北京地鐵8號線由點式升級為CBTC聯鎖子系統改造方案研究

刁望敏

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

北京地鐵8號線由點式升級為CBTC聯鎖子系統改造方案研究

刁望敏

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

北京地鐵8號線一、二期及昌八聯絡線已于2013年12月28日全線貫通運營，信號控制系統采用點式ATC系統。為增加行車密度，縮短運營間隔，需要對既有點式ATC系統升級改造為CBTC系統。重點研究在不影響正常運營的前提下，聯鎖子系統由點式升級為CBTC模式的改造升級方案。

信號系統；點式ATC系統；CBTC系統；聯鎖子系統；改造升級

1 北京地鐵8號線點式工程概況

北京地鐵8號線一、二期及昌八聯絡線(以下稱地鐵8號線)點式工程正線共設置4個聯鎖集中區,一個車輛段,一個試車線。每個聯鎖集中區的管轄范圍如圖1所示。

目前地鐵8號線點式系統的運營間隔是3 min30 s,根據運營公司的客流預測,2015年運營間隔需求將達到2 min 30 s。目前的點式系統已不能滿足后續運營的需求,需要盡快實施由點式向CBTC系統的升級。由于地鐵8號線已投入運營,如何保證在不影響點式系統正常運營的情況下順利實施CBTC系統改造升級成為工程實施所面臨的首要問題。本文從系統構成、實施風險、實施步驟、實施原則等方面對聯鎖子系統的升級改造進行探討和研究。

2 點式ATC及CBTC系統聯鎖子系統結構概述

2.1 點式ATC聯鎖子系統概述

點式ATC聯鎖子系統為國產DS6-60型計算機聯鎖系統,系統采用二乘二取二冗余結構設計。地鐵8號線在一級設備集中站、停車場及試車線設置計算機聯鎖主站設備,在二級設備集中站設置聯鎖目標控制器(OC)。點式ATC聯鎖子系統外接ATS子系統、TWC子系統、LEU設備,并通過由遠程通信單元組成的站間安全數據通信網與目標控制器及鄰站聯鎖通信。點式ATC聯鎖子系統設備構成如圖2所示。

圖1 地鐵8號線點式工程聯鎖集中區劃分

圖2 點式ATC一級設備集中站與二級設備集中站聯鎖系統組成框圖

2.2 CBTC聯鎖子系統概述

CBTC聯鎖子系統在點式系統的基礎上增加了與區域控制器(ZC)的通信,相鄰聯鎖集中區站間通信通過SDH軌旁骨干網傳輸,同一聯鎖區主站與目標控制器站維持使用聯鎖站間安全數據網通信。聯鎖監測機增加與ATC維護子系統的通信,與TWC、LEU及ATS系統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識的設備為CBTC模式下聯鎖需要增加的設備,虛線方塊標識的設備為利舊但需要進行硬件配置修改的設備,如輸入輸出板、遠程通信單元撥碼配置的修改。

3 不停運條件下由點式升級為CBTC聯鎖系統改造

3.1 CBTC調試聯鎖系統所面臨的風險

由于既有點式系統已開通運營,CBTC系統改造升級施工只能在晚間停運后進行,施工完畢后恢復點式運營。這種倒切施工對點式系統的正常運營會帶來一定的風險,如果不做好預防措施,就會影響既有點式的正常運營。對聯鎖子系統而言,主要有以下幾個方面的風險。

1) CBTC系統調試分為子系統單體調試和系統聯調,整個調試工作會持續少則3個月多則半年的時間。在每個調試點內,聯鎖系統都需要斷電停機,進行硬件板卡插拔和聯鎖軟件的更換。頻繁的斷電重啟及操作方式的合理性會使硬件系統的正常運行面臨較大的風險。發生硬件故障時,如何快速定位及恢復系統是調試人員需要考慮的首要問題。

2) CBTC系統調試時,聯鎖邏輯部、控顯機、監測機軟件均需要進行同步更換。系統倒切特別是恢復點式運行時,如何保證軟件版本的正確性是聯鎖調試所面臨的又一風險。

3) CBTC模式下,聯鎖子系統增加了信號點燈繼電器(DDJ)的采集與控制,信號機組合及接口架均增加了DDJ相關配線。施工單位進行配線時可能會發生混線、混電故障,直接影響CBTC系統調試及點式系統的正常運營,使聯鎖系統面臨較大的風險。如何防止發生混線、混電故障及發生故障時的快速排查處理也是調試人員需要考慮的問題。

4) CBTC模式下和點式模式下聯鎖子系統站間通信方式不同,當進行單個聯鎖區的CBTC調試時,本聯鎖區及相鄰聯鎖區點式聯鎖系統站聯信息會受到影響。這需要調試人員制定預防措施,防止站聯信息的錯誤傳輸影響系統調試和恢復。

圖3 CBTC系統一級設備集中站與二級設備集中站聯鎖系統組成框圖

除了上述所列CBTC聯鎖系統調試所面臨的主要風險外,在調試過程中還不可避免的產生其他風險,比如輸入資料錯誤、方案變更等,這就需要項目負責人和調試人員根據實際情況制定相應措施進行風險的識別和應對,以減少對正常運營的影響。

3.2 CBTC聯鎖子系統施工調試方案

以上所描述的實施風險及注意事項要求調試人員要綜合考慮設計、施工及運營限制等相關因素制定詳盡的倒切方案和施工步驟以及風險應對措施,使CBTC聯鎖調試工作有序展開。制定倒切調試方案時應重點考慮以下幾個方面。

1) CBTC調試升級工作開展之前,調試人員根據聯鎖系統硬件構成和現場施工內容,預先做好備品備件的準備工作。特別是對調試施工過程中經常插拔的板卡,如聯鎖邏輯運算版、電源板等設備要準備充足的備品。另外可采用頭腦風暴或專家評審的方式,對現場硬件系統可能出現的故障及處理方法形成文件指導現場調試。

2) CBTC系統調試時,需要進行CBTC聯鎖軟件和點式聯鎖軟件的倒切。為了確保軟件倒切準確無誤,不影響點式系統正常運營,可將CBTC聯鎖軟件拷貝至備用邏輯運算板并做好標識,通過直接更換CBTC和既有點式聯鎖邏輯運算版進行軟件倒切,上位機軟件可通過更改運行目錄進行軟件倒切。在點式系統恢復后,通過監測機軟件版本信息窗口查看并記錄軟件版本號,確保點式系統恢復正確。

3) 聯鎖集中區主站聯鎖每系各增加2塊以太網通信板和2塊以太網接口板,用于聯鎖與ZC及鄰站聯鎖的通信。新增以太網接口板可一次安裝后永久安裝在聯鎖機籠中,以太網通信板在CBTC調試時安裝,恢復點式運營時拔出。每塊以太網通信板撥碼均不同,且安裝在邏輯部機籠內槽道位置固定,對每塊網卡應做好標識,便于后續安裝調試。主站聯鎖新增8根超6類屏蔽以太網線,4根用于與ZC設備通信,4根用于與鄰站聯鎖的通信,從各自以太網接口板接入SDH軌旁骨干網交換機中。以太網線應做好標識,恢復點式系統時從以太網接口板上拔出。

4) CBTC系統聯鎖需要增加對信號點燈繼電器的采集和驅動,為了減少其對既有系統輸入輸出接口的影響,應把DDJ的采集和驅動增加在新的輸入輸出板上。恢復點式時,把新增的輸入輸出板從機籠中拔出,對應的采驅電纜與系統斷開。調試前,與施工單位核對新增配線的采驅位置。調試過程中,當進行接口架側采驅配線或與聯鎖采驅有關的組合架側配線焊接時,應預先關閉聯鎖輸入輸出機籠電源,防止高壓電混入采驅電纜燒毀板卡。焊接完成后,應先進行混線、混電故障排查,確認無問題后再開啟輸入輸出機籠。

5) 對于CBTC和點式系統聯鎖站聯通信接口方式的不同,當進行單個聯鎖區調試時,為避免域間站聯信息傳輸錯誤,需斷開本聯鎖區與鄰站聯鎖區的域間通信,即圖4中灰色×標記的域間光纖。恢復點式運行時,把域間光纖恢復并確認域間通信正常。

圖4 CBTC調試時聯鎖域間光纖斷開示意圖

6) 聯鎖監測機增加與ATC維護系統接口,向維護支持系統提供聯鎖系統內部的維護數據。需要在監測機中增加一塊以太網卡及至ATC維護系統的超五類屏蔽網線。CBTC系統調試完成恢復點式系統時,新增以太網卡和網線可不從監測機中拔出,便于后續調試。

7) 聯鎖與ATS、TWC、LEU系統維持既有點式系統的接口方式無變化。

4 結束語

本文對北京地鐵8號線點式和CBTC聯鎖子系統做了簡要介紹,描述了兩種模式下聯鎖子系統的結構及接口差別,重點探討了不停運條件下聯鎖子系統由點式升級為CBTC模式存在的風險及對應的倒切調試方案。在工程具體實施階段,還要根據工程實際情況綜合考慮實施方案和應急預案,確保倒切調試施工不影響既有點式系統的正常運營。

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）