倒接開(kāi)關(guān)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

深圳交控科技有限公司 / 范力群

隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，目前我國(guó)已經(jīng)有數(shù)十個(gè)城市的軌道交通線網(wǎng)具備一定的規(guī)模，特別是在一線城市，客流始終處于高位運(yùn)行。部分城市較早建設(shè)的線路已經(jīng)達(dá)到了使用的年限，升級(jí)信號(hào)系統(tǒng)提升運(yùn)能和系統(tǒng)安全性具有迫切需求。老線的升級(jí)改造工程較為復(fù)雜，特別是線網(wǎng)中的核心線路，客流非常大，其改造方案必需保證線路正常的運(yùn)營(yíng)服務(wù)不會(huì)因?yàn)楦脑於艿捷^大的影響。在信號(hào)系統(tǒng)改造期間，以及與既有信號(hào)系統(tǒng)后期拆解過(guò)程中，所采用的倒接實(shí)施方案不影響線路的正常運(yùn)營(yíng)，確保既有線路不停運(yùn)。故在改造過(guò)程必須有一個(gè)安全可靠的設(shè)備能快速進(jìn)行新舊系統(tǒng)的切換，以保證在有限的作業(yè)時(shí)間內(nèi)達(dá)到既保障線路的正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)不受影響，又要確保新系統(tǒng)的升級(jí)順利進(jìn)行。本文主要描述新舊系統(tǒng)倒接設(shè)備的設(shè)計(jì)原理及倒接方案中的具體應(yīng)用。

一、新舊系統(tǒng)切換需求

（一）軌旁新舊系統(tǒng)切換

信號(hào)系統(tǒng)在改造過(guò)程中，白天舊系統(tǒng)依然保持正常的運(yùn)營(yíng)服務(wù)，夜間調(diào)試期間需要切換到新系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。由于軌旁設(shè)備，如道岔、信號(hào)機(jī)等，需要在新舊系統(tǒng)之前的切換，且軌旁設(shè)備與信號(hào)系統(tǒng)的連接配線復(fù)雜，工作量巨大，夜間調(diào)試結(jié)束后還需要恢復(fù)到舊系統(tǒng)，夜間調(diào)試時(shí)間又非常有限，故需要有一個(gè)倒接設(shè)備能實(shí)現(xiàn)在新舊系統(tǒng)之間進(jìn)行快速切換，同時(shí)必須保證切換設(shè)備的安全性，即必須安全可靠，保證所連接設(shè)備配線的可靠。

圖1 軌旁信號(hào)系統(tǒng)切換示意圖

倒接開(kāi)關(guān)作為新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備，主要作用就是把被控設(shè)備與系統(tǒng)連接，并且能實(shí)現(xiàn)一鍵切換，為夜間新系統(tǒng)的調(diào)試和舊系統(tǒng)的恢復(fù)爭(zhēng)取時(shí)間。倒接設(shè)備涉及軌旁設(shè)備及車(chē)載設(shè)備的倒接，倒接開(kāi)關(guān)箱需要具有通用性，可以根據(jù)需要倒接設(shè)備的數(shù)量增加模塊的數(shù)量即可滿足不同規(guī)模站型的改造需求。

（二）車(chē)載新舊系統(tǒng)切換

車(chē)載倒接設(shè)備用于新舊系統(tǒng)倒接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)既有列車(chē)中兩套車(chē)載ATP系統(tǒng)的切換，同時(shí)確保新ATP在調(diào)試模式下不會(huì)影響正常的列車(chē)操作，以確保更多的車(chē)載調(diào)試時(shí)間且減少對(duì)既有ATP系統(tǒng)的影響。ATC選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)選擇位：既有舊系統(tǒng)和新系統(tǒng)。通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)在新舊車(chē)載ATP系統(tǒng)間的快速切換。

新系統(tǒng)和既有系統(tǒng)的倒接設(shè)備原則如下：

◆ 并行（相同）的輸入；

◆ 輸出將使用Y形旁路開(kāi)關(guān)進(jìn)行旁路；

圖2 車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)切換示意圖

當(dāng)開(kāi)關(guān)置于“舊系統(tǒng)”，倒接開(kāi)關(guān)的既有ATP系統(tǒng)輸出與車(chē)輛連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)既有ATP系統(tǒng)的輸出控制；同樣，當(dāng)?shù)菇娱_(kāi)關(guān)置于“新系統(tǒng)”位置時(shí)，新ATP系統(tǒng)的輸出與車(chē)輛連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)新ATP系統(tǒng)的輸出控制。

車(chē)載倒接開(kāi)關(guān)必須安裝在一個(gè)鎖閉的空間（車(chē)輛的設(shè)備機(jī)柜）里且通過(guò)鉛封來(lái)保證系統(tǒng)的安全。在靜態(tài)調(diào)試階段將完成倒接設(shè)備的可用性和可靠性測(cè)試。

二、軌旁倒接開(kāi)關(guān)原理分析

（一）軌旁倒接開(kāi)關(guān)原理分析

新舊系統(tǒng)倒接開(kāi)關(guān)的核心部件日夜倒接繼電器為雙穩(wěn)態(tài)安全型繼電器，在繼電器從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)后，切斷繼電器線圈的供電，繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)將會(huì)鎖閉在當(dāng)前狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生改變。利用雙穩(wěn)態(tài)繼電器的產(chǎn)品特性，可在每組可用觸點(diǎn)的中接點(diǎn)連接室外轉(zhuǎn)轍機(jī)等設(shè)備的控制表示線，前觸點(diǎn)及后觸點(diǎn)分別連接新舊聯(lián)鎖設(shè)備轉(zhuǎn)轍機(jī)控制表示線，在轉(zhuǎn)換時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)連接，轉(zhuǎn)換完成后切斷繼電器線圈供電，完成鎖閉，從而達(dá)到切換目的。

倒接開(kāi)關(guān)使用的雙穩(wěn)態(tài)安全型繼電器只是在狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)候才需要給線圈供電，在常態(tài)下無(wú)需供電，故在狀態(tài)轉(zhuǎn)換后可以切斷線圈的電源保證繼電器在一個(gè)穩(wěn)態(tài)下不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換。通過(guò)倒接開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的線圈供電和轉(zhuǎn)換控制電路分開(kāi)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行操作時(shí)需要先動(dòng)作繼電器的供電電路，即轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到轉(zhuǎn)換位置接通供電電源，再動(dòng)作新舊系統(tǒng)的動(dòng)作電路，即轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的新或舊系統(tǒng)位置，當(dāng)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的指示燈表示正確，再轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)到確認(rèn)位置切斷繼電器的供電電源，通過(guò)兩次的操作能夠有效防止轉(zhuǎn)換過(guò)程中人為錯(cuò)誤的發(fā)生。

（二）車(chē)載倒接開(kāi)關(guān)原理分析

車(chē)載倒接過(guò)程涉及的所有階段系統(tǒng)均具備車(chē)載ATP防護(hù)。

新車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)可獨(dú)立于舊車(chē)載ATP系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。新舊兩個(gè)系統(tǒng)的切換須安全、快速。ATP系統(tǒng)間的接口僅限于一些關(guān)鍵的輸出，其它設(shè)備及接口不影響既有ATP系統(tǒng)。為保證系統(tǒng)調(diào)試和過(guò)渡期的正常運(yùn)營(yíng)，將在列車(chē)上設(shè)置安全的車(chē)載系統(tǒng)選擇開(kāi)關(guān)（ATC選擇開(kāi)關(guān)），并通過(guò)嚴(yán)格的管理措施來(lái)規(guī)范過(guò)渡期的操作。ATC選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)位置：舊系統(tǒng)和新系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)倒接方法

倒接開(kāi)關(guān)作為新舊系統(tǒng)快速倒接的核心設(shè)備。其主要用于在新系統(tǒng)的過(guò)度調(diào)試階段，能實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)之間的快速切換。該設(shè)備只是在新系統(tǒng)和舊系統(tǒng)倒切過(guò)程中使用的，當(dāng)新系統(tǒng)正式投入運(yùn)營(yíng)后需要拆除該設(shè)備,所以在設(shè)計(jì)階段必須充分考慮倒接開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)及調(diào)試的實(shí)際需要，并且考慮后續(xù)設(shè)備拆除便利性。

為了安全高效地完成信號(hào)系統(tǒng)改造，必須遵循如下原則：

◆ 在信號(hào)系統(tǒng)改造期間，以及與既有信號(hào)系統(tǒng)后期拆解過(guò)程中，所采用的倒接實(shí)施方案不影響線路的正常運(yùn)營(yíng)，確保既有線路不停運(yùn)；

◆ 在整個(gè)系統(tǒng)倒接過(guò)程中，做到既有的信號(hào)系統(tǒng)的控制不會(huì)被中斷，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率不會(huì)降低；

◆ 在項(xiàng)目過(guò)渡期間保證現(xiàn)有的安全運(yùn)行程度和運(yùn)行效率，在整個(gè)系統(tǒng)過(guò)渡階段所有運(yùn)行列車(chē)均有車(chē)載ATP防護(hù)；

◆ 盡量考慮利用現(xiàn)有可提供的機(jī)房條件，合理分配機(jī)房使用面積，爭(zhēng)取在開(kāi)工前將因信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備布置引起機(jī)房土建變化考慮充分；

◆ 工程過(guò)渡不影響最終系統(tǒng)性能；

◆ 工程實(shí)施可操作性強(qiáng)，并能有效保證施工安全；

◆ 使用簡(jiǎn)單、實(shí)用和安全的過(guò)渡理念，確保簡(jiǎn)單高效的工作進(jìn)度。

（一）軌旁設(shè)備的倒接

軌旁設(shè)備，如道岔和信號(hào)機(jī)在改造過(guò)程需要部分利舊，特別是道岔設(shè)備在信號(hào)系統(tǒng)改造工程同步更換道岔設(shè)備較為困難。并且道岔設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，采用利舊方式可以降低改造的成本和難度。該部分軌旁利舊設(shè)備，在調(diào)試階段需要被新的系統(tǒng)控制，而在白天正常運(yùn)營(yíng)時(shí)段需要被既有系統(tǒng)控制保證正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)。利用倒接開(kāi)關(guān)的不同的節(jié)點(diǎn)，分別連接新系統(tǒng)，舊系統(tǒng)和軌旁設(shè)備，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)軌旁設(shè)備與新、舊系統(tǒng)的連接。故在進(jìn)行改造首先需要把倒接開(kāi)關(guān)接入到系統(tǒng)中。

倒接開(kāi)關(guān)已經(jīng)接入系統(tǒng)中并且開(kāi)關(guān)位置在舊系統(tǒng)，再逐步進(jìn)行新系統(tǒng)的安裝。在新系統(tǒng)的安裝過(guò)程中，新系統(tǒng)與倒接開(kāi)關(guān)預(yù)留與新系統(tǒng)連接的節(jié)點(diǎn)，不會(huì)影響既有系統(tǒng)的設(shè)備。在分線柜中需要合理分配配線的位置空間，做到新舊系統(tǒng)分開(kāi)。

在新系統(tǒng)調(diào)試完成后并且把倒接開(kāi)關(guān)的位置打到新系統(tǒng)，正式投入運(yùn)營(yíng)服務(wù)。舊系統(tǒng)已經(jīng)不再控制軌旁設(shè)備，可以逐步拆除。舊系統(tǒng)被全部拆除后倒接開(kāi)關(guān)與新系統(tǒng)依然存在連接，最后需要把倒接開(kāi)關(guān)也拆除，整個(gè)改造過(guò)程才能結(jié)束。在倒接開(kāi)關(guān)拆除前需要先把倒接開(kāi)關(guān)連接的節(jié)點(diǎn)通過(guò)短接線進(jìn)行短接，保證軌旁設(shè)備在倒接開(kāi)關(guān)拆除后也能正常與新系統(tǒng)連接。短接線只需要在分線柜內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)完成短接后可逐步拆除倒接開(kāi)關(guān)。

（二）車(chē)載設(shè)備的倒接

信號(hào)系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備主要是和車(chē)輛進(jìn)行接口，新舊系統(tǒng)之間的切換實(shí)際上就是和車(chē)輛接口的切換。

◆ 新車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)可獨(dú)立于既有車(chē)載ATP系統(tǒng)進(jìn)行安裝及調(diào)試，新舊兩個(gè)系統(tǒng)的切換安全、快速。

◆ ATP系統(tǒng)間的接口僅限于一些關(guān)鍵的輸出，其它設(shè)備及接口不影響既有ATP系統(tǒng)。

◆ 為保證系統(tǒng)調(diào)試和過(guò)渡期的正常運(yùn)營(yíng)，獲得更多的調(diào)試時(shí)間，將在列車(chē)上設(shè)置安全的車(chē)載系統(tǒng)選擇開(kāi)關(guān)（ATC選擇開(kāi)關(guān)），并通過(guò)嚴(yán)格的管理措施來(lái)規(guī)范過(guò)渡期的操作。

◆ ATC選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)位置：舊系統(tǒng)和新系統(tǒng)。

四、結(jié)語(yǔ)

倒接開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際使用的需求，具有高可靠性和高安全性的特點(diǎn)。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用靈活，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展。在信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)改造過(guò)程中提供了一種非常便捷的方法在新舊系統(tǒng)之前切換，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性和安全性。在線路的改造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了既滿足新系統(tǒng)調(diào)試需求，又保證既有系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)服務(wù)不受影響，并已在多個(gè)項(xiàng)目的信號(hào)系統(tǒng)改造工程中成功運(yùn)用，相信在未來(lái)的信號(hào)系統(tǒng)改造中將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。