馮曉剛

通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司 北京 100070

1 引言

截至2018年底，中國(guó)已開通地鐵的城市有39個(gè)，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)5376.89km。國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)自2010年便進(jìn)入投產(chǎn)高峰，按照信號(hào)系統(tǒng)20年大修，提前4-5年做改造準(zhǔn)備來(lái)考慮，未來(lái)幾年內(nèi)國(guó)內(nèi)軌道交通將進(jìn)入信號(hào)系統(tǒng)既有線改造高峰期。既有線改造的關(guān)鍵是改造同時(shí)既不影響舊線路的正常運(yùn)營(yíng)，又可順利完成新舊線路的安全倒切。

2 改造技術(shù)特點(diǎn)及原則

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)地鐵線路面臨改造的基本上都是2000年后建成運(yùn)營(yíng)的線路，這個(gè)階段的地鐵信號(hào)系統(tǒng)主要有兩個(gè)特點(diǎn)，①以國(guó)外系統(tǒng)為主：由于國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)起步較晚，此階段的地鐵信號(hào)系統(tǒng)大都采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，其中又以歐標(biāo)系統(tǒng)為主，如果進(jìn)行國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)改造，很多設(shè)備可能由于接口標(biāo)準(zhǔn)不同而無(wú)法兼容；②信號(hào)系統(tǒng)制式存在較大差異：由于最近十年是地鐵建設(shè)的高峰期，地鐵的技術(shù)發(fā)展也日新月異，需要改造的線路可能與當(dāng)下主流技術(shù)相差很多代，以前預(yù)留的改造條件可能無(wú)法滿足現(xiàn)在的需求。

地鐵信號(hào)系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)的原則主要有兩點(diǎn)：①避免對(duì)既有線路的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響：為保證城市公共交通正常運(yùn)行，既有線改造僅能在地鐵停運(yùn)后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，且不能對(duì)第二天運(yùn)營(yíng)造成影響；②盡量降低改造成本：需要將信號(hào)系統(tǒng)改造范圍限定在本系統(tǒng)可控范圍內(nèi)，避免對(duì)外部接入條件如供電電源、設(shè)備房間等條件的調(diào)整，且既有信號(hào)設(shè)備盡量利舊。

3 改造技術(shù)方案

本文對(duì)既有線路改造方案的探討主要涉及到以下3個(gè)內(nèi)容：銜接站的拆分改造、軌旁信號(hào)設(shè)備改造及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（DCS）的改造。

3.1 銜接站拆分改造方案

部分早期建設(shè)運(yùn)營(yíng)的線路會(huì)存在“Y”字型線路，且“Y”字型線路的另外分支（支線）今后還會(huì)存在延伸段，并與既有支線貫通運(yùn)營(yíng)成為一條新線。如下圖1所示車站上下兩條線路與中間兩條線路需拆解為獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的兩條線路，拆解前信號(hào)系統(tǒng)為符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)外系統(tǒng)，拆解后中間線路采用基于互聯(lián)互通的國(guó)產(chǎn)CBTC信號(hào)系統(tǒng)。

圖1 拆分車站示意圖

圖1 所示車站既為既有主線經(jīng)過(guò)的設(shè)備集中站又為改造支線的終端折返站，為避免支線改造對(duì)主線正線產(chǎn)生影響，需將該站的聯(lián)鎖控制區(qū)進(jìn)行拆分，拆分為主線控制區(qū)（由原聯(lián)鎖設(shè)備控制）和支線控制區(qū)（由新設(shè)的聯(lián)鎖設(shè)備控制），拆解后聯(lián)鎖區(qū)邊界劃分在道岔P2006/P2008以及P2005/P2007渡線之上。

在既有線IBP盤增設(shè)轉(zhuǎn)換按鈕，車站值班人員可通過(guò)操作該按鈕及二次確認(rèn)的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)線作業(yè)。

具體拆分改造方案如下所示：

1)將轉(zhuǎn)換按鈕的閉合節(jié)點(diǎn)串入聯(lián)絡(luò)線P2006/P2008及P2005/P2007道岔控制電路中，轉(zhuǎn)換按鈕常態(tài)未按下時(shí)，轉(zhuǎn)換按鈕接點(diǎn)接通道岔P2006/P2008及P2005/P2007的定位，在需進(jìn)行轉(zhuǎn)線作業(yè)時(shí)，主線值班員向支線值班員申請(qǐng)，支線值班人員確認(rèn)轉(zhuǎn)線條件滿足時(shí)按下轉(zhuǎn)換按鈕，此時(shí)轉(zhuǎn)換按鈕接點(diǎn)接通道岔反位操縱回路，主線在獲得支線同意后，可單操P2006/P2008或P2005/P2007道岔至反位或辦理經(jīng)聯(lián)絡(luò)線側(cè)向的進(jìn)路進(jìn)行轉(zhuǎn)線作業(yè)。

2)圖1中S2010和S2011為支線至正線轉(zhuǎn)線的始端信號(hào)機(jī)，該信號(hào)機(jī)在轉(zhuǎn)線時(shí)歸屬主線控制，其他時(shí)間歸屬支線控制，通過(guò)轉(zhuǎn)換按鈕進(jìn)行切換。如圖1所示，平時(shí)S2010和S2011歸屬支線新增聯(lián)鎖控制，轉(zhuǎn)換按鈕未按下，信號(hào)機(jī)控制電路接通支線聯(lián)鎖系統(tǒng)；當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)線作業(yè)時(shí)，支線按下轉(zhuǎn)換按鈕，轉(zhuǎn)換按鈕接點(diǎn)接入既有主線聯(lián)鎖控制。但需注意，在支線聯(lián)鎖控制信號(hào)機(jī)時(shí)，為不影響主線聯(lián)鎖信號(hào)顯示，需將該信號(hào)機(jī)的DJ狀態(tài)復(fù)示給既有主線聯(lián)鎖，即兩線聯(lián)鎖需同時(shí)采集DJ狀態(tài)。

3.2 軌旁信號(hào)設(shè)備改造方案

由于目前國(guó)外系統(tǒng)與國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，故新系統(tǒng)相關(guān)的ATS、CI、軌旁ATP等設(shè)備均需新增，但室外通用設(shè)備如信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸、站臺(tái)緊急停車按鈕、站臺(tái)門等可通過(guò)設(shè)置倒切開關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)共用。由于新舊線使用兩套不同聯(lián)鎖設(shè)備，所以共用設(shè)備的倒切應(yīng)在分線柜與組合柜之間進(jìn)行。

結(jié)合作者在北京地鐵8號(hào)線的改造經(jīng)驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)應(yīng)答器也符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，雙方報(bào)文可相互讀取，但由于報(bào)文格式不同，雙方車載信號(hào)系統(tǒng)均不會(huì)處理對(duì)方的應(yīng)答器報(bào)文，因此兩套應(yīng)答器設(shè)備不會(huì)對(duì)新舊線列車的報(bào)文接收產(chǎn)生干擾，新線應(yīng)答器可按國(guó)內(nèi)互聯(lián)互通設(shè)計(jì)要求重新布置有源應(yīng)答器和無(wú)源應(yīng)答器。新舊系統(tǒng)站臺(tái)區(qū)應(yīng)答器布置位置可能與既有線存在沖突，如新系統(tǒng)站臺(tái)區(qū)精確停車應(yīng)答器無(wú)法滿足安裝要求，可在改造過(guò)程中先在站臺(tái)端部?jī)H設(shè)置1個(gè)精確停車應(yīng)答器，用于調(diào)試ATP的停準(zhǔn)功能，待既有應(yīng)答器拆除后再補(bǔ)充布置另一個(gè)精確定位應(yīng)答器，用于調(diào)試ATO功能。

3.3 DCS設(shè)備改造方案

DCS子系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)采用基于802.3標(biāo)準(zhǔn)的骨干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展非常容易，在改造過(guò)程中可利用既有網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備及備用芯線組網(wǎng)，也可單獨(dú)增設(shè)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備利用備用芯線組網(wǎng)，在新系統(tǒng)開通后，既有系統(tǒng)使用的光纖可作為新系統(tǒng)的備用芯線，但考慮到既有光纖備用芯線存在不可用情況，一般建議有線網(wǎng)組網(wǎng)的光纜單獨(dú)敷設(shè)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在目前國(guó)內(nèi)新建項(xiàng)目中基本上均采用LTE方案，與既有線采用的WLAN方案頻段相互獨(dú)立，互不影響。

4 小結(jié)

改造工程不得影響既有線路的正常運(yùn)營(yíng)，且改造作業(yè)時(shí)間短，作業(yè)空間受限，在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮既有設(shè)備、既有站房、既有接入條件的局限性。隨著國(guó)產(chǎn)化率及互聯(lián)互通技術(shù)的普及，國(guó)產(chǎn)互聯(lián)互通系統(tǒng)改造國(guó)外系統(tǒng)的需求會(huì)越來(lái)越多，本文的技術(shù)方案依托的互聯(lián)互通CBTC技術(shù)也將具備一定的普適性。