CBTC移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)拆分實(shí)施方案研究

高斌文

（中國(guó)鐵建電氣化局集團(tuán)北方工程有限公司，太原 030053）

1 概述

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市規(guī)模也迅速擴(kuò)張，在城市中特別是大、中城市老百姓出行問題已成為城市生活中的主要矛盾之一。為此，我國(guó)目前的各大、中城市正在大力發(fā)展城市軌道公共交通的建設(shè)。在建設(shè)過程中，部分城市由于線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)劃以及投資成本等方面的原因，普遍存在同一條線分段建設(shè)、分期投入運(yùn)營(yíng)，或?yàn)榱私鉀Q當(dāng)前交通的主要矛盾、節(jié)省投資，采取某兩條線先期統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)，后期線路延伸拆分、分線運(yùn)營(yíng)的建設(shè)模式。本文就先期統(tǒng)一建設(shè)、后期拆分的建設(shè)模式中信號(hào)系統(tǒng)拆分方案進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和研究。

信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)中確保行車安全、正點(diǎn)、快捷運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵設(shè)施，擔(dān)當(dāng)著城市軌道交通系統(tǒng)的大腦作用。然而由于我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展較晚，目前信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備主要依賴外國(guó)進(jìn)口，信號(hào)系統(tǒng)的拆分方案直接關(guān)系到信號(hào)系統(tǒng)的投資以及對(duì)先期開通線路運(yùn)營(yíng)的影響。因此，必須認(rèn)真分析、研究信號(hào)系統(tǒng)的拆分方案。

下面以圖1所示的A線、B線的拆分為例進(jìn)行詳細(xì)說明。假設(shè)其中AB、B2、B3、B4站與A線先期建設(shè)并納入A線統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理，A1站、B4站分別為設(shè)備集中站，系統(tǒng)采用基于無線電臺(tái)車地通信方式的移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)。

2 拆分方案原則

由于涉及到對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路信號(hào)系統(tǒng)的拆分，以及拆分后與延伸線路的貫通運(yùn)營(yíng)，必須按照以下原則實(shí)施。

1）拆分后，既有線路需與拆分后延伸的線路貫通運(yùn)行；

2）由一條線拆分成兩條線后，兩線需分別獨(dú)立運(yùn)營(yíng)；

3）拆分后，兩線之間應(yīng)保留既有的聯(lián)絡(luò)線，兩線之間需具備轉(zhuǎn)線功能；

4）在信號(hào)系統(tǒng)整個(gè)拆分過程中，不能中斷既有線的運(yùn)營(yíng)；

5）拆分方案應(yīng)盡可能利用既有設(shè)備，減少?gòu)U棄工程，節(jié)省投資；

6）拆分后兩線信號(hào)系統(tǒng)制式及構(gòu)成應(yīng)盡量保持一致，有利于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；

7）拆分方案應(yīng)切實(shí)可行，降低工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)；

8）信號(hào)系統(tǒng)拆分方案應(yīng)有利于工程的招標(biāo)，盡量實(shí)現(xiàn)公平競(jìng)爭(zhēng)。

3 拆分方案分析

由于拆分后兩線需要獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，因此，拆分過程中有兩種可能的信號(hào)系統(tǒng)方案。

3.1 拆分后采用相同信號(hào)系統(tǒng)方案

由于A線和B線采用相同的設(shè)備，既有聯(lián)絡(luò)線設(shè)備基本保持不變。并在聯(lián)絡(luò)線上裝設(shè)B線的軌旁無線通信設(shè)備，兩線列車能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)閉塞模式下的互連互通運(yùn)行。

3.2 拆分后采用不相同信號(hào)系統(tǒng)方案

由于兩線采用不同供貨商的設(shè)備，A線和B線之間應(yīng)有明顯的聯(lián)鎖控制邊界，并用信號(hào)機(jī)隔開。聯(lián)鎖邊界不動(dòng)，A線設(shè)置Xa、Xb信號(hào)機(jī)，B線設(shè)置Sa、Sb信號(hào)機(jī)，如圖2所示。拆分后聯(lián)絡(luò)線之間采用繼電器聯(lián)鎖照查電路的接口方式，司機(jī)按地面信號(hào)機(jī)顯示人工駕駛的方式運(yùn)行。

由于該方案需要將既有的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行拆除，造成一定的廢棄工程，不利于節(jié)省工程投資，一般不推薦采用該方案。

3.3 拆分方案制定的原則

由于拆分實(shí)施期間，不能中斷既有線的運(yùn)營(yíng)，因此在拆分實(shí)施期間，必須采用由底層至中央，由低級(jí)向高級(jí)逐步實(shí)施的原則。確保提供低一級(jí)的系統(tǒng)功能前提下，再逐步向高級(jí)過渡。拆分調(diào)試及開通原則如圖3所示。

4 拆分實(shí)施方案

由于兩線采用不同的信號(hào)系統(tǒng)，兩線之間的接口相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，本文重點(diǎn)分析采用同一信號(hào)系統(tǒng)方案的拆分實(shí)施方案。

4.1 拆分前的準(zhǔn)備

4.1.1 聯(lián)鎖的軟件和硬件重新設(shè)計(jì)

聯(lián)鎖的軟件和硬件的重新設(shè)計(jì)，主要包括以下內(nèi)容。

1）A1區(qū)域集中站聯(lián)鎖新進(jìn)路表的設(shè)計(jì)變更；

2）A1區(qū)域集中站的聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)的新配置數(shù)據(jù)；

3）設(shè)計(jì)新電路圖集；

4）硬件變更的安裝督導(dǎo)；

5）硬件和軟件變更的模擬調(diào)試；

6）各階段的安全認(rèn)證。

4.1.1.1 聯(lián)鎖系統(tǒng)的修改設(shè)計(jì)

1）根據(jù)需要增加相應(yīng)的信號(hào)機(jī)；

2）增加信號(hào)機(jī)至聯(lián)鎖邊界的進(jìn)路；

3）設(shè)置穿越聯(lián)鎖邊界的運(yùn)行進(jìn)路；

4）穿越聯(lián)鎖邊界時(shí)不能改變運(yùn)行方向等。

4.1.1.2 計(jì)軸設(shè)備的修改設(shè)計(jì)

1）根據(jù)需要增加新的磁頭和軌道區(qū)段；

2）軌道區(qū)段控制范圍的劃分；

3）室內(nèi)計(jì)軸主機(jī)配置數(shù)據(jù)；

4）硬件變更的安裝督導(dǎo)；

5）硬件和軟件變更的模擬調(diào)試；

6）階段性的安全認(rèn)證。

4.1.2 ATP/ATO系統(tǒng)修改設(shè)計(jì)

1）升級(jí)B線所有列車的車載軟件和軌旁的軌道數(shù)據(jù)庫(kù)；

2）ITC級(jí)別的升級(jí)（應(yīng)答器和軌旁電子單元的編程）；

3）關(guān)于到A線新邊界的新系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)（ITC和CTC等）；

4）新增硬件的安裝督導(dǎo)；

5）新增硬件的靜態(tài)調(diào)試；

6）在邊界處的列車動(dòng)態(tài)調(diào)試；

7）ATP/ATO設(shè)計(jì)變更的一致性檢查；

8）A線無線接入點(diǎn)（AP）斷開,連接到B線的無線服務(wù)器上；

9）升級(jí)ATC無線配置；

10）階段性的安全認(rèn)證。

4.1.3?ATS系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)

1）升級(jí)車站ATS、中央ATS，時(shí)刻表編輯器工作站等；

2）目的地碼變更設(shè)計(jì)；

3）自動(dòng)排路變更設(shè)計(jì)；

4）自動(dòng)列車調(diào)整變更設(shè)計(jì)；

5）根據(jù)新的硬件配置進(jìn)行維修及故障診斷工作站的變更設(shè)計(jì)。

4.1.4 電源和電纜

1）附加硬件新的電源需求分析和變更設(shè)計(jì)；

2）電源系統(tǒng)的更新；

3）附加電纜的連接。

4.1.5 信息數(shù)據(jù)網(wǎng)

確定保留和斷開的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)，需要保留的總線為區(qū)域集中站之間的聯(lián)鎖總線和ATP總線，需要斷開的總線如下。

1）ATP/ATO區(qū)域內(nèi)的總線；

2）區(qū)域內(nèi)的聯(lián)鎖總線；

3）無線總線；

4）ATS前置處理器總線。

4.2 拆分的前提條件

B線南北兩段信號(hào)系統(tǒng)軌旁設(shè)備已經(jīng)安裝并調(diào)試完成，B線對(duì)既有已運(yùn)營(yíng)車站需增加的室外軌旁設(shè)備安裝、單項(xiàng)調(diào)試完成，室內(nèi)設(shè)備模擬調(diào)試完成。

4.3 拆分的實(shí)施步驟

4.3.1 A線與B線的分離與調(diào)試

拆分期間兩線運(yùn)營(yíng)分別獨(dú)立進(jìn)行，B線將利用小交路，采用點(diǎn)式ATP模式組織運(yùn)營(yíng)。為了不中斷既有線的運(yùn)營(yíng)，以下調(diào)試原則上在B線非運(yùn)營(yíng)時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。在本階段內(nèi)主要完成以下工作。

B線既有線路的應(yīng)答器和LEU將會(huì)重新統(tǒng)一編程到B線應(yīng)答器。更新的聯(lián)鎖、ATP/ATO軌旁設(shè)備、維護(hù)和診斷計(jì)算機(jī)、無線接入點(diǎn)、無線主機(jī)以及車站ATS設(shè)備等。

車載和軌旁的軌道數(shù)據(jù)庫(kù)將從A線升級(jí)到B線。

運(yùn)營(yíng)控制將會(huì)臨時(shí)性的換到位于B線的設(shè)備集中站或B線的C-Low。進(jìn)路可由人工在車站ATS工作站上設(shè)置或利用臨時(shí)中心C-Low進(jìn)行設(shè)置。

進(jìn)行聯(lián)鎖、ATP/ATO和ATS的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)調(diào)試。系統(tǒng)的調(diào)試按照由低級(jí)至高級(jí)的順序逐步進(jìn)行。

1）AzS?350U新配置的調(diào)試；

2）聯(lián)鎖新的軟件版本調(diào)試；

3）所有聯(lián)鎖進(jìn)路設(shè)置的測(cè)試；

4）B線應(yīng)答器和軌旁電子單元在ATP系統(tǒng)中的重新編程；

5）重新編程過的數(shù)據(jù)應(yīng)答器的ATP靜態(tài)測(cè)試；

6）升級(jí)B線列車的車載軟件及車載數(shù)據(jù)庫(kù)；

7）B線新車輛的車載設(shè)備的安裝和調(diào)試；

8）重新編程過的應(yīng)答器和軌旁電子單元的ITC級(jí)別下的ATP動(dòng)態(tài)調(diào)試；

9）線路邊界的ATP/ATO動(dòng)態(tài)調(diào)試；

10）新配置車站級(jí)ATS軟件的調(diào)試。

4.3.2 新版本軟件投入運(yùn)行

在調(diào)試測(cè)試和安全認(rèn)證后，包括時(shí)刻表編輯工作站、車站級(jí)時(shí)刻表工作站和列車排路計(jì)算機(jī)的新版本軟件，將會(huì)安裝在控制中心并投入運(yùn)營(yíng)。

所有硬件和配線連接到新系統(tǒng)，并斷開舊的連接；開啟新軟件；在安全認(rèn)證后，可以進(jìn)行ITC下的載客運(yùn)營(yíng)。

4.3.3 全功能調(diào)試并開通運(yùn)營(yíng)

1）無線接入點(diǎn)、無線服務(wù)器、新接入點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的調(diào)試；

2）給B線已調(diào)試過的車輛升級(jí)車載軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)；

3）B線新車輛車載設(shè)備的安裝和調(diào)試；

4）連續(xù)式ATP/ATO的動(dòng)態(tài)調(diào)試；

5）中央ATS系統(tǒng)的調(diào)試；

6）在安全認(rèn)證后，可以進(jìn)行連續(xù)式ATP/ATO的載客運(yùn)營(yíng)。

通過以上步驟后，A、B兩線信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分線獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。

5 過渡運(yùn)營(yíng)方案

在信號(hào)系統(tǒng)的拆分期間，B線先開通的車站需采用獨(dú)立小交路組織過渡運(yùn)營(yíng)，如圖4所示。

既有系統(tǒng)可以以移動(dòng)閉塞ATP模式或點(diǎn)式ATP模式平穩(wěn)過渡，B線先期工程將根據(jù)調(diào)試的進(jìn)度和對(duì)既有設(shè)備的改造程度進(jìn)行選擇。

6 方案實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)分析

1）?采用該方案進(jìn)行分離，工程風(fēng)險(xiǎn)較低，運(yùn)營(yíng)影響較小，可實(shí)施性較強(qiáng)。

2）?該方案對(duì)于既有工程需要進(jìn)行新、舊軟件倒替試驗(yàn)，如果倒替不成功，支線第二日將可能采用擺渡方式運(yùn)營(yíng)。

7 結(jié)束語

對(duì)于涉及到CBTC移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的拆分工程，在拆分實(shí)施前應(yīng)制定周密、詳細(xì)的拆分方案、實(shí)施步驟，并確定拆分、調(diào)試及開通原則。根據(jù)本文分析、研究，采用先底層后中央，由低級(jí)向高級(jí)逐步拆分、調(diào)試及開通的方法，是解決CBTC移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)拆分工程順利實(shí)施、降低工程風(fēng)險(xiǎn)、并對(duì)既有運(yùn)營(yíng)影響最小的方法。