合肥軌道交通4、6號線拆分工程信號系統的關鍵問題分析

徐 蒨

（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

1 問題的提出

目前，很多城市軌道交通建設不可避免地存在線路拆分工程。由于建設時間緊迫，設備的兼容性差，無法保證正常運營的需求等一系列原因，線路的拆分工程存在一定的風險。信號系統作為保障城市軌道交通系統安全運行的核心系統，也成為線路拆分工程中必須克服的關鍵瓶頸。對于目前國內軌道交通線路拆分工程，信號系統基本采用了同一廠家的設備，雖然避免了兼容方面的問題，但在招標上具有明顯的局限性。

文章主要結合合肥城市軌道交通4、6號線拆分工程的自身特點，對拆分過程中遇到的關鍵問題進行細致分析，并提出如何在設計初期解決4、6號線拆分工程中的差異性、銜接問題和兼容性問題。

2 工程概況

4號線西端起于雞鳴山路，北至東方大道站，全長41.37 km。4號線南延線起于4號線豐樂河路站，止于銅鑼寨路站。6號線一期工程起于雞鳴山路站，止于東風大道站，線路全長35.1 km，其中西端利用4號線科學城車輛段，如圖1所示。

圖1 合肥軌道交通4、6號線線路圖

第一階段，4號線工程開通運營；第二階段，4號線南延線建成后與4號線在豐樂河站相接形成Y字運營；第三階段，新建6號線一期工程建成后與4號線拆分段貫通運營；4號線南延線與其余4號線在豐樂河路站相接并貫通運營。

實現拆分后，4號線的最高速度標準為80 km/h，采用傳統的控制模式。6號線為市域快線，最高速度標準為100 km/h，采用全自動運行系統。

3 4、6號線拆分工程信號系統關鍵點分析

結合4號線與6號線的工程建設時序及軌道交通建設流程，4、6號線的拆分工程應遵循以下原則：（1）不中斷4號線運營；（2）充分利用既有線設備、盡量減小廢棄；（3）減少對既有線運營的影響；（4）充分利用4號線設計，為線路拆分和全自動運行系統預留條件。因此，拆分工程給信號系統帶來了幾個關鍵性問題亟待解決：一是4、6號線的銜接問題。4、6號線的工期不一致，后期要面臨貫通運營，4號線在設計時需提前預留近期拆分和延伸線接入的條件。二是4、6號線在不同階段的差異性，速度的目標值不同及列車運行自動化等級差異給貫通運營提出了更高的要求，這就要求在4號線拆分段做好預留預埋的工作。三是信號系統設備的兼容性問題。由于招標具有不確定性，而信號系統各供貨商在系統設計理念上均有所差異，因此4、6號線信號系統遵循互聯互通的標準和規范進行設計，實現信號系統的標準化。

（1）4、6號線的銜接問題。信號系統的拆分方案應考慮既能滿足拆分前線路的功能需要和運營需求，還要考慮滿足拆分后4、6號線各自的運營需求和技術發展的綜合要求。4號線在設計時需提前預留近期拆分和延伸線接入的條件。

首先，根據目前的線路條件做好4、6號線的界面劃分。兩組雙動道岔的中間分割處分別設置計軸點，作為兩條線控制范圍的分界點，即兩條線的聯鎖邊界，兩套聯鎖設備采用聯鎖照查繼電接口（或網絡接口）。第一階段，4號線工程開通運營，渡線作為列車正常進路的一部分，正常情況下，由ATS子系統自動辦理列車進路，不需人工介入。4、6號線拆分后，該兩組渡線作為聯絡線處理，如有列車轉線作業，按站間聯系方式辦理列車進路，如圖2所示。

其次，根據拆分的情況及4、6號線的聯鎖邊界設置設備集中站。設備集中站分為兩級，一級是ZC的設置，二級是聯鎖的設置。聯鎖設備的配置方案直接影響拆分工程量以及工程實施難度，應考慮在拆分時對運營的影響最小，并方便拆分前的設備調試。首先考慮聯鎖區的設置，豐樂河路站聯鎖按2套聯鎖設備進行設計，一套為豐樂河路聯鎖區（單獨豐樂河路站），另一套為創新大道聯鎖區（雞鳴山路站—豐樂河路站）。兩套聯鎖設備控制范圍按照上文所述道岔中間的計軸點進行分界，拆分前，兩套聯鎖設備均屬于4號線，拆分后，豐樂河路聯鎖區屬于4號線，創新大道聯鎖區屬于6號線。考慮到ZC的拆分相對簡單，因此，拆分段配置一套ZC設備，控制豐樂河路聯鎖區和創新大道聯鎖區。拆分后，ZC 設備按照4、6號線獨立配置即可。

圖2 4、6號線線路條件及界面劃分

（2）4、6號線在不同階段的差異性。4、6號線在不同階段的差異性主要體現在速度目標值的不同和運行等級的差異。

4號線速度目標值采用80 km/h；6號線速度目標值采用100 km/h。速度目標值的不同主要對信號系統的ATP、ATO運行曲線以及軌旁設備的布點產生影響。ATP、ATO運行曲線的更新可以在4、6號線拆分工程中一并升級數據庫實施。軌旁設備的布點，在4號線先期設計過程中，對于拆分段的應答器、計軸、信號機等室外設備的布點（包括安裝位置和安裝方式）采取包容性原則，按照100 km/h的速度目標值進行設置，并滿足互聯互通的規范和標準。

4號線采用傳統的列車駕駛系統ATO；6號線采用全自動運行系統FAO，列車運行自動化等級高。對于信號系統來說，傳統的列車駕駛系統ATO與全自動運行系統FAO區別主要是基于核心設備系統RAMS的升級，配套系統及土建工程功能的增加或增強。首先，4號線軌旁設備的命名和系統網絡應該按照6號線的原則統一命名、統一規劃IP地址。其次，4號線拆分段需要考慮6號線全自動運行的需求，增加必要的預留預埋。車站預留與站臺門系統的網絡接口，實現車門與站臺門對位隔離的功能。全自動運行系統增設的站臺關門按鈕、人員防護開關（SPKS）、清客按鈕考慮到后期施工的困難，由4號線統一采購，安裝到位，功能暫不開通。另外，用于列車精確定位、自動喚醒、休眠等要求增設的應答器均屬于無源應答器，在區間加裝實施難度小，可以在拆分工程實施時進行增設。

對于科學城車輛段，場平布置按照全自動車場設置，包括列檢庫的長度及全自動區域的劃分。由于4號線采用傳統駕駛模式，拆分前設備系統按照獨立的計算機聯鎖系統設備配置。當科學城車輛段拆分至6號線后，自動運行區域配置完整的列車自動控制系統，增設軌旁ATP/ATO計算機設備及相應的應答器設備。車輛段聯鎖應與正線聯鎖保持一致，宜與試車線聯鎖合設。試車線ZC應具備全自動車場的控制能力。同時，滿足車輛段自動化區域無線覆蓋范圍的要求。

（3）信號系統設備的兼容性問題。從減少投資、網絡化運營需求及資源共享、運營管理等綜合考慮，考慮設備招標的不確定性，4號線拆分段工程需具有兼容CBTC系統、FAO系統的能力外，還應滿足互聯互通的技術要求。當6號線一期工程采用不同廠家信號系統設備時，仍然能夠實現拆分后的貫通運營。

基于互聯互通的要求，4、6號線一期工程信號系統需要制定統一的設計方案，包括統一的系統需求及功能規范、統一的系統架構及數據流、統一的工程設計及系統參數、統一車載電子地圖、統一車地通信方式及通信協議、統一接口信息及報文規范。

通過分析4、6號線的線路特點，要實現后期的貫通運營，技術上等同于實現FAO系統的跨線運營。通過深入開展國內外軌道交通互聯互通的調研，考慮到ATS系統各廠家工作機制差異很大，而本項目需要實現不同廠家中心ATS設備與車站ATS設備間的互聯互通，難度較大。為便于工程實施，本項目需更換4號線拆分段的ATS系統車站級設備，其他設備均按互聯互通的標準和規范進行設計，拆分時均可利舊使用，僅軟件升級。基于上述分析，合肥4、6號線信號系統的互聯互通在重慶互聯互通示范工程研究成果的基礎上，還需要重點研究以下兩方面的問題：①CBTC系統互聯互通向FAO系統互聯互通的升級；②設備級互通互換的需求。問題一，實現FAO系統互聯互通，首先，要求4號線拆分段需要具備升級FAO系統的能力。其次，在CBTC系統互聯互通的基礎上，需要重點研究FAO系統新增休眠、喚醒、跳躍的功能實現和接口統一。問題二，實現設備級的互通互換，根據本項目需求，在統一了VOBC-ZC、VOBC-CI、VOBCATS、ZC-ZC、CI-CI、ATS-ATS功能接口的基礎上，還需要統一ATS-ZC、ATS-CI的接口功能。

4 結語

綜上所述，對于合肥軌道交通4、6號線路拆分建設中遇到的問題，文章從線路差異、線路銜接以及后期系統兼容性等幾個方面對信號系統進行了詳細的分析，提出了在前期設計過程中思路和解決辦法，希望能對合肥軌道交通4、6號線的建設給出一些啟示。后續工作中，將重點研究FAO系統的互聯互通技術難點及應用，更好地解決類似的線路拆分建設中遇到的問題。