全可靠，過(guò)渡平穩(wěn)，針對(duì)局部改造和系統(tǒng)更新改造的不同特點(diǎn)，進(jìn)行必要的過(guò)渡方案設(shè)計(jì)。過(guò)渡設(shè)備作為信號(hào)設(shè)備的一部分要符合故障-安全原則，滿足信號(hào)系統(tǒng)的安全等級(jí)，具有高的安全性、可靠性，且操作簡(jiǎn)單。

改造工程有很多不可預(yù)見性，設(shè)計(jì)過(guò)程要充分考慮既有設(shè)備、既有站房、既有接入條件的局限性；在工程投資估算、方案設(shè)計(jì)過(guò)程中均需要綜合全面，避免遺漏。

改造工程不能影響既有線路的正常運(yùn)營(yíng)，不能降低運(yùn)輸能力和安全等級(jí)；隨著信號(hào)系統(tǒng)的不斷更新?lián)Q代，改造項(xiàng)目將不斷增多，改造工程的過(guò)渡倒接方案必將成為新的設(shè)計(jì)突破點(diǎn)。