曼谷高架軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的改造

曼谷高架軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的改造

為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的客運(yùn)需求和擴(kuò)大公共交通路網(wǎng)，泰國(guó)曼谷公共交通系統(tǒng)公司（BTS）開展了一個(gè)項(xiàng)目，將其高架軌道交通基于軌道電路的信號(hào)系統(tǒng)改造為基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)。該項(xiàng)目面臨一些重要挑戰(zhàn)。

1　高架軌道交通系統(tǒng)擴(kuò)建概況

投資改造曼谷的高架軌道交通系統(tǒng)，即BTS的Skytrain（圖1），該系統(tǒng)自1999年12月開通運(yùn)營(yíng)以來，客運(yùn)量快速增長(zhǎng)，到20世紀(jì)末，已迫切需要將線路延長(zhǎng)和升級(jí)改造其信號(hào)系統(tǒng)。

曼谷市政府（BMA）和曼谷公共交通系統(tǒng)公司（BTS）計(jì)劃擴(kuò)建該系統(tǒng)，以滿足客運(yùn)需求以及提高系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率和裁減一些工作人員，并優(yōu)化系統(tǒng)維護(hù)成本，BTS決定升級(jí)其信號(hào)系統(tǒng)到CBTC系統(tǒng)，并增加列車以提高運(yùn)力。隨后在2008年底從CNR采購(gòu)了12列4節(jié)編組的列車，目前主要服務(wù)于席?。⊿ilom）線，同時(shí)也將列車從現(xiàn)有3節(jié)編組加長(zhǎng)到4節(jié)編組。

該路網(wǎng)最初的擴(kuò)建包含席隆線延伸2.2 km到王威安亞（Wong Wian Yai），這段延伸線于2009 年5月開通運(yùn)營(yíng)，還有1段5.3 km延伸到素坤逸（Sukhumvit）線的Bearing站，該段線路于2011年開通。在2007年中期，龐巴迪公司獲得信號(hào)改造合同，同時(shí)提供新的列車，分階段引進(jìn)并與線路擴(kuò)建開通計(jì)劃綁定。

2　信號(hào)系統(tǒng)更新項(xiàng)目的實(shí)施

新的信號(hào)系統(tǒng)由龐巴迪CityFlo 450組成，采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖和基于無線通信的列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）系統(tǒng)，有1個(gè)中心運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)，布設(shè)1個(gè)無線傳輸和通信網(wǎng)絡(luò)。新的信號(hào)系統(tǒng)可提供1 min 30 s的列車運(yùn)營(yíng)間隔，而采用軌道電路的列車運(yùn)營(yíng)間隔為2 min。

新的列車只配備了新的列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)，因此，與原有的信號(hào)系統(tǒng)不兼容。為此，新的信號(hào)系統(tǒng)安裝和調(diào)試工作要在列車調(diào)配之前進(jìn)行，改造計(jì)劃需要7個(gè)階段。

圖1　Skytrain系統(tǒng)

階段1：隨著席隆線從沙潘塔克辛站（Saphan Taksin）穿過湄南河延伸到王威安亞，立即出臺(tái)1個(gè)臨時(shí)解決方案。新的信號(hào)系統(tǒng)僅在延伸線安裝，期間，原有的信號(hào)系統(tǒng)控制原有的席隆線。因此，一些3節(jié)編組的列車配備2個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的車載設(shè)備。

階段2：在整個(gè)席隆線上引入新的ATC軌旁設(shè)備和新的中心控制系統(tǒng)。一些新的4節(jié)編組的列車在席隆線上逐步投入運(yùn)營(yíng)，僅裝備新的ATC車載設(shè)備的列車被允許在席隆線上以人工ATP模式運(yùn)營(yíng)。不允許操作列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）模式，可以選擇返回到第1階段的運(yùn)營(yíng)模式。

階段3：更多新的列車在席隆線上投入運(yùn)營(yíng)，而素坤逸線從奇?。–hitlom）車站到曼谷北站（Mo Chit）的1段線路鋪設(shè)（覆蓋）新的軌旁設(shè)備，在這段線路上允許混合列車運(yùn)行。為素坤逸線服務(wù)的列車在原有的ATC系統(tǒng)下運(yùn)行。轉(zhuǎn)換到席隆延伸線上運(yùn)行的新的列車在新的ATC系統(tǒng)下以人工ATP模式運(yùn)行，直到轉(zhuǎn)換到席隆線，所有列車，新的列車和原有3節(jié)編組列車，都在新的信號(hào)系統(tǒng)下運(yùn)行。

階段4：在整個(gè)席隆線上引入ATO運(yùn)營(yíng)模式。

階段5：進(jìn)行車輛段信號(hào)系統(tǒng)改造，原有的信號(hào)系統(tǒng)和新的信號(hào)系統(tǒng)并行工作。

階段6：在整個(gè)素坤逸線上從曼谷北站到Bearing站安裝新的軌旁設(shè)備，開通信號(hào)系統(tǒng)全部功能。

階段7：原有的信號(hào)系統(tǒng)逐步退出，包括車載設(shè)備和軌旁設(shè)備。

在以上每個(gè)階段都不可避免地遇到重大挑戰(zhàn)，特別是在項(xiàng)目成形的早期階段。

在階段1的初始階段，開始的工作是在假設(shè)原有的信號(hào)系統(tǒng)和新的信號(hào)系統(tǒng)之間接口可以通過交換2個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)鎖狀態(tài)完成。BTS找過原有信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商要求其提供接口服務(wù)報(bào)價(jià)。然而，到信號(hào)改造項(xiàng)目進(jìn)行1年后，隨著許多信函和電子郵件交流后，該供應(yīng)商沒有表明愿意提供任何支持。

隨著時(shí)間的流失，未達(dá)到政府計(jì)劃2009年5月的開通目標(biāo)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和承包商提出了1個(gè)臨時(shí)的解決方案，在原有的信號(hào)系統(tǒng)和新的信號(hào)系統(tǒng)之間沒有任何接口。這個(gè)過渡階段將持續(xù)到新信號(hào)系統(tǒng)完成和整個(gè)席隆線投入運(yùn)營(yíng)。

隨后開始最適合系統(tǒng)運(yùn)行切換的車站的研究，主要著重于實(shí)現(xiàn)最好的列車運(yùn)行間隔可能性。這項(xiàng)研究也考慮到了從1個(gè)車載系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另1個(gè)車載系統(tǒng)時(shí)的臨時(shí)停車次數(shù)，并考慮在正常情況和降級(jí)運(yùn)行模式下列車運(yùn)行的適應(yīng)性。

最終這項(xiàng)研究認(rèn)定蘇叻沙克（Surasak）站是理想的位置，減少了在原有線路的終點(diǎn)站沙潘塔克辛站的臨時(shí)停車次數(shù)，由于在舊的和新的區(qū)段建立了一個(gè)明確的“緩沖區(qū)”，其好處是，可以使所有列車在進(jìn)入延伸區(qū)段之前都在新的信號(hào)系統(tǒng)下運(yùn)行。這樣也可早期識(shí)別非通信列車，使其折返向西運(yùn)行，最小限度地中斷運(yùn)營(yíng)，同時(shí)防止在一個(gè)地點(diǎn)發(fā)生所有的列車延遲。

緩沖區(qū)的信號(hào)系統(tǒng)布置如圖2所示。應(yīng)答器安裝到鐘那席（Chong Nonsi）站的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)邊界，能夠提前識(shí)別接近蘇叻沙克站的非通信列車，而道岔指示器并行操作從蘇叻沙克站的邊緣到延伸段的原有信號(hào)機(jī)。新的聯(lián)鎖系統(tǒng)提供從蘇叻沙克站的邊界到沙潘塔克辛站的全部線路控制，相同于原有的信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)。

在制定這個(gè)臨時(shí)解決方案時(shí)，保持高水平的運(yùn)行安全是不可避免地要關(guān)注的一個(gè)問題，特別是在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換期間以及需要在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成維持列車運(yùn)行。安裝緊急按鈕，撤銷移動(dòng)授權(quán)以及2個(gè)系統(tǒng)的并行連接，盡量減少這種風(fēng)險(xiǎn)。

此外，必須在列車司機(jī)和線路控制中心人員之間提供連續(xù)的無線通信。依賴于列車管理系統(tǒng)到語(yǔ)音無線系統(tǒng)的接口文件傳輸，采用一個(gè)XML文件，其中包含客室編號(hào)、車輛編號(hào)、列車ID、司機(jī)人數(shù)、工作站ID、車站ID的信息。線路控制中心人員每天當(dāng)列車第1次進(jìn)入系統(tǒng)以及當(dāng)列車通過緩沖區(qū)進(jìn)入原有的系統(tǒng)時(shí)將這些ID輸入到系統(tǒng)中。

因此，操控2個(gè)系統(tǒng)之間的列車通過，需要原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)的線路控制中心人員之間的密切合作。在控制中心，原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)控制工作站并排放置，便于操控人員之間的交流和促使列車有效的交接。這種安排還提供了在運(yùn)營(yíng)期間2條線路操控人員之間的直接通信，這是線路區(qū)段重疊控制的安全運(yùn)行的關(guān)鍵。在緊急情況下，如果1條線路堵塞則另1條線路采用雙向運(yùn)行，幸運(yùn)的是在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換期間沒有發(fā)生這樣的情況。

隨著臨時(shí)系統(tǒng)的成功實(shí)施，注意力轉(zhuǎn)移到擴(kuò)大新信號(hào)系統(tǒng)到整個(gè)席隆線，使列車在ATP模式下運(yùn)營(yíng)。新系統(tǒng)控制所有的軌旁設(shè)備，包括在席隆線的道岔和信號(hào)機(jī)（道岔指標(biāo)燈）。

圖2　在緩沖區(qū)的信號(hào)系統(tǒng)布置

素坤逸線和席隆線可在暹羅（Siam）站轉(zhuǎn)乘，在可能移動(dòng)授權(quán)之前，新系統(tǒng)和原有系統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)需要側(cè)面防護(hù)。由于2條線路之間沒有接口連接，在2個(gè)系統(tǒng)之間提供一個(gè)真正的聯(lián)鎖是不可能。因此，為了保留原有系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的備用方案，而且沒有從原有系統(tǒng)供應(yīng)商有效地獲得原始設(shè)計(jì)信息，唯一的選擇是尋求從原有系統(tǒng)獲取基本聯(lián)鎖狀態(tài)的可能性。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和承包商開發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，通過在其他線路的外側(cè)道岔處設(shè)置1個(gè)道岔檢測(cè)器，所有這些都在原有聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制下，新聯(lián)鎖系統(tǒng)鋪設(shè)在頂端，但是沒有任何控制操作。道岔密貼檢測(cè)公差設(shè)定在1 mm，小于原有系統(tǒng)，這意味著原有系統(tǒng)的任何密貼不好也會(huì)導(dǎo)致新系統(tǒng)檢測(cè)的密貼誤差。

一個(gè)新的軌旁系統(tǒng)鋪設(shè)延伸到Rathchathewi站，允許將所有列車發(fā)送到席隆線，在新的信號(hào)系統(tǒng)下運(yùn)營(yíng)。因此，任何非運(yùn)營(yíng)和非通信列車可在素坤逸線繼續(xù)其安全服役。

在素坤逸線運(yùn)營(yíng)保持不變，除了鎖定道岔為席隆線提供側(cè)面防護(hù)，在這個(gè)位置不會(huì)通向另1條線。同樣適用于席隆線上的側(cè)線道岔，但原有系統(tǒng)負(fù)責(zé)維持道岔控制。因此，2條線路的操控人員必須對(duì)任何列車轉(zhuǎn)換進(jìn)行協(xié)同工作，包括打開道岔鎖閉和在原有聯(lián)鎖系統(tǒng)中設(shè)置跨線徑路，隨后是設(shè)定新聯(lián)鎖系統(tǒng)的相同路徑。

素坤逸線和席隆線2條線路在曼谷北站只有1個(gè)車輛段，任何新的席隆線列車在進(jìn)入席隆線運(yùn)行之前必須通過素坤逸線從曼谷北站車輛段轉(zhuǎn)換到暹羅站。

最初只引入少數(shù)新的列車到席隆線，在素坤逸線清晨采用人工模式運(yùn)營(yíng)，當(dāng)列車進(jìn)入席隆線，切換到新系統(tǒng)。在非高峰期間，列車停放在側(cè)線，運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，列車以限制人工模式反向運(yùn)行再返回到車輛段。

然而，隨著更多的新列車投入運(yùn)營(yíng)，車庫(kù)側(cè)線不足，導(dǎo)致一些列車返回到車輛段。這種轉(zhuǎn)換1天發(fā)生2次——在早高峰1個(gè)回程，晚高峰又1次，列車必須在素坤逸線快速安全運(yùn)行，才能防止中斷運(yùn)營(yíng)。結(jié)果，在素坤逸線北段，從暹羅站到曼谷北站，包括折返線，采用相同的方法跨線運(yùn)營(yíng)。新信號(hào)系統(tǒng)的軌旁設(shè)備覆蓋這段線路，而道岔檢測(cè)器被部署在素坤逸線主要的運(yùn)行路線的所有道岔處。除了路徑設(shè)置排序，所有在新列車前運(yùn)行的列車配備CBTC列車位置報(bào)告系統(tǒng)且可見，這樣在素坤逸線上運(yùn)行的任何新的列車可以線路允許速度在ATP模式下運(yùn)行。

半人工模式的成功實(shí)施后，開始項(xiàng)目的第4階段工作，修改車載軟件，允許列車在ATO模式下在整個(gè)席隆線上運(yùn)行。隨后進(jìn)行車輛段信號(hào)改造項(xiàng)目，從曼谷北站折返，這樣列車通過這段兼容新信號(hào)系統(tǒng)和原有信號(hào)系統(tǒng)的延長(zhǎng)線。由于列車在曼谷北站和車輛段之間運(yùn)行，消除了要求所有新列車在轉(zhuǎn)換期間在限制人工模式下運(yùn)營(yíng)，使列車運(yùn)營(yíng)效率提高。

倒數(shù)第2階段是對(duì)整個(gè)素坤逸線的信號(hào)改造，并修建1條連接到Bearing站的延長(zhǎng)線。在這個(gè)階段不需要布置特殊的信號(hào)，同樣僅需在素坤逸線南部區(qū)段簡(jiǎn)單地鋪設(shè)新的軌旁設(shè)備，連接素坤逸延長(zhǎng)線到席隆線，在素坤逸線北段安裝聯(lián)鎖設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)。

隨著這些系統(tǒng)的成功部署，可以開始原有信號(hào)系統(tǒng)的退役工作。需要再次仔細(xì)的規(guī)劃，避免中斷新信號(hào)系統(tǒng)工作，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)面臨重大挑戰(zhàn)，包括改進(jìn)系統(tǒng)的可靠性，不能中斷運(yùn)營(yíng)，以及臨時(shí)調(diào)整工作。對(duì)ATP/ATO系統(tǒng)的軟件升級(jí)，連同一系列的高度復(fù)原和運(yùn)行調(diào)試，確保系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好。不過，工程師們還提供了1個(gè)后備計(jì)劃。

3　結(jié)束語(yǔ)

這是為數(shù)不多的一類信號(hào)改造項(xiàng)目，在整個(gè)系統(tǒng)改造過程中，原有信號(hào)系統(tǒng)和新信號(hào)系統(tǒng)之間沒有接口。這個(gè)項(xiàng)目表明，設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方案可提供列車跨越系統(tǒng)邊界的安全運(yùn)行，在軌旁設(shè)備重疊覆蓋區(qū)段，系統(tǒng)之間沒有聯(lián)鎖控制。對(duì)每日正常運(yùn)營(yíng)的路徑通過禁止所有沖突路徑，以及適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在一個(gè)系統(tǒng)中路徑鎖定的基本信號(hào)原理和在另一個(gè)系統(tǒng)中的移動(dòng)授權(quán)控制，同時(shí)使用道岔探測(cè)器來連接這2個(gè)信號(hào)系統(tǒng)，這樣是切實(shí)可行的。

這是一個(gè)實(shí)施起來困難的項(xiàng)目，但它的成功表明，列車安全運(yùn)營(yíng)是可能的，即使沒有原有信號(hào)供應(yīng)商提供任何信息協(xié)助系統(tǒng)過渡。在要求的時(shí)間內(nèi)，完成了這個(gè)項(xiàng)目，這是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的努力和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和承包商及運(yùn)營(yíng)商之間密切合作的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] L Y Lam，Chaisak Srisethanil. Boosting capacity in Bangkok [EB/OL]. [2015-01-16]. http:// www. railjournal.com/index.php/ signalling/boosting-capacity-inbangkok.html.

易 云 編譯

責(zé)任編輯 冒一平

收稿日期2015-04-20