甘 勇,彭傳賢,盧小軍

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)設(shè)計(jì)研究處,武漢 430063)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)初期開通方案淺析

甘 勇,彭傳賢,盧小軍

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)設(shè)計(jì)研究處,武漢 430063)

信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通機(jī)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵系統(tǒng),其初期開通方案對(duì)城市軌道交通的運(yùn)營影響重大。從降級(jí)開通和過渡開通兩方面闡述信號(hào)系統(tǒng)的初期開通方案,并介紹各開通方案的具體實(shí)現(xiàn)方式,最后從實(shí)現(xiàn)功能、實(shí)施條件及方式、優(yōu)缺點(diǎn)等方面對(duì)各開通方案作對(duì)比分析,可為城市軌道交通信號(hào)初期開通方案的確定提供借鑒。當(dāng)開通周期較長而運(yùn)營要求不高的情況下可選擇降級(jí)方案運(yùn)營開通;當(dāng)開通時(shí)間緊迫的情況下,可以選擇過渡方案運(yùn)營開通。

城市軌道;信號(hào)系統(tǒng);開通方案;研究

目前,我國已經(jīng)進(jìn)入了城市軌道交通快速發(fā)展的新時(shí)期,多個(gè)城市獲得了國家有關(guān)建設(shè)城市軌道交通的批復(fù),按目前每年開工建設(shè)100～120km線路的發(fā)展速度,到2020年我國建設(shè)城市軌道交通線路將達(dá)到6100km規(guī)模[1]。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全、實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化、提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。信號(hào)系統(tǒng)在軌道交通建設(shè)中具有自身特殊性,一般情況下信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)周期較長,而現(xiàn)在城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)速度快、工期緊,如何保證開通運(yùn)營,盡快產(chǎn)生社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,是值得研究的。本文將從降級(jí)開通與過渡開通兩方面進(jìn)行探索,為同類工程提供借鑒。

1 研究依據(jù)

根據(jù)《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo)104—2008)[2]第六十一條:“采用分段建設(shè)、分段投入的初期運(yùn)營線路,或改擴(kuò)建線路,在線路較短、行車密度不大(15對(duì)/h以下)的情況下,可設(shè)置臨時(shí)過渡信號(hào),其涉及行車安全的設(shè)備,應(yīng)遵循故障-安全原則。”及其附件《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)條文說明》第六十一條:“臨時(shí)過渡信號(hào)是指在一段時(shí)期內(nèi)使用的非正式運(yùn)營用信號(hào)設(shè)備,用以輔助運(yùn)營和指示司乘人員行車的信號(hào)設(shè)備。由非正式運(yùn)營至正式運(yùn)營的時(shí)間不應(yīng)過長,為保證過渡期間的行車安全,使用的聯(lián)鎖等信號(hào)設(shè)備也必須遵從故障導(dǎo)向安全的原則。規(guī)定中的行車密度不大,是以可實(shí)現(xiàn)站間閉塞的行車間隔為基本要求?！币虼?在城市軌道交通初期運(yùn)營中,信號(hào)系統(tǒng)可以采用降級(jí)或過渡方案開通運(yùn)營。

2 方案研究

2.1 降級(jí)方案

2.1.1 CBTC建設(shè)模式下聯(lián)鎖級(jí)降級(jí)開通方案

在城市軌道交通項(xiàng)目立項(xiàng)后,若至開通試運(yùn)營只有半年至1年的建設(shè)時(shí)間,可以采用CBTC系統(tǒng)聯(lián)鎖級(jí)降級(jí)開通,僅開通聯(lián)鎖功能,列車按站間閉塞方式行車。設(shè)備配置如圖1所示。

圖1 CBTC系統(tǒng)的聯(lián)鎖級(jí)設(shè)備配置示意

設(shè)備配置按CBTC系統(tǒng)分步建設(shè)實(shí)施,車站僅需配置聯(lián)鎖系統(tǒng),軌旁設(shè)備可按CBTC系統(tǒng)全功能所需一次安裝到位,工期不夠時(shí),也可僅配置實(shí)現(xiàn)站間閉塞所需的信號(hào)機(jī)、計(jì)軸等設(shè)備,軌旁AP箱、應(yīng)答器等暫不實(shí)施,待CBTC系統(tǒng)建設(shè)時(shí)實(shí)施。列車在聯(lián)鎖系統(tǒng)防護(hù)下實(shí)現(xiàn)站間閉塞行車,車載無ATP保護(hù)功能,列車行車安全靠人工調(diào)度及司機(jī)保證,CBTC全功能后續(xù)開通。該方案屬于CBTC系統(tǒng)功能逐步開通,無需增加額外的過渡設(shè)備,不會(huì)導(dǎo)致硬件設(shè)備的投資增加,但系統(tǒng)開通試運(yùn)營后,CBTC全功能建設(shè)的調(diào)試環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,整體實(shí)施工期會(huì)相對(duì)較長。

2.1.2 點(diǎn)式ATP降級(jí)開通方案

在城市軌道交通項(xiàng)目立項(xiàng)后,若至開通運(yùn)營有一年以上的建設(shè)時(shí)間,則可以采用CBTC系統(tǒng)點(diǎn)式ATP降級(jí)開通方案,列車按自動(dòng)閉塞方式行車,其設(shè)備配置如圖2所示。

圖2 CBTC系統(tǒng)的點(diǎn)式ATP方案設(shè)備配置示意

在聯(lián)鎖級(jí)基礎(chǔ)上,配置軌旁ATP設(shè)備、ATS設(shè)備、應(yīng)答器和相應(yīng)的車載設(shè)備,使系統(tǒng)具備點(diǎn)式ATP功能,軌旁AP箱暫不實(shí)施,待CBTC系統(tǒng)建設(shè)時(shí)實(shí)施。該方案屬于CBTC系統(tǒng)功能逐步開通,具備ATP防護(hù)功能,無需增加額外的過渡設(shè)備,不會(huì)導(dǎo)致硬件設(shè)備的投資增加,但系統(tǒng)開通試運(yùn)營后,CBTC全功能建設(shè)的調(diào)試環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,整體實(shí)施工期會(huì)相對(duì)較長,而且按時(shí)開通點(diǎn)式ATP的功能也有一定風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 降級(jí)方案比較(表1)

2.2 過渡方案

在開通時(shí)間很緊,降級(jí)方案難以滿足運(yùn)營需求時(shí),根據(jù)土建條件,考慮列車限速、線路長度、列車停站時(shí)分、列車啟停、線路限速及列車常規(guī)檢查等因素,合理設(shè)置列車行車間隔,可以采用以下過渡方案開通運(yùn)營。

2.2.1 “拉風(fēng)箱”式開通方案

采用非追蹤運(yùn)營模式,即上下行兩線分開,每條線一列車穿梭運(yùn)營,設(shè)備配置如圖3所示。

圖3 全線道岔釘閉開通方案設(shè)備配置示意

開通運(yùn)營方案如下:(1)全線無需設(shè)置信號(hào)設(shè)備,僅在兩端頭站進(jìn)站口設(shè)置類似國鐵的列車接近標(biāo)志或預(yù)告標(biāo)志;在限速點(diǎn)設(shè)置限速警告標(biāo)志,以提醒司機(jī)減速進(jìn)站和正確駕駛列車;列車運(yùn)行的安全由車站值班員和司機(jī)共同保證;(2)全線道岔釘閉;(3)采用此方案過渡,在CBTC系統(tǒng)建設(shè)期間需維持1.5年左右的時(shí)間,需要注意對(duì)釘閉道岔及鎖定狀態(tài)的檢查。

2.2.2 聯(lián)鎖系統(tǒng)開通方案

當(dāng)CBTC系統(tǒng)實(shí)施存在問題時(shí),可在兩端車站設(shè)置與CBTC系統(tǒng)不兼容的聯(lián)鎖系統(tǒng),列車運(yùn)行可采用站間閉塞模式(圖4)或自動(dòng)閉塞模式(圖5)2種。

圖4 站間閉塞模式下聯(lián)鎖設(shè)備配置示意

圖5 自動(dòng)閉塞模式下聯(lián)鎖設(shè)備配置示意

2種模式都是在兩端車站設(shè)置聯(lián)鎖系統(tǒng),保證站內(nèi)進(jìn)路安全,但列車在區(qū)間的運(yùn)行狀況得不到監(jiān)控,行車安全還需人工調(diào)度及司機(jī)來保證。不同的是前者僅在兩端車站范圍設(shè)置計(jì)軸設(shè)備(或其他列車占用監(jiān)測(cè)設(shè)備),檢測(cè)列車的占用;后者在前者的基礎(chǔ)上,在區(qū)間增設(shè)計(jì)軸和信號(hào)機(jī)(可按CBTC系統(tǒng)要求設(shè)計(jì))。過渡期間,逐步實(shí)施CBTC系統(tǒng)建設(shè),待CBTC系統(tǒng)開通后將過渡信號(hào)的聯(lián)鎖廢棄設(shè)備拆除。過渡方案需投入聯(lián)鎖系統(tǒng)、電源設(shè)備、轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸等投資,當(dāng)正式工程啟用后,聯(lián)鎖系統(tǒng)、電源設(shè)備(電源屏及UPS)及部分室內(nèi)安裝工程需要廢棄。前者只考慮兩端車站的設(shè)置計(jì)軸設(shè)備,在后期區(qū)間安裝計(jì)軸設(shè)備時(shí),會(huì)對(duì)軌道產(chǎn)生一定影響,需要對(duì)軌道進(jìn)行二次調(diào)整,且需增相應(yīng)的投資。

2.2.3 聯(lián)鎖和調(diào)度集中系統(tǒng)開通方案

基于自動(dòng)閉塞模式下聯(lián)鎖設(shè)備配置,增配調(diào)度集中(CTC)系統(tǒng)。設(shè)備配置如圖6所示。

圖6 聯(lián)鎖加調(diào)度集中示意

信號(hào)系統(tǒng)方案如下:(1)采用國產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)及調(diào)度集中(CTC)系統(tǒng)作為過渡信號(hào)系統(tǒng)。過渡信號(hào)系統(tǒng)能保證站內(nèi)進(jìn)路安全,但列車運(yùn)行的安全由調(diào)度員和司機(jī)保證,調(diào)度員能全程監(jiān)控列車運(yùn)行狀態(tài); (2)過渡信號(hào)系統(tǒng)與CBTC系統(tǒng)不兼容,但軌旁設(shè)備可按CBTC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布置;(3)過渡期間,實(shí)施CBTC系統(tǒng),待CBTC系統(tǒng)開通后將過渡信號(hào)的聯(lián)鎖室內(nèi)設(shè)備和CTC設(shè)備拆除;(4)過渡系統(tǒng)需投入CTC、聯(lián)鎖、電源、轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸軌道電路設(shè)備等投資。當(dāng)CBTC系統(tǒng)啟用后,CTC、聯(lián)鎖、電源設(shè)備(電源屏及UPS)及部分室內(nèi)安裝工程需要廢棄。

2.2.4 聯(lián)鎖、調(diào)度集中系統(tǒng)和列車防護(hù)系統(tǒng)的開通方案

在聯(lián)鎖、調(diào)度集中系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加列車防護(hù)功能的開通方案,有以下2種實(shí)現(xiàn)方式。

方式一:聯(lián)鎖、調(diào)度集中系統(tǒng)和LKJ的開通方案,設(shè)備配置見圖7。

圖7 聯(lián)鎖+CTC+LKJ示意

方式二:聯(lián)鎖、調(diào)度集中系統(tǒng)和點(diǎn)式ATP的開通方案,設(shè)備配置見圖8。

圖8 聯(lián)鎖+CTC+點(diǎn)式ATP示意

2種方式的軌旁設(shè)備按CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì),但方式一,在聯(lián)鎖和調(diào)度集中系統(tǒng)開通方案基礎(chǔ)上,還需增加LKJ設(shè)備,且需要對(duì)車載設(shè)備進(jìn)行改造。當(dāng)CBTC系統(tǒng)啟用后,除CTC、聯(lián)鎖、電源設(shè)備(電源屏及UPS)及部分室內(nèi)安裝工程需要廢棄外,還需廢棄LKJ設(shè)備;方式二,在聯(lián)鎖和調(diào)度集中系統(tǒng)開通方案基礎(chǔ)上,還需增加有源、無源應(yīng)答器、LEU設(shè)備及點(diǎn)式ATP車載設(shè)備。當(dāng)CBTC系統(tǒng)啟用后,除CTC、聯(lián)鎖、電源設(shè)備(電源屏及UPS)及部分室內(nèi)安裝工程需要廢棄外,還需廢棄LEU設(shè)備、并可能需要對(duì)點(diǎn)式ATP設(shè)備進(jìn)行改造。

2.2.5 過渡開通方案比較

以線路長為18km、端頭為2個(gè)集中站、區(qū)間有1～2個(gè)集中站及全線25組道岔進(jìn)行投資估算,詳見表2。

過渡開通方案的系統(tǒng)功能、實(shí)施方案、優(yōu)缺點(diǎn)等比較見表3。

從表2、表3可以看出:“拉風(fēng)箱”式運(yùn)營方案投資最少,廢棄工程最少,但是完全由人工保證;聯(lián)鎖下的2種運(yùn)營模式投資與廢棄工程相差不多,無ATP防護(hù)功能;聯(lián)鎖+CTC投資高,廢棄工程多,而且無ATP防護(hù);聯(lián)鎖+CTC+LKJ、聯(lián)鎖+CTC+點(diǎn)式ATP2種模式投資與廢棄工程相差不多,具備一定的防護(hù)功能,但不成熟,開通周期較長。

表2 過渡開通方案投資對(duì)比萬元

表3 過渡方案實(shí)施及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3 結(jié)論

城市軌道交通是“現(xiàn)代城市交通的主動(dòng)脈”,是現(xiàn)代城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分。城市軌道交通順利開通、安全穩(wěn)定運(yùn)營將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,信號(hào)系統(tǒng)初期開通方案的確定對(duì)工程順利開通有著重要影響。當(dāng)周期較長而運(yùn)營要求不高情況下可選擇降級(jí)方案運(yùn)營,在開通時(shí)間緊迫情況下可選擇過渡方案?？傊?城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)初期開通方案較多,應(yīng)根據(jù)各地區(qū)、各條線路具體特點(diǎn),綜合分析后,選擇合適的初期開通方案。

[1] 鄭惠強(qiáng).城市軌道交通安全容不得半點(diǎn)大意[J].城市軌道交通研究,2012(5):20.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.建標(biāo)104—2008 城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2008.

[3] 林瑜筠.城市軌道交通信號(hào)[M].北京:中國鐵道出版社,2010.

[4] 董昱.區(qū)間信號(hào)與列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[5] 甘勇.城市軌道交通信號(hào)專業(yè)與相關(guān)專業(yè)配合的思考[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2012(1):52 -56.

[6] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.昆明市軌道交通首期工程初步設(shè)計(jì)·信號(hào)系統(tǒng)[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2010.

[7] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.昆明市軌道交通6號(hào)線一期工程施工圖·信號(hào)專業(yè)[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2011.

[8] 阮振鐸.鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[9] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.昆明市軌道交通首期工程施工圖·信號(hào)系統(tǒng)[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2011.

[10]甘勇.UPS在城市軌道交通中的應(yīng)用[J].科技傳播,2010 (8):170.

Analysis on Initial Opening Scheme of Signal System of Urban Rail Transit

GAN Yong, PENG Chuan-xian, LU Xiao-jun
(Communication and Signaling Department, China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. , Ltd. ,Wuhan 430063, China)

As a key system in the electromechanical systems of urban rail transit,the signal system's initial opening scheme will cause significant influences upon the operation of urban rail transit.In the thesis,the initial opening scheme of the signal system is expounded from the downgraded mode and the transitional mode,then the specific implementation ways are described,finally comparative analysis is made about functions,implementation conditions and ways,advantages and disadvantages of opening schemes,which offers references for confirming the initial opening scheme in future.The thesis thinks that:when the opening is of a long cycle and the operations are less demanded,we may choose the downgraded mode;when the opening time is urgent,we may choose the transitional one.

urban rail transit;signalling system;opening scheme;research

U231+.7

A

1004 -2954(2012)11 -0110 -04

2012 -04 -01

甘 勇(1984—),男,助理工程師,2009年畢業(yè)于武漢紡織大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè),工學(xué)學(xué)士。