刁望敏

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

北京地鐵8號線由點(diǎn)式升級為CBTC聯(lián)鎖子系統(tǒng)改造方案研究

刁望敏

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

北京地鐵8號線一、二期及昌八聯(lián)絡(luò)線已于2013年12月28日全線貫通運(yùn)營，信號控制系統(tǒng)采用點(diǎn)式ATC系統(tǒng)。為增加行車密度，縮短運(yùn)營間隔，需要對既有點(diǎn)式ATC系統(tǒng)升級改造為CBTC系統(tǒng)。重點(diǎn)研究在不影響正常運(yùn)營的前提下，聯(lián)鎖子系統(tǒng)由點(diǎn)式升級為CBTC模式的改造升級方案。

信號系統(tǒng)；點(diǎn)式ATC系統(tǒng)；CBTC系統(tǒng)；聯(lián)鎖子系統(tǒng)；改造升級

1 北京地鐵8號線點(diǎn)式工程概況

北京地鐵8號線一、二期及昌八聯(lián)絡(luò)線(以下稱地鐵8號線)點(diǎn)式工程正線共設(shè)置4個聯(lián)鎖集中區(qū),一個車輛段,一個試車線。每個聯(lián)鎖集中區(qū)的管轄范圍如圖1所示。

目前地鐵8號線點(diǎn)式系統(tǒng)的運(yùn)營間隔是3 min30 s,根據(jù)運(yùn)營公司的客流預(yù)測,2015年運(yùn)營間隔需求將達(dá)到2 min 30 s。目前的點(diǎn)式系統(tǒng)已不能滿足后續(xù)運(yùn)營的需求,需要盡快實(shí)施由點(diǎn)式向CBTC系統(tǒng)的升級。由于地鐵8號線已投入運(yùn)營,如何保證在不影響點(diǎn)式系統(tǒng)正常運(yùn)營的情況下順利實(shí)施CBTC系統(tǒng)改造升級成為工程實(shí)施所面臨的首要問題。本文從系統(tǒng)構(gòu)成、實(shí)施風(fēng)險、實(shí)施步驟、實(shí)施原則等方面對聯(lián)鎖子系統(tǒng)的升級改造進(jìn)行探討和研究。

2 點(diǎn)式ATC及CBTC系統(tǒng)聯(lián)鎖子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

2.1 點(diǎn)式ATC聯(lián)鎖子系統(tǒng)概述

點(diǎn)式ATC聯(lián)鎖子系統(tǒng)為國產(chǎn)DS6-60型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng),系統(tǒng)采用二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。地鐵8號線在一級設(shè)備集中站、停車場及試車線設(shè)置計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖主站設(shè)備,在二級設(shè)備集中站設(shè)置聯(lián)鎖目標(biāo)控制器(OC)。點(diǎn)式ATC聯(lián)鎖子系統(tǒng)外接ATS子系統(tǒng)、TWC子系統(tǒng)、LEU設(shè)備,并通過由遠(yuǎn)程通信單元組成的站間安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與目標(biāo)控制器及鄰站聯(lián)鎖通信。點(diǎn)式ATC聯(lián)鎖子系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成如圖2所示。

圖1 地鐵8號線點(diǎn)式工程聯(lián)鎖集中區(qū)劃分

圖2 點(diǎn)式ATC一級設(shè)備集中站與二級設(shè)備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)組成框圖

2.2 CBTC聯(lián)鎖子系統(tǒng)概述

CBTC聯(lián)鎖子系統(tǒng)在點(diǎn)式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了與區(qū)域控制器(ZC)的通信,相鄰聯(lián)鎖集中區(qū)站間通信通過SDH軌旁骨干網(wǎng)傳輸,同一聯(lián)鎖區(qū)主站與目標(biāo)控制器站維持使用聯(lián)鎖站間安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信。聯(lián)鎖監(jiān)測機(jī)增加與ATC維護(hù)子系統(tǒng)的通信,與TWC、LEU及ATS系統(tǒng)均維持既有接口通信方式。

如圖3所示,圖中灰色方塊和灰線條標(biāo)識的設(shè)備為CBTC模式下聯(lián)鎖需要增加的設(shè)備,虛線方塊標(biāo)識的設(shè)備為利舊但需要進(jìn)行硬件配置修改的設(shè)備,如輸入輸出板、遠(yuǎn)程通信單元撥碼配置的修改。

3 不停運(yùn)條件下由點(diǎn)式升級為CBTC聯(lián)鎖系統(tǒng)改造

3.1 CBTC調(diào)試聯(lián)鎖系統(tǒng)所面臨的風(fēng)險

由于既有點(diǎn)式系統(tǒng)已開通運(yùn)營,CBTC系統(tǒng)改造升級施工只能在晚間停運(yùn)后進(jìn)行,施工完畢后恢復(fù)點(diǎn)式運(yùn)營。這種倒切施工對點(diǎn)式系統(tǒng)的正常運(yùn)營會帶來一定的風(fēng)險,如果不做好預(yù)防措施,就會影響既有點(diǎn)式的正常運(yùn)營。對聯(lián)鎖子系統(tǒng)而言,主要有以下幾個方面的風(fēng)險。

1) CBTC系統(tǒng)調(diào)試分為子系統(tǒng)單體調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào),整個調(diào)試工作會持續(xù)少則3個月多則半年的時間。在每個調(diào)試點(diǎn)內(nèi),聯(lián)鎖系統(tǒng)都需要斷電停機(jī),進(jìn)行硬件板卡插拔和聯(lián)鎖軟件的更換。頻繁的斷電重啟及操作方式的合理性會使硬件系統(tǒng)的正常運(yùn)行面臨較大的風(fēng)險。發(fā)生硬件故障時,如何快速定位及恢復(fù)系統(tǒng)是調(diào)試人員需要考慮的首要問題。

2) CBTC系統(tǒng)調(diào)試時,聯(lián)鎖邏輯部、控顯機(jī)、監(jiān)測機(jī)軟件均需要進(jìn)行同步更換。系統(tǒng)倒切特別是恢復(fù)點(diǎn)式運(yùn)行時,如何保證軟件版本的正確性是聯(lián)鎖調(diào)試所面臨的又一風(fēng)險。

3) CBTC模式下,聯(lián)鎖子系統(tǒng)增加了信號點(diǎn)燈繼電器(DDJ)的采集與控制,信號機(jī)組合及接口架均增加了DDJ相關(guān)配線。施工單位進(jìn)行配線時可能會發(fā)生混線、混電故障,直接影響CBTC系統(tǒng)調(diào)試及點(diǎn)式系統(tǒng)的正常運(yùn)營,使聯(lián)鎖系統(tǒng)面臨較大的風(fēng)險。如何防止發(fā)生混線、混電故障及發(fā)生故障時的快速排查處理也是調(diào)試人員需要考慮的問題。

4) CBTC模式下和點(diǎn)式模式下聯(lián)鎖子系統(tǒng)站間通信方式不同,當(dāng)進(jìn)行單個聯(lián)鎖區(qū)的CBTC調(diào)試時,本聯(lián)鎖區(qū)及相鄰聯(lián)鎖區(qū)點(diǎn)式聯(lián)鎖系統(tǒng)站聯(lián)信息會受到影響。這需要調(diào)試人員制定預(yù)防措施,防止站聯(lián)信息的錯誤傳輸影響系統(tǒng)調(diào)試和恢復(fù)。

圖3 CBTC系統(tǒng)一級設(shè)備集中站與二級設(shè)備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)組成框圖

除了上述所列CBTC聯(lián)鎖系統(tǒng)調(diào)試所面臨的主要風(fēng)險外,在調(diào)試過程中還不可避免的產(chǎn)生其他風(fēng)險,比如輸入資料錯誤、方案變更等,這就需要項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和調(diào)試人員根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)措施進(jìn)行風(fēng)險的識別和應(yīng)對,以減少對正常運(yùn)營的影響。

3.2 CBTC聯(lián)鎖子系統(tǒng)施工調(diào)試方案

以上所描述的實(shí)施風(fēng)險及注意事項(xiàng)要求調(diào)試人員要綜合考慮設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營限制等相關(guān)因素制定詳盡的倒切方案和施工步驟以及風(fēng)險應(yīng)對措施,使CBTC聯(lián)鎖調(diào)試工作有序展開。制定倒切調(diào)試方案時應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個方面。

1) CBTC調(diào)試升級工作開展之前,調(diào)試人員根據(jù)聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件構(gòu)成和現(xiàn)場施工內(nèi)容,預(yù)先做好備品備件的準(zhǔn)備工作。特別是對調(diào)試施工過程中經(jīng)常插拔的板卡,如聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算版、電源板等設(shè)備要準(zhǔn)備充足的備品。另外可采用頭腦風(fēng)暴或?qū)＜以u審的方式,對現(xiàn)場硬件系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障及處理方法形成文件指導(dǎo)現(xiàn)場調(diào)試。

2) CBTC系統(tǒng)調(diào)試時,需要進(jìn)行CBTC聯(lián)鎖軟件和點(diǎn)式聯(lián)鎖軟件的倒切。為了確保軟件倒切準(zhǔn)確無誤,不影響點(diǎn)式系統(tǒng)正常運(yùn)營,可將CBTC聯(lián)鎖軟件拷貝至備用邏輯運(yùn)算板并做好標(biāo)識,通過直接更換CBTC和既有點(diǎn)式聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算版進(jìn)行軟件倒切,上位機(jī)軟件可通過更改運(yùn)行目錄進(jìn)行軟件倒切。在點(diǎn)式系統(tǒng)恢復(fù)后,通過監(jiān)測機(jī)軟件版本信息窗口查看并記錄軟件版本號,確保點(diǎn)式系統(tǒng)恢復(fù)正確。

3) 聯(lián)鎖集中區(qū)主站聯(lián)鎖每系各增加2塊以太網(wǎng)通信板和2塊以太網(wǎng)接口板,用于聯(lián)鎖與ZC及鄰站聯(lián)鎖的通信。新增以太網(wǎng)接口板可一次安裝后永久安裝在聯(lián)鎖機(jī)籠中,以太網(wǎng)通信板在CBTC調(diào)試時安裝,恢復(fù)點(diǎn)式運(yùn)營時拔出。每塊以太網(wǎng)通信板撥碼均不同,且安裝在邏輯部機(jī)籠內(nèi)槽道位置固定,對每塊網(wǎng)卡應(yīng)做好標(biāo)識,便于后續(xù)安裝調(diào)試。主站聯(lián)鎖新增8根超6類屏蔽以太網(wǎng)線,4根用于與ZC設(shè)備通信,4根用于與鄰站聯(lián)鎖的通信,從各自以太網(wǎng)接口板接入SDH軌旁骨干網(wǎng)交換機(jī)中。以太網(wǎng)線應(yīng)做好標(biāo)識,恢復(fù)點(diǎn)式系統(tǒng)時從以太網(wǎng)接口板上拔出。

4) CBTC系統(tǒng)聯(lián)鎖需要增加對信號點(diǎn)燈繼電器的采集和驅(qū)動,為了減少其對既有系統(tǒng)輸入輸出接口的影響,應(yīng)把DDJ的采集和驅(qū)動增加在新的輸入輸出板上?；謴?fù)點(diǎn)式時,把新增的輸入輸出板從機(jī)籠中拔出,對應(yīng)的采驅(qū)電纜與系統(tǒng)斷開。調(diào)試前,與施工單位核對新增配線的采驅(qū)位置。調(diào)試過程中,當(dāng)進(jìn)行接口架側(cè)采驅(qū)配線或與聯(lián)鎖采驅(qū)有關(guān)的組合架側(cè)配線焊接時,應(yīng)預(yù)先關(guān)閉聯(lián)鎖輸入輸出機(jī)籠電源,防止高壓電混入采驅(qū)電纜燒毀板卡。焊接完成后,應(yīng)先進(jìn)行混線、混電故障排查,確認(rèn)無問題后再開啟輸入輸出機(jī)籠。

5) 對于CBTC和點(diǎn)式系統(tǒng)聯(lián)鎖站聯(lián)通信接口方式的不同,當(dāng)進(jìn)行單個聯(lián)鎖區(qū)調(diào)試時,為避免域間站聯(lián)信息傳輸錯誤,需斷開本聯(lián)鎖區(qū)與鄰站聯(lián)鎖區(qū)的域間通信,即圖4中灰色×標(biāo)記的域間光纖。恢復(fù)點(diǎn)式運(yùn)行時,把域間光纖恢復(fù)并確認(rèn)域間通信正常。

圖4 CBTC調(diào)試時聯(lián)鎖域間光纖斷開示意圖

6) 聯(lián)鎖監(jiān)測機(jī)增加與ATC維護(hù)系統(tǒng)接口,向維護(hù)支持系統(tǒng)提供聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的維護(hù)數(shù)據(jù)。需要在監(jiān)測機(jī)中增加一塊以太網(wǎng)卡及至ATC維護(hù)系統(tǒng)的超五類屏蔽網(wǎng)線。CBTC系統(tǒng)調(diào)試完成恢復(fù)點(diǎn)式系統(tǒng)時,新增以太網(wǎng)卡和網(wǎng)線可不從監(jiān)測機(jī)中拔出,便于后續(xù)調(diào)試。

7) 聯(lián)鎖與ATS、TWC、LEU系統(tǒng)維持既有點(diǎn)式系統(tǒng)的接口方式無變化。

4 結(jié)束語

本文對北京地鐵8號線點(diǎn)式和CBTC聯(lián)鎖子系統(tǒng)做了簡要介紹,描述了兩種模式下聯(lián)鎖子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及接口差別,重點(diǎn)探討了不停運(yùn)條件下聯(lián)鎖子系統(tǒng)由點(diǎn)式升級為CBTC模式存在的風(fēng)險及對應(yīng)的倒切調(diào)試方案。在工程具體實(shí)施階段,還要根據(jù)工程實(shí)際情況綜合考慮實(shí)施方案和應(yīng)急預(yù)案,確保倒切調(diào)試施工不影響既有點(diǎn)式系統(tǒng)的正常運(yùn)營。

Beijing Subway Line 8 has been put into operation on December 28, 2013, including lines in phase I and II and Changping-Line 8 connecting line. The intermittent ATC system is adopted in the signal system for Line 8. For increasing train density and shortening operation interval, it is necessary to update the existing intermittent ATC system into CBTC system. This paper proposes the reconstruction solution of updating the CBI subsystem from intermittent mode to CBTC mode without interrupting normal operation. Keywords: signal system; intermittent ATC system; CBTC system; CBI subsystem; reconstruction and updating

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.018

2014-06-03）