劉秋生

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城市軌道交通延伸線信號工程設(shè)計(jì)探討

劉秋生

摘 要：根據(jù)深圳地鐵2、3、5、6號線延伸線工程的信號設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對延伸線信號工程設(shè)計(jì)的貫通運(yùn)營、共用控制中心、系統(tǒng)設(shè)備選型的兼容性、與既有線不停運(yùn)銜接開通的特點(diǎn)進(jìn)行了簡要介紹。并對延伸線信號系統(tǒng)擴(kuò)容方案、系統(tǒng)設(shè)備制式、集中站與區(qū)域控制器的設(shè)置原則、折返能力、國產(chǎn)化方案、調(diào)試方案進(jìn)行了分析，這些是延伸線信號工程設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：地鐵；延伸線；信號工程；信號設(shè)計(jì)

劉秋生：深圳市市政設(shè)計(jì)研究院軌道交通院，工程師，廣東深圳518026

隨著國家發(fā)改委近期批復(fù)的深圳地鐵第三期建設(shè)規(guī)劃（2011-2020年）調(diào)整方案，深圳市的城市軌道交通建設(shè)速度進(jìn)一步加快。這次審批的規(guī)劃項(xiàng)目線路總長85.1 km，除10號線外，均為在建線路或既有運(yùn)營線路的延伸線路。其中2號線三期、3號線三期、4號線三期、5號線二期為運(yùn)營線路的延伸線路，6號線二期、9號線二期為在建線路的延長線，這次批復(fù)的項(xiàng)目延伸線共計(jì)55.2 km。

根據(jù)深圳地鐵部分延伸線的信號設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文分析和探討延伸線信號工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1　延長線信號工程特點(diǎn)

（1）貫通運(yùn)營。延伸線與既有線貫通運(yùn)營要求其行車組織模式、司機(jī)駕駛模式、信號顯示方式、降級功能模式必須與既有線保持一致。

（2）共用控制中心。延伸線一般利用既有線控制中心，對不滿足延伸線要求的控制中心的列車自動監(jiān)控系統(tǒng) （ATS） 進(jìn)行擴(kuò)容改造，共用既有線的控制中心。

（3）系統(tǒng)設(shè)備選型的兼容性。目前國內(nèi)主流的地鐵信號系統(tǒng)均采用移動閉塞 CBTC 信號系統(tǒng)，其主要的信號系統(tǒng)供應(yīng)商有卡斯柯（阿爾斯通）、泰雷茲、龐巴迪、西門子。其信號系統(tǒng)的架構(gòu)原理及實(shí)現(xiàn)方式均存在差異，無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。因此，對于延伸線信號系統(tǒng)制式的選擇比較單一，主要對既有線 ATS 進(jìn)行擴(kuò)容，延伸線車站采用原系統(tǒng)集成商的信號系統(tǒng)設(shè)備，其系統(tǒng)制式及結(jié)構(gòu)、功能均與既有線保持一致。

（4）與既有線不停運(yùn)銜接開通。延伸線部分的設(shè)備安裝、單體設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)集成調(diào)試、系統(tǒng)功能確認(rèn)測試實(shí)施完成后，需要將延伸線信號設(shè)備納入既有線ATS進(jìn)行貫通調(diào)試。為滿足既有線白天正常的運(yùn)營需求，此項(xiàng)工作只能利用夜間非運(yùn)營時(shí)間進(jìn)行。貫通調(diào)試完成后，利用非運(yùn)營時(shí)間進(jìn)行倒接，與既有線實(shí)現(xiàn)不停運(yùn)銜接開通。

2　延長線信號工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)延伸線信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其工程設(shè)計(jì)中需要注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有以下幾個方面。

2.1擴(kuò)容方案

對于延伸線信號系統(tǒng)，因其貫通運(yùn)營與共用控制中心的特點(diǎn)。一般是對既有信號系統(tǒng) ATS 擴(kuò)容，將延伸線納入既有信號系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控。在對延伸線控制中心擴(kuò)容設(shè)計(jì)時(shí)，一般有更新擴(kuò)容和改造擴(kuò)容2種方案可選。

（1）方案1：信號系統(tǒng)控制中心改造擴(kuò)容。在既有線控制中心，利用既有 ATS 信號系統(tǒng)設(shè)備擴(kuò)容，視需要增加必要的硬件設(shè)備。并對 ATS 軟件進(jìn)行擴(kuò)容升級。延伸線與既有線貫通運(yùn)營時(shí) ATS 接管全線的監(jiān)控。

（2）方案2：信號系統(tǒng)控制中心更新改造。在既有線控制中心重新搭建1套 ATS 信號控制中心設(shè)備，新設(shè)置服務(wù)器、工作站及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，并對既有線 ATS 軟件進(jìn)行擴(kuò)容升級，延伸線與既有線貫通運(yùn)營時(shí) ATS 接管全線的監(jiān)控。

上述2個方案的比選見表1。

表1　控制中心信號系統(tǒng)擴(kuò)容方案對比

方案1，改造擴(kuò)容一般適用于既有線路開通不久，近期無大修計(jì)劃或線路延伸較短的工程。對于采取改造擴(kuò)容方案的 ATS 擴(kuò)容需要對既有 ATS 信號系統(tǒng)的容量進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合既有信號系統(tǒng)合同文件和《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求核實(shí)系統(tǒng)容量。對于既有系統(tǒng)能滿足延伸線容量要求的線路，其中心 ATS 改造擴(kuò)容相對簡易，利用既有信號系統(tǒng)預(yù)留的容量，對各子系統(tǒng)根據(jù)工程范圍內(nèi)的軌旁條件，進(jìn)行應(yīng)用數(shù)據(jù)的軟件升級改造工作。

方案2，更新擴(kuò)容適用于延伸線運(yùn)營時(shí)既有系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到大修計(jì)劃或延伸線路較長的信號系統(tǒng)。對于采取更新擴(kuò)容方案的 ATS 系統(tǒng)，需要跟原信號集成商交流，確定更新擴(kuò)容方案。同時(shí)要對既有中央 ATS 系統(tǒng)更新擴(kuò)容方案的設(shè)備安裝位置、電源、線纜敷設(shè)等工程條件進(jìn)行落實(shí)。

2.2系統(tǒng)制式

根據(jù)行車組織要求，延伸線建成后與既有線貫通運(yùn)營，因此，延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備制式的選擇必須保證能與既有線信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，有以下2種方案。

（1）延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)與既有線保持一致。延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備選擇既有線信號系統(tǒng)供貨商的設(shè)備，接入既有線系統(tǒng)，組成完整統(tǒng)一的列車自動控制（ATC）系統(tǒng)，滿足貫通運(yùn)營需求。

（2）延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)與既有線不一致。延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備選擇其他集成商的設(shè)備，接入既有線信號系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控，組成新的 ATC 系統(tǒng)，滿足貫通運(yùn)營需求。

信號系統(tǒng)設(shè)備制式比選見表2。從互聯(lián)互通的技術(shù)、工程實(shí)施、運(yùn)營維護(hù)的角度分析，延伸線選擇既有線信號系統(tǒng)集成商的信號系統(tǒng)設(shè)備，延伸線納入既有線信號系統(tǒng)，組成結(jié)構(gòu)、功能、降級功能模式相同，完整、統(tǒng)一的 ATC 系統(tǒng)的工程方案更可行。

表2　延伸線信號系統(tǒng)設(shè)備制式比選

2.3設(shè)備集中站及區(qū)域控制器的設(shè)置

延伸線設(shè)備集中站的設(shè)置應(yīng)便于線路延伸后的安裝與調(diào)試，設(shè)備集中站控制距離宜3～5 km，設(shè)備集中站宜設(shè)置于延伸線路末端的折返站、車輛基地的銜接站。具體應(yīng)根據(jù)信號系統(tǒng)特點(diǎn)、延伸線路的長度、車站數(shù)量及控制距離來確定。為了便于延伸線路的系統(tǒng)安裝與調(diào)試，延伸線一般單獨(dú)設(shè)置區(qū)域控制器，其位置宜設(shè)置在折返站或與車輛基地銜接的車站，其控制范圍內(nèi)遠(yuǎn)期管理的列車數(shù)不宜超過區(qū)域控制器的能力。

2.4折返能力分析

根據(jù)新的行車組織輸入條件和系統(tǒng)能力要求，以及既有線的實(shí)際運(yùn)行能力，信號專業(yè)需要重點(diǎn)核算線路延伸后的系統(tǒng)能力，特別是延伸線折返站的折返能力。對既有線折返站達(dá)不到設(shè)計(jì)折返能力的情況，需要在延伸線的設(shè)計(jì)中綜合多專業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免線路延伸后仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)能力。

延伸后全線系統(tǒng)能力待優(yōu)化和提高的線路，可以提前與信號集成商研究方案，通過優(yōu)化既有信號系統(tǒng)的參數(shù)或者系統(tǒng)改造來提升系統(tǒng)能力，并落實(shí)到延伸線招標(biāo)中，待延伸線擴(kuò)容改造時(shí)一并實(shí)施。

2.5國產(chǎn)化方案

首先，需要調(diào)研既有線信號系統(tǒng)的國產(chǎn)化方案及國產(chǎn)化率。其次，依據(jù)當(dāng)前國家發(fā)改委的國產(chǎn)化政策及城市軌道交通協(xié)會信號招標(biāo)的國產(chǎn)化要求，結(jié)合既有線信號系統(tǒng)集成商信號設(shè)備的國產(chǎn)化最新進(jìn)展，分析本工程的國產(chǎn)化方案。隨著國內(nèi)城市軌道交通信號技術(shù)的不斷進(jìn)步，部分國內(nèi)信號集成商通過多年的工程實(shí)踐，在與國外信號系統(tǒng)集成商的合作中，不斷地吸收、消化國外技術(shù)，國產(chǎn)化率在不斷提高，甚至有全國產(chǎn)化并能與國外廠商的信號系統(tǒng)互通互換的產(chǎn)品。

因此，延伸線信號系統(tǒng)國產(chǎn)化方案需在滿足當(dāng)前相關(guān)國產(chǎn)化要求的前提下，根據(jù)集成商的最新國產(chǎn)化進(jìn)展落實(shí)國產(chǎn)化方案。

2.6調(diào)試方案

延伸線信號設(shè)計(jì)需要根據(jù)延伸線路的長度及擴(kuò)容改造方案，選擇合適的調(diào)試方案。延伸線信號系統(tǒng)的安裝與調(diào)試應(yīng)該遵循與既有線不停運(yùn)銜接開通的原則。

一般的延伸線調(diào)試方案分4個步驟：延伸線調(diào)試，邊界區(qū)域調(diào)試，貫通調(diào)試，倒接。

2.6.1延伸線調(diào)試

延伸線調(diào)試一般可以利用白天進(jìn)行，不影響既有線運(yùn)營。

（1）在延伸線設(shè)備集中站，搭建臨時(shí)調(diào)試控制中心，并指定列車用于延伸線調(diào)試。

（2）單體設(shè)備調(diào)試。主要對延伸線各子系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，包括：計(jì)軸調(diào)試，聯(lián)鎖調(diào)試，軌旁 ATC靜態(tài)調(diào)試，數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DCS）靜態(tài)調(diào)試，ATS 靜態(tài)調(diào)試，軌旁電子單元（LEU）靜態(tài)調(diào)試，信標(biāo)編程測試等。

（3）系統(tǒng)集成調(diào)試。主要對延伸線各子系統(tǒng)及設(shè)備的集成調(diào)試，包括：聯(lián)鎖與軌旁設(shè)備、區(qū)域控制器、LEU、ATS 的一致性測試；ATS 與區(qū)域控制器、線路控制器的一致性測試；無線覆蓋、軌旁數(shù)據(jù)校核、軌旁低速動態(tài)測試、車載設(shè)備與屏蔽門（PSD）測試、列車自動運(yùn)行（ATO）精調(diào)及維護(hù)監(jiān)測子系統(tǒng)（MSS）一致性測試；PSD、緊急停車按鈕（ESP）測試等。

（4）系統(tǒng)功能確認(rèn)測試。主要對延伸線 ATC、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）、ATS、MSS 等子系統(tǒng)功能驗(yàn)收測試。

2.6.2邊界區(qū)域調(diào)試

邊界區(qū)域調(diào)試是在既有線和延伸線設(shè)備集中站之間調(diào)試。由于牽涉到既有線ATS數(shù)據(jù)及聯(lián)鎖站數(shù)據(jù)更新，因此，需要在非運(yùn)營時(shí)間完成。在調(diào)試前需要完成下列工作。

（1）在既有線設(shè)備集中站接通與延伸線的通信網(wǎng)絡(luò)，對聯(lián)鎖數(shù)據(jù)進(jìn)行更換，并接入改造的計(jì)軸器及信號機(jī)。

（2）對中央ATS的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

邊界區(qū)域調(diào)試的步驟及內(nèi)容與延伸線調(diào)試步驟內(nèi)容一致。

2.6.3貫通調(diào)試

在完成邊界區(qū)域調(diào)試后，利用夜間非運(yùn)營期間進(jìn)行貫通調(diào)試。

（1）控制中心服務(wù)器倒接，運(yùn)營控制中心（OCC）數(shù)據(jù)更換，工作站軟件更換。更新列車數(shù)據(jù)，用于全線調(diào)試。

（2）接駁站的準(zhǔn)備工作與邊界區(qū)域調(diào)試一致。貫通調(diào)試的步驟及內(nèi)容與延伸線調(diào)試步驟內(nèi)容一致，主要對貫通后全線信號系統(tǒng)及性能進(jìn)行測試。

2.6.4倒接

在完成全線貫通調(diào)試后，利用夜間非運(yùn)營期間進(jìn)行倒接。其準(zhǔn)備工作與貫通調(diào)試一致。倒接是在所有的調(diào)試完成后，系統(tǒng)進(jìn)入試運(yùn)營新階段。

3　結(jié)束語

本文針對城市軌道交通延伸線信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析和探討，重點(diǎn)介紹了延伸線信號工程設(shè)計(jì)中需要注意的擴(kuò)容方案、系統(tǒng)制式、調(diào)試方案。希望能對其他城市軌道交通延伸線工程信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］ GB50157-2013城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.2013.

［2］ 深圳地鐵2、3、5號線延伸線信號工程可行性設(shè)計(jì)文件［G］. 廣東深圳，2014.

［3］ 深圳地鐵2、3、5號線延伸線信號初步設(shè)計(jì)文件［G］.廣東深圳，2015.

責(zé)任編輯 冒一平

Discussion on Signaling Engineering Design for Transit Extension Line

Liu Qiusheng

Abstract:Based on the signaling design experience of Shenzhen metro extension line, the paper introduces the characteristics of extension line signaling design including through traffic operation, shared control center, system equipment compatibility, and connection with existing lines without traffic interruption. And the extension line signaling design needs to pay attention problems such as signaling system capacity improvement scheme, system equipment compatibility, setting principles for centralized station and regional controller, turnaround capability, localization solution, testing and commissioning scheme, which are also analyzed.

Keywords:metro, extension line, signaling engineering, signaling design

中圖分類號：U284

收稿日期2015-12-04