大連快軌3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)擴(kuò)能改造技術(shù)分析

武少峰 何 燕 衛(wèi)和君

(1．鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251；2．大連金馬快軌公司，遼寧大連 116013；3．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073)

1 概況

既有大連市快速軌道交通3號(hào)線從火車站至金石灘站，全線長(zhǎng)約49 km，于2002年10月份正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，其中保稅區(qū)站為中間折返站。

信號(hào)系統(tǒng)采用固定閉塞制式，列車運(yùn)營(yíng)間隔：火車站至保稅區(qū)站為4 min間隔；保稅區(qū)站至金石灘站為8 min間隔。

大連快軌3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)由中國(guó)鐵路通信信號(hào)總公司集成，系統(tǒng)包括調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）系統(tǒng)等。CTC系統(tǒng)由控制中心CTC總機(jī)系統(tǒng)和車站CTC分機(jī)系統(tǒng)設(shè)備組成。ATP采用固定閉塞式ATP系統(tǒng)，采用階梯式速度曲線控制方式，主要由WG-21A型無(wú)絕緣移頻軌道電路、地面點(diǎn)式應(yīng)答器和車載ATP系統(tǒng)組成。其中軌道電路提供給車載ATP的信息為18個(gè)，這些信息分別表示列車在該軌道電路區(qū)段的最大運(yùn)行速度和該軌道電路的出口速度。

2 改造的必要性

由于大連既有3號(hào)線建成時(shí)間較早，客流預(yù)測(cè)量較少，信號(hào)系統(tǒng)是按4 min設(shè)計(jì)的，使得目前只能滿足行車間隔4 min的要求。而目前大連既有3號(hào)線的客流增長(zhǎng)速度很快，既有4 min行車間隔的系統(tǒng)能力已不能滿足日益增長(zhǎng)的客流，尤其是大連站至保稅區(qū)這一區(qū)域內(nèi)客流的要求。因此對(duì)既有3號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)能改造，使其能夠達(dá)到3 min的行車間隔，是很有必要和非常迫切的。

3 解決方案

大連既有3號(hào)線列車超速防護(hù)設(shè)備采用大臺(tái)階速度控制方式，本次改造方案維持原來(lái)的控制方式。即：列車在限速100 km/h線路上，一般采用的列車速度等級(jí)為93 km/h和0 km/h，列車制動(dòng)距離由一個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度來(lái)保證，列車正常停車的閉塞分區(qū)前設(shè)置防護(hù)閉塞分區(qū)；在其他小于100 km/h限速的區(qū)段，根據(jù)具體線路的限速值，設(shè)置79、58 km/h和28 km/h對(duì)應(yīng)的輔助速度等級(jí)來(lái)滿足列車運(yùn)行安全的要求。

3.1 改造方案

為實(shí)現(xiàn)火車站至保稅區(qū)站之間列車追蹤間隔3 min的要求，經(jīng)過(guò)牽引計(jì)算，提出以下5項(xiàng)措施。

1）減少現(xiàn)有所有的鎖閉區(qū)段的數(shù)量。對(duì)原設(shè)計(jì)中防護(hù)道岔設(shè)置的鎖閉區(qū)段的數(shù)量予以減少，按照正常的軌道電路信息碼碼序重新設(shè)計(jì)，使信號(hào)機(jī)可提前開(kāi)放，以提高運(yùn)營(yíng)效率，減小追蹤間隔時(shí)間。

2）允許司機(jī)在預(yù)告減速的信息碼（代碼AT）區(qū)段上追蹤運(yùn)行（簡(jiǎn)稱“AT碼運(yùn)行方式”），列車追蹤間隔按3個(gè)閉塞分區(qū)進(jìn)行，如圖1所示。

3）對(duì)現(xiàn)有閉塞分區(qū)進(jìn)行必要的調(diào)整，以滿足列車追蹤間隔3 min的要求。

4）為縮短列車在保稅區(qū)站的折返間隔，在保稅區(qū)進(jìn)站前增加2組地面應(yīng)答器，均為無(wú)源應(yīng)答器，車載設(shè)備通過(guò)應(yīng)答器進(jìn)行定位，使列車在收到應(yīng)答器信息后，在下一個(gè)區(qū)段開(kāi)始按模式曲線制動(dòng)的方式運(yùn)行。

5）沿著列車運(yùn)行方向，當(dāng)一離去區(qū)段為0/0 碼時(shí)，站臺(tái)區(qū)段發(fā)送58/0碼，二接近區(qū)段不重復(fù)發(fā)送58/0碼，而發(fā)送區(qū)段的最高碼序限速停車碼。為此，列車經(jīng)過(guò)車站的軌道電路碼序變化如圖2所示。

3.2 牽引計(jì)算分析結(jié)果

在采用以上資料和設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，為了保證火車站—保稅區(qū)交路范圍內(nèi)滿足列車3 min追蹤間隔時(shí)間，進(jìn)行如下改造措施。

1）火車站下行出站分界標(biāo)025（S5F）的里程由K0+340移設(shè)至3號(hào)岔尖基本軌軌縫處，即里程K0+258；下行出發(fā)信號(hào)機(jī)S3、S4信號(hào)機(jī)里程由K0+153分別移到1、2號(hào)道岔岔尖基本軌軌縫處，即里程為K0+188。

在火車站上，接車進(jìn)路碼序變化如圖3所示。

在火車站下行發(fā)車進(jìn)路上分界標(biāo)025～091所在軌道電路在區(qū)間空閑時(shí)，發(fā)送的最高碼為28/26LC。為了確保列車發(fā)車不超過(guò)道岔限速，當(dāng)列車占用該軌道電路，并聯(lián)鎖確認(rèn)列車尾部出清道岔區(qū)時(shí)，該軌道電路發(fā)送28/26LC或28/26AT信息碼變化為發(fā)送58/56LC或58/56AT信息碼。

2）將開(kāi)發(fā)區(qū)—保稅區(qū)下行方向的4個(gè)閉塞分區(qū)調(diào)整到6個(gè)閉塞分區(qū)并對(duì)現(xiàn)有的3處分界標(biāo)進(jìn)行移設(shè)，閉塞分區(qū)分界標(biāo)位置如表4所示，并在保稅區(qū)站前2719～2759、2759～XJ所在閉塞分區(qū)入口處增加點(diǎn)式應(yīng)答器。地面設(shè)備變化后，列車到達(dá)保稅區(qū)的追蹤碼序變化如圖4所示。

3）調(diào)整上行、下行方向的閉塞分區(qū)。

4）列車在改造后各地段最大追蹤間隔時(shí)間如表1所示。

表1 列車追蹤間隔時(shí)間

4 施工方法

改造實(shí)施方案應(yīng)在盡可能保證既有信號(hào)系統(tǒng)不停運(yùn)、不降低運(yùn)輸能力和安全等級(jí)的前提下進(jìn)行。對(duì)于移設(shè)、增設(shè)的室外設(shè)備需進(jìn)行必要的測(cè)試及實(shí)驗(yàn)，保證夜間施工、測(cè)試和恢復(fù)白天運(yùn)營(yíng)配置之間的簡(jiǎn)單、安全和有效轉(zhuǎn)換。

本改造工程新設(shè)備的安裝計(jì)劃在不影響既有系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行。對(duì)于軌旁設(shè)備移設(shè)、安裝將在夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)段進(jìn)行安裝。在采取有效的防護(hù)措施后，室內(nèi)及站臺(tái)設(shè)備的安裝可于白天進(jìn)行。

利用夜間停運(yùn)點(diǎn)進(jìn)行軌旁新增設(shè)備安裝，同時(shí)在做好安全防護(hù)的前提下，白天進(jìn)行室內(nèi)及站臺(tái)設(shè)備安裝；該階段需要完成電纜敷設(shè)、新設(shè)區(qū)間設(shè)備點(diǎn)的鋼軌鉆孔、設(shè)備基礎(chǔ)樁安裝、電容安裝、室內(nèi)新增設(shè)備安裝等。新增軌道電路室外設(shè)備安裝在設(shè)計(jì)位置。對(duì)于移設(shè)的軌道電路室外設(shè)備安裝可以先在移設(shè)位置安裝新設(shè)備，夜間配置、測(cè)試成功后一次性倒接到改造后新系統(tǒng)，并拆除移設(shè)前的相關(guān)設(shè)備。室內(nèi)及站臺(tái)設(shè)備的安裝在白天及夜間均能進(jìn)行，并且需要對(duì)既有設(shè)備采取有效的防護(hù)措施，保障既有設(shè)備的正常運(yùn)行。運(yùn)營(yíng)時(shí)段及非運(yùn)營(yíng)時(shí)段均能安裝室內(nèi)設(shè)備，但須對(duì)既有設(shè)備進(jìn)行有效的防護(hù)。尤其是車站室內(nèi)設(shè)備的安裝，需克服設(shè)備用房面積緊張、安裝施工條件差、安裝難度大等困難。如果存在二次就位情況的設(shè)備應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)的光電纜線，便于在拆除舊設(shè)備后新設(shè)備的二次就位。

舊設(shè)備拆除過(guò)程中需對(duì)新設(shè)備進(jìn)行必要的防護(hù)，保證新系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。過(guò)渡設(shè)備及舊系統(tǒng)設(shè)備拆除后，交由用戶方進(jìn)行處理。

5 總結(jié)

按照上述的改造方案實(shí)施，既有大連快軌3號(hào)線的追蹤間隔從4 min減少到3 min，使整個(gè)線路的運(yùn)營(yíng)能力大大提高。在近期內(nèi)達(dá)到了解決3號(hào)線運(yùn)能的目的，但隨著時(shí)間的推移和大連市區(qū)以及開(kāi)發(fā)區(qū)的迅速發(fā)展，客流的不斷增加，在遠(yuǎn)期3 min的追蹤間隔也不能滿足運(yùn)營(yíng)的要求了，屆時(shí)可將既有大連快軌3號(hào)線升級(jí)改造為可以滿足更小追蹤間隔要求的基于通信的移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)，以滿足運(yùn)營(yíng)能力增加的要求。

[1] GB 50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003．

[2] 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(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[3] GB50490-2009 城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009．

[4] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.大連快軌3號(hào)線擴(kuò)能改造初步設(shè)計(jì)，2012.

[5] 何燕.第一套全國(guó)產(chǎn)化信號(hào)系統(tǒng)在大連快軌3號(hào)線中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2007，10（7）：58-61.

[6] 孫傳增.點(diǎn)式應(yīng)答器在提高大連快軌3號(hào)線大連站折返能力中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2012，15（3）：45-48.