原有地鐵信號系統(tǒng)疊加點(diǎn)式功能的改造

楊李烽

摘? 要：地鐵是現(xiàn)代城市中極為重要的交通方式，在一些重點(diǎn)城市興建了不止一條地鐵線路。地鐵運(yùn)營需要具有極高的安全性，從而對地鐵信號系統(tǒng)提出了更高的要求。通過對原有地鐵信號系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，將能夠有效提高地鐵信號系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。在對地鐵信號系統(tǒng)升級改造中可以采用疊加點(diǎn)式的方式完成對于地鐵信號系統(tǒng)的升級改造，此種改造方案能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵信號系統(tǒng)的升級改造與地鐵線運(yùn)營的同時(shí)進(jìn)行，大大降低了地鐵信號系統(tǒng)升級所帶來的影響。

關(guān)鍵詞：地鐵;信號系統(tǒng);疊加點(diǎn)式;改造

Abstract： Subway is a very important mode of transportation in modern cities. More than one subway line has been built in some key cities. Subway operation needs to have high safety， which puts forward higher requirements for subway signal system. Through the upgrading of the original subway signal system， it will effectively improve the safety and reliability of the subway signal system. In the upgrading and transformation of the subway signal system， the superposition point method can be adopted to complete the upgrading of the subway signal system. This transformation scheme can realize the upgrading of the subway signal system and the operation of the subway line， which at the same time greatly reduces the impact of the upgrading of the subway signal system.

前言

地鐵是應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)解決城市交通難題的重要舉措之一，隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展地鐵已經(jīng)在我國的多個(gè)城市中得到了廣泛的應(yīng)用。地鐵對于安全性有著極高的要求，地鐵信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性直接影響著地鐵的安全運(yùn)行。地鐵系統(tǒng)在一些城市經(jīng)過多年的運(yùn)營其信號系統(tǒng)已經(jīng)日益老化落后，且故障頻出亟待改造。本文以某城市地鐵所采用的地鐵信號系統(tǒng)為例，在分析該地鐵線路所使用的地鐵信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對如何就該地鐵線路所使用的固定閉塞制式地鐵信號系統(tǒng)的改造進(jìn)行了分析介紹。在地鐵信號系統(tǒng)的改造中采用了疊加式改造方案，有效避免了地鐵停運(yùn)所帶來的交通壓力的同時(shí)也完成了對于信號系統(tǒng)的改造。

1 某地鐵線路所使用地鐵信號系統(tǒng)的基本信息

某地鐵線路所使用的信號系統(tǒng)主要由集中調(diào)度系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)三大部分組成，從世紀(jì)初使用至今已經(jīng)運(yùn)行了10多年，亟待改造升級用以提升地鐵信號系統(tǒng)的使用性能。該地鐵線路所使用的地鐵信號系統(tǒng)為固定閉塞制式系統(tǒng)，其控制防方式主要為階梯式速度曲線控制，其控制核心為無絕緣移頻軌道和車載ATP系統(tǒng)。經(jīng)過多年的高強(qiáng)度使用，該地鐵信號系統(tǒng)日益老舊、故障頻發(fā)，已經(jīng)對地鐵的安全運(yùn)行造成了極大的干擾。

結(jié)合該地鐵線路所使用的地鐵信號系統(tǒng)系統(tǒng)，制定了疊加點(diǎn)式的地鐵信號系統(tǒng)改造方案，此方案無需關(guān)閉地鐵線路進(jìn)行升級改造，能夠在地鐵線路正常運(yùn)行的同時(shí)通過外附加的方式完成對于地鐵信號系統(tǒng)的升級，此方案最大的特點(diǎn)在于保留了原地鐵信號系統(tǒng)，減少了因地鐵信號系統(tǒng)升級所帶來的損失。疊加點(diǎn)式地鐵信號系統(tǒng)改造方案其目標(biāo)將其改造為CBTC系統(tǒng)，改造涉及到地鐵信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC系統(tǒng)以及車載的ATP、信號線路、轉(zhuǎn)轍、信號機(jī)等。改造涉及到眾多的環(huán)節(jié)和內(nèi)容，需要做好CBTC系統(tǒng)各子系統(tǒng)的升級改造，確保改造取得良好的效果。在將原地鐵信號系統(tǒng)升級改造至CBTC系統(tǒng)的過程中，需要將影響降至最低，不得影響原地鐵線路的正常運(yùn)行。此外，改造耗時(shí)較長，在改造時(shí)應(yīng)解決好好新舊信號系統(tǒng)的兼容性問題，邊改造邊將新信號設(shè)備應(yīng)用到列車的運(yùn)行系統(tǒng)中。

2 信號系統(tǒng)的改造方案

地鐵信號系統(tǒng)的改造采用的是倒接方案，利用倒接開關(guān)控制信號系統(tǒng)的接入，在白天運(yùn)行時(shí)將倒接開關(guān)轉(zhuǎn)入到原有信號系統(tǒng)，而在夜間檢修環(huán)節(jié)可以將倒接開關(guān)轉(zhuǎn)入到新信號系統(tǒng)的調(diào)試狀態(tài)。在改造過程中可以采用以下兩種方案：（1）軌旁系統(tǒng)倒接。該方案采用的是軌旁設(shè)備與車載ATP同時(shí)改造，在運(yùn)行時(shí)通過切換保障列車的正常運(yùn)行。新舊信號設(shè)備的并行運(yùn)行將持續(xù)到整個(gè)改造完成。（2）兼容性改造方案。此方案采用的是首先改造鐵路列車的車載ATP，在改造完成后再對鐵路系統(tǒng)的軌旁系統(tǒng)進(jìn)行改造，應(yīng)以對原信號系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行逐階段的替換。

上述兩種方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)：方案1是地鐵信號系統(tǒng)升級改造中使用較為廣泛的一種方案，其能夠有效的保障改造的順利完成，但是不足之處在于由于其采用的是新、舊信號系統(tǒng)并行的方案，因此在改造中需要為新信號系統(tǒng)設(shè)備配備相應(yīng)的存放空間，而舊信號設(shè)備則需要拆裝后重新安裝至改造完成后再次拆裝，改造過程較為繁瑣。在制定信號系統(tǒng)改造方案時(shí)應(yīng)當(dāng)注意這一部分的內(nèi)容，通過針對性的優(yōu)化提高改造質(zhì)量。方案2采用的是先將地鐵列車中的ATP進(jìn)行統(tǒng)一改裝，而后再循序漸進(jìn)對信號系統(tǒng)的軌旁系統(tǒng)進(jìn)行改裝。軌旁系統(tǒng)倒接方案如下圖1所示。此方法也是一種較為優(yōu)良的改造方案，不足之處在于由于一次性的完成車載設(shè)備的改造有可能導(dǎo)致新的車載設(shè)備與原信號系統(tǒng)的軌旁設(shè)備產(chǎn)生不兼容問題，從而影響列車的正常運(yùn)行。疊加式功能改造方案的特點(diǎn)在于綜合了上述改造方案1和方案2的優(yōu)點(diǎn)，無需對車載設(shè)備進(jìn)行大面積的改造，同時(shí)克服了新的車載設(shè)備與原信號系統(tǒng)設(shè)備的兼容性問題。疊加式功能改造方案如下：改造時(shí)首先在原信號系統(tǒng)軌旁設(shè)備邊增設(shè)新的信號機(jī)和點(diǎn)式信標(biāo)，新、舊設(shè)備各由各自的ATP提供相應(yīng)的防護(hù)，在完成了新設(shè)備的疊加式添加后新的混合式信號系統(tǒng)能夠?yàn)檫\(yùn)行列車提供運(yùn)行服務(wù)和追蹤，從而使得列車的軌旁設(shè)備和車載設(shè)備同時(shí)改造成為了可能。在改造過程中，運(yùn)行中的列車可由改造后的新、舊軌旁設(shè)備完成識別和跟蹤，保障改造的順利進(jìn)行，改造中運(yùn)行的列車依靠舊信號設(shè)備和新設(shè)的定位信標(biāo)和點(diǎn)式信標(biāo)、信號機(jī)等完成對于運(yùn)行列車的點(diǎn)控制，改造中將原信號系統(tǒng)所擁有的各類電氣設(shè)備等綜合的利用起來實(shí)現(xiàn)對于新的信號機(jī)和動(dòng)態(tài)信標(biāo)的綜合性控制。改造后的信號系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘枡C(jī)-信號機(jī)的閉塞運(yùn)行方式。

3 疊加式功能改造施工

疊加式功能改造施工將按照設(shè)計(jì)-安裝調(diào)試-運(yùn)行測試三個(gè)階段進(jìn)行。疊加式功能改造方案如下圖2所示。在設(shè)計(jì)階段，需要對地鐵信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行綜合性的了解和掌握，并結(jié)合原信號系統(tǒng)所使用的設(shè)備和改造后所希望具有的功能進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)，為信號設(shè)備的改造施工通過指引。在改造階段，對于軌旁設(shè)備的信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)以及信號電纜、信號盒等均需要按照需要進(jìn)行重新布設(shè)、更新。此外，新的信號系統(tǒng)需要增設(shè)區(qū)域控制器、CI、ATS以及維護(hù)監(jiān)測設(shè)備等，在安裝時(shí)需要注意新設(shè)備的位置布設(shè)，保障信號系統(tǒng)的安全運(yùn)行。原線路中所使用的列車需要重新加裝CBTC系統(tǒng)車載設(shè)備，改造分批進(jìn)行，在改造完成后并通過相應(yīng)的測試后將其與為改造的列車同在線路上混合運(yùn)行。列車改造集中在駕駛室操作平臺、車載機(jī)柜、車端連接器、速度傳感器、信號設(shè)備以及其他的控制電路等。

在改造過程中需要采用倒切連接，將原信號系統(tǒng)所使用的轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號機(jī)等規(guī)制為同一控制電路中，而將新的信號設(shè)備的分線柜、聯(lián)鎖控制設(shè)備等規(guī)制為另一路，通過所添加的倒切開關(guān)完成新、舊信號控制系統(tǒng)的倒切轉(zhuǎn)換，此種連接方式可以在不影響正常運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對于新信號系統(tǒng)與設(shè)備的綜合性調(diào)試，倒接連接將持續(xù)到疊加式功能改造的完成，改造中需要注意解決好新、舊信號系統(tǒng)設(shè)備的兼容性問題。在改造完成后需要對新的信號系統(tǒng)進(jìn)行全方位的測試，對于發(fā)現(xiàn)存在問題的需要及時(shí)予以解決。

4 結(jié)束語

地鐵線路信號系統(tǒng)的升級改造將會(huì)是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間地鐵升級改造中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。在世紀(jì)初至今我國多座城市都開始了地鐵的建設(shè)，且早一些建設(shè)的地鐵線路已經(jīng)投入運(yùn)營了十年以上，信號控制系統(tǒng)在長期高負(fù)荷的使用下已不堪重負(fù)亟待改造升級。為解決好地鐵信號設(shè)備改造升級和運(yùn)營保障之間的難題，本文提出了地鐵信號系統(tǒng)疊加式功能改造的改造方案，此方案最大的特點(diǎn)在于不對原有地鐵線路進(jìn)行封閉式的幾種改造，而是采用邊運(yùn)行邊改造的方式，從而最大限度地緩解了地鐵停運(yùn)所帶來的壓力，保障了地鐵系統(tǒng)的正向運(yùn)行。本文在分析疊加式功能改造方案特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對疊加式功能改造方案的設(shè)計(jì)和改造施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析闡述，為地鐵信號系統(tǒng)的改造提供了有效的解決方案。

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