白艷琴

(北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

北京地鐵八通線是北京地鐵路網(wǎng)規(guī)劃中1號線的東段，路網(wǎng)如圖1所示。全線既有段長18.964 km，共設(shè)13座車站（其中高架車站9座、地面車站4座）。八通線南延工程從既有運(yùn)營的八通線向南延伸至通州區(qū)規(guī)劃環(huán)球影城，南延線工程線路全長約4.47 km，新設(shè)地下站2座（施園站和環(huán)球影城站）。

全線設(shè)置1座車輛段、1條試車線（車輛段內(nèi)）、1座控制中心（小營）、1座備用控制中心（京通大廈）、1座維修中心（京通大廈）、1座培訓(xùn)中心（車輛段綜合樓）。配屬列車為37列6輛編組（其中既有列車30列，南延工程新采購7列），均為B型車。全線各站均設(shè)置站臺門，供電制式采用DC 750 V接觸軌。

1 方案:系統(tǒng)改造+新建銜接+貫通預(yù)留設(shè)計(jì)

八通線信號系統(tǒng)改造工程將既有速度臺階固定閉塞制式的信號系統(tǒng)改造為基于無線通信的移動閉塞制式的信號系統(tǒng)（CBTC）。本工程在完成系統(tǒng)改造的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與南延新建線路的銜接，南延兩站設(shè)置新的信號系統(tǒng)；并在與1號線的換乘車站（四惠、四惠東）實(shí)現(xiàn)與1號線的貫通預(yù)留設(shè)計(jì)。

1.1 系統(tǒng)改造方案

信號全系統(tǒng)改造工程在北京地鐵1、2號線均有成熟的改造經(jīng)驗(yàn)，本文只對改造方案進(jìn)行簡要概述。八通線信號系統(tǒng)改造方案為新建1套完全獨(dú)立于既有系統(tǒng)的新信號系統(tǒng)——CBTC系統(tǒng)。信號系統(tǒng)改造實(shí)施方案須保證既有信號系統(tǒng)不停運(yùn)、不降低運(yùn)輸能力和安全等級；過渡實(shí)施方案須保證在過渡過程中，新、舊軌旁設(shè)備，車載設(shè)備能相對獨(dú)立運(yùn)行，確保過渡過程中的統(tǒng)一行車指揮；過渡倒接時(shí)，新、舊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“無縫切換”，包括軌旁設(shè)備、控制中心設(shè)備、車輛段設(shè)備和車載設(shè)備。

圖1 北京地鐵八通線路網(wǎng)圖Fig.1 Overview of Batong Line of Beijing Subway

1.2 南延銜接

本工程線路南延，在終端土橋站進(jìn)行線路改撥線，線路結(jié)構(gòu)變化如圖2、3所示。撥線后，既有信號系統(tǒng)在終端折返站、車輛段將無法正常運(yùn)營。設(shè)計(jì)方案首要考慮最大程度的保證運(yùn)營，須統(tǒng)籌考慮既有信號系統(tǒng)改造風(fēng)險(xiǎn)和改造成本；推薦采用在不改動既有信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則下，實(shí)現(xiàn)線路改撥線工程的實(shí)施與新建信號系統(tǒng)的開通運(yùn)營相匹配。

信號系統(tǒng)改造實(shí)施采用非撥線區(qū)域提前具備開通運(yùn)營條件；線路撥線實(shí)施期間，撥線區(qū)域集中施工調(diào)試；改造工程一次性開通運(yùn)營的方案如圖4所示，保證了既有線非撥線區(qū)域各站的小交路正常運(yùn)營。

圖3 延伸后新的線路結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of the extended lines

圖4 撥線實(shí)施期間小交路正常運(yùn)營Fig.4 Normal operation of small routing during implementation of extending line

1.3 貫通預(yù)留設(shè)計(jì)

八通線在四惠、四惠東站與1號線可實(shí)現(xiàn)換乘，站場圖如圖5所示。北京地鐵1號線信號系統(tǒng)改造工程于2015年底開通運(yùn)營，隨著兩線貫通工程（通過新增八組道岔線路貫通）的推進(jìn)，八通線信號系統(tǒng)改造工程在設(shè)計(jì)、實(shí)施過程中須考慮兩線的兼容性，并為貫通工程預(yù)留好切實(shí)可行的銜接接口。八通線信號系統(tǒng)改造工程建設(shè)時(shí)，系統(tǒng)的監(jiān)控能力及系統(tǒng)容量按貫通全線總能力設(shè)計(jì)，并預(yù)留擴(kuò)展余地。

為便于全線統(tǒng)一行車指揮，貫通工程推薦采用兩線信號系統(tǒng)進(jìn)行完全整合，即：兩條線控制中心整合成1套；兩條線換乘車站（四惠、四惠東站）的信號系統(tǒng)設(shè)備（包括聯(lián)鎖設(shè)備、車站ATS、ATP/ATO、DCS、MSS以及電源等設(shè)備）分別整合成1套，合并集中站；兩條線車載設(shè)備分別進(jìn)行軟件升級的方案。

圖5 四惠、四惠東站站場圖Fig.5 Layout of Sihui and Sihui East Stations

貫通的關(guān)鍵難點(diǎn)在于聯(lián)鎖子系統(tǒng)的整合。八通線四惠、四惠東兩站新信號系統(tǒng)通過與1號線進(jìn)行機(jī)房整合設(shè)計(jì)，在充分利用1號線既有組合等設(shè)備的基礎(chǔ)上，對八通線聯(lián)鎖子系統(tǒng)考慮預(yù)留接入條件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。該方案在聯(lián)鎖接口架處進(jìn)行信息倒接，具體實(shí)現(xiàn)原理如圖6所示。

圖6 八通線信號聯(lián)鎖子系統(tǒng)貫通預(yù)留方案Fig.6 Reservation scheme of signal interlocking subsystem for Batong line

2 關(guān)鍵電路轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路

本工程土橋站和環(huán)球影城站分別新建9號曲尖軌和12號曲尖軌道岔，道岔控制電路采用ZDJ9雙機(jī)牽引道岔控制電路。結(jié)合以往運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，五線制ZDJ9雙機(jī)牽引道岔控制電路中的2DQJ在轉(zhuǎn)極過程中有拉弧、燒焦現(xiàn)象。

根據(jù)有極加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器的電壽命，接通為1×105次，斷開為1×103次，通過電流7.5 A。正線折返道岔使用頻率高，容易達(dá)到壽命期。根據(jù)道岔控制電路繼電器的動作時(shí)序，1DQJF先吸起，在2DQJ繼電器還未轉(zhuǎn)極時(shí)，表示線將三相電短暫接通，2DQJ的111/121接點(diǎn)在帶電的情況下轉(zhuǎn)極，導(dǎo)致拉弧。

本工程結(jié)合業(yè)主需求，將終端兩站的五線制控制電路改為八線制控制電路，即：將控制電路與表示電路分開設(shè)計(jì)。

電路實(shí)現(xiàn)原理如圖7所示。

3 改造降效、設(shè)備定制

改造工程須保證既有線路的正常運(yùn)營，工程的實(shí)施一般只能在夜間停運(yùn)后進(jìn)行，并對既有在線運(yùn)營設(shè)備做好防護(hù)。待新信號系統(tǒng)開通后，需要對既有信號系統(tǒng)室內(nèi)、外設(shè)備及線纜進(jìn)行拆除，拆除過程中不得影響新建系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)營。根據(jù)京建發(fā)[2015]245號文，改造工程人工降效增加費(fèi)按照人工費(fèi)的65%計(jì)列。

改造工程的現(xiàn)場實(shí)施條件復(fù)雜。機(jī)房/列車司機(jī)室的新、舊設(shè)備機(jī)柜均需要擺放于同一機(jī)房/司機(jī)室內(nèi)；新系統(tǒng)設(shè)備的走線方式須避免與既有設(shè)備的走線方式?jīng)_突；軌旁設(shè)備的安裝位置須避免新、舊相互遮擋；無安裝空間的轉(zhuǎn)轍機(jī)等須設(shè)計(jì)道岔控制倒接電路等。

信號機(jī)柜等產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完，須再進(jìn)行現(xiàn)場測量，根據(jù)具體車站、不同批次列車的實(shí)際情況，制定適合于各站/列車的定制產(chǎn)品，方可工廠投產(chǎn)。

4 工程協(xié)調(diào)的重要性

4.1 專業(yè)配套全面

信號系統(tǒng)是軌道交通中涉及安全的設(shè)備系統(tǒng)，其接口專業(yè)較多。信號系統(tǒng)改造將引起與其接口的相關(guān)專業(yè)進(jìn)行配套改造。本工程涉及配套改造專業(yè)包括：車輛、線路、低壓供電、牽引供電、機(jī)電、通信、機(jī)房建筑等。

圖7 ZDJ9八線制道岔控制電路Fig.7 ZDJ9 eight-wire switch control circuits

4.2 輸入資料的準(zhǔn)確性，必要時(shí)進(jìn)行勘察、復(fù)測

改造工程的基礎(chǔ)資料一般為檔案竣工資料，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查、及其他調(diào)研資料。由于線路運(yùn)營十多年后，線路可能會有所沉降、部分設(shè)備專業(yè)會有局部改造，或使用功能變化等的調(diào)整。如基礎(chǔ)資料不足以支撐設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行勘察及復(fù)測工作，以保證輸入基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性。本工程在實(shí)施過程中進(jìn)行了機(jī)房結(jié)構(gòu)承載的勘測，對不滿足同時(shí)承載兩套設(shè)備機(jī)柜的機(jī)房進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)；對全線線路的平、縱斷面等基礎(chǔ)線路參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，對線路限速、岔尖、警沖標(biāo)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次現(xiàn)場測量調(diào)查。

4.3 各專業(yè)實(shí)施節(jié)點(diǎn)匹配

信號系統(tǒng)改造工程以信號系統(tǒng)改造需求為導(dǎo)向，配套各專業(yè)改造進(jìn)度節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號系統(tǒng)實(shí)施進(jìn)度實(shí)現(xiàn)配套改造（其中為實(shí)現(xiàn)2 min運(yùn)行間隔引起的牽引供電系統(tǒng)的改造一般單獨(dú)立項(xiàng)）。信號系統(tǒng)實(shí)施期間主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)展及各專業(yè)配套實(shí)施節(jié)點(diǎn)主要流程如圖8所示。

圖8 各專業(yè)實(shí)施節(jié)點(diǎn)流程圖Fig.8 Flow chart of project implementation

5 結(jié)束語

信號系統(tǒng)改造工程在經(jīng)歷傳統(tǒng)改造方式的基礎(chǔ)上不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合目前互聯(lián)互通、全自動運(yùn)行(FAO)等新技術(shù)的應(yīng)用，改造工程也在不斷創(chuàng)新。不同的線路信號系統(tǒng)改造的需求不同，在解決改造實(shí)際需求問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)方案將新技術(shù)不斷引入系統(tǒng)更新改造中，將更好地服務(wù)于城市發(fā)展。