信號系統在地鐵快線成都18號線中的應用

（1．卡斯柯信號有限公司，上海 200071；2．中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031）

成都軌道交通18 號線一二期工程為西南地區首條最高時速達140 km/h 的市域地鐵線路，為服務中心城區及機場客流設計了快慢車。該線路北起火車南站，穿越龍泉山隧道，自北向南至機場北站，線路全長69.114 km，共設置13 座車站，其中11 座地下站，2 座高架站。設置合江車輛段1 座，在合江車輛段內設置維修中心、培訓中心、試車線。控制中心設置在10 號線華興站附近多線合用的新苗控制中心內，初期配置列車26 列。

信號系統滿足初、近、遠期8 輛編組（最高運行速度140 km/h）、并預留6 輛編組（最高運行速度160 km/h）的要求，正線列車最小追蹤間隔滿足2 min 的要求。成都軌道交通18 號線計劃于2020 年正式通車試運營。

1 信號系統方案

成都軌道交通18 號線一二期工程信號系統采用功能完備、技術先進的基于無線通信的列車自動控制系統（CBTC 系統）[1]，采用CASCO/ALSTOM 公司的Urbalis888 移動閉塞系統。CBTC 系統由列車自動監控子系統（ATS）、列車自動防護子系統（ATP）、列車自動運行子系統（ATO）、計算機聯鎖子系統（CBI）、數據傳輸子系統（DCS）和維護支持子系統（MSS）組成。成都軌道交通18 號線的信號系統結構如圖1 所示。

成都軌道交通18 號線共設置11 個設備集中站，分別為火車南站、世紀城站、海昌路站、西博城站、興隆站、天府新站、三岔站、福田站、天府機場3 號4 號航站樓站、天府機場1 號2 號航站樓站、機場北站。成都軌道交通18 號線的信號系統共設置8 套區域控制器（ZC），其中正線設置7 套ZC，分別位于火車南站、海昌路站、興隆站、天府新站、三岔站、福田站、機場北站，試車線設置1 套ZC。全線設置1套線路控制器（LC），位于天府新站。11 個正線設備集中站、合江車輛段及試車線各配置1 套計算機聯鎖設備（CBI）。

圖1 信號系統結構

2 信號系統特定應用設計方案

現行《地鐵設計規范》適用于時速不超過100 km/h 的普通地鐵線路，對于運行速度為120 km/h 及以上的地鐵線路，國家尚未出臺相關設計標準和規定。成都軌道交通18 號線作為成都第一條地鐵快線，最高時速達140 km/h，為使成都地鐵信號系統有一個高水平的技術起點，結合成都軌道交通18 號線站間距長、時速高、站型復雜、站間距長、快慢車組合運行等特點，同時滿足運營維護要求，增強系統的可用性，信號系統采用了多項特定的應用設計方案，解決工程難點，在滿足運營需求的前提下，為乘客提供更好的服務。下文將從長大區間特殊設計、越行站軌旁信號設備特殊布置、快慢車的特殊設計3 個方面進行詳細闡述。

2.1 長大區間特殊設計

一般的常規地鐵線路站間距在1 km 左右，室外設備控制距離（室外設備至集中站設備機房）一般不超過5 km，而成都軌道交通18 號線站間距普遍較長，平均站間距約5 km，天府新站至三岔站的站間距甚至達19 km。

天府新站至三岔站的超長站間距導致室外信號設備控制電纜超出了相關標準要求，且給工程應用設計及后期運營維護帶來了較大難度，當區間設備發生故障或進行日常檢修作業時，維護檢修人員需要從最近的車站走較長距離才能到達目標設備所在位置，作業完成后還需要走較長距離才能返回就近車站，這個過程將耗費大量的維修時間，降低維修作業效率。同時，為解決遠距離傳輸所帶來的壓降及電磁干擾問題，需要增大電纜截面積，從而增加了工程建設和后期運維成本。

經運營管理部門、設計院及施工單位等多方研究論證，可在天府新站至三岔站區間的中間位置設置一座供信號系統室內設備使用的設備用房，同時該設備房還能作為運維人員的值班用房。在設備房內增設1套設備集中站所需的全套信號設備，包括1 套計算機聯鎖子系統（CBI）、1 套車站級列車自動監控子系統（ATS）、1 套數據傳輸子系統（DCS）、1 套維護支持系統設備（MSS），這樣便將該區間拆分為2 個部分，使得該區間軌旁信號設備的控制距離縮短了一半，在降低工程建設和后期運維成本的同時也提高了信號系統整體的可靠性，且該方案在安裝調試階段經驗證達到了預期效果。

2.2 越行站軌旁信號設備特殊布置

常規地鐵線路由于采用的是單一交路或大小交路運行的運營組織方案，不存在快車越行慢車的運營場景，車站配線也較常規，由于成都軌道交通18 號線存在快車越行慢車的運營場景，因此，設置了海昌路站和三岔站2 個越行站[2]。

越行站作為慢車避讓、快車越行的交匯點，其站型設計及信號設備布置應有效結合，尤其是信號設計過程中要充分挖掘站型特點，充分考慮快車作業和慢車作業互相不影響，如保護區段不應同時征用快車站臺與慢車站臺交匯處的道岔區段，應設置各自獨立的保護區段，使其作業互不干擾。具體場景為當在快車緊跟慢車運行的過程中，下一站為越行站時，慢車較快車先到達該站慢車對應的停靠站臺，緊接著快車達到該站快車對應的停靠站臺。根據預先設定的運行圖計劃表，快車應在該站超越慢車（越行作業），所以出站口前方的道岔不應被慢車的保護進路鎖閉，否則會導致快車需要在該站等待前方道岔解鎖后才能辦理出站進路，從而大大降低了快車越行慢車的效率。

圖2 越行站軌旁信號設備布置圖

基于以上快車越行慢車的場景，經與運營方詳細討論，最終形成了越行站標準軌旁信號設備布置方案。如圖2 所示，經過道岔直股的站臺為快車站臺，經過道岔彎股的站臺為慢車站臺。在設計信號平面圖時，道岔區段與站臺軌道之間設置一個獨立的無岔區段作為快車和慢車獨立的保護區段，一方面保證了列車進站停車過程的行車安全，另一方面使得快車及慢車進站停車過程中均無需鎖閉前方道岔，因此快車在發車前無需等待前方道岔解鎖，從而減少了快慢車在越行站作業的相互干擾，提高了系統的可用性。

2.3 快慢車的特殊設計

常規地鐵線路沒有快慢車行車組織方案，日常運營過程中，運營組織人員僅需對列車的起點站和終點站進行管理，作為乘客也只需要關注列車所能到達的終點站、跳停車站及下一站。為滿足更加豐富的旅客差異化出行需求，成都軌道交通18號線一二期工程設計了快慢車[3]行車組織方案，慢車在交路運行過程中采用站站停的方式組織運行，而快車則采用僅在客流量較大車站或關鍵車站（如機場）停靠，在其余車站均跳停的方式組織運行。

快車相比慢車平均旅行速度更高，運行時間更短，而慢車相比快車停靠車站更多。所以，在信號系統設計過程中，應充分考慮快慢車對不同乘客的需求特點進行詳細設計，避免乘客錯誤乘坐快車或慢車而給其帶來不便，同時，還應充分考慮為運營組織人員在運營組織和管理過程中提供便利，如在界面設計過程中應加入明顯提示快車和慢車的不同標識。根據快慢車實際運營組織需求，通過時刻表預設快慢車屬性，中央信號系統為每列車自動分配識別碼，其中包含一位列車類型碼，用來識別是快車還是慢車，“K”表示快車，“P”表示慢車，列車自動運行子系統（ATO）根據中央信號系統下發的行車指令自動運行至目標站臺停車。在越行站，慢車可根據時刻表計劃選擇在慢車站臺停靠等待快車越行，在特殊情況下，也可人工干預調整快慢車行車計劃。與此同時，為提高站臺的服務水平，中央信號系統還會將快慢車列車類型碼“K”和“P”發送給站臺乘客信息系統和乘客廣播系統，乘客信息系統和乘客廣播系統可根據情況進行顯示和播報，以提前通知乘客，避免乘客錯誤搭乘快車或者慢車，提高了地鐵運營的整體服務質量。

3 結語

成都軌道交通18 號線一二期工程所采用的特定應用設計方案經多方論證，達到了設計的目的和預期的效果，明顯提高了運營效率和信號系統的可用性，尤其是通過對越行站特殊配線設計和快慢車運營組織需求的深入挖掘，信號系統在設計過程中充分體現了以提升系統可用性及乘客服務質量為導向的理念，尤其是針對快慢車設計，充分考慮了運營組織人員及乘客的多方面需求。因此，希望成都軌道交通18 號線信號系統的特定應用設計方案可以給其他地鐵快線信號系統提供很好的借鑒。