城市軌道交通信號系統改造工程解決方案

白艷琴（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

隨著地鐵工程的不斷發展，為滿足軌道交通的發展規劃、客流需求、及系統的更新換代等，信號系統改造工程項目日益增多。信號系統是一個安全級別較高的系統，對于改造工程而言，需要考慮對運營的影響，任何細小的故障都有可能給運營帶來影響，為保證工程的順利實施，系統的改造方案、倒接過渡方案已經成為改造項目實施的重點和難點，本文針對北京地鐵改造工程項目的特點和難點，提出信號系統改造工程的設計實施方案及倒接過渡思路。

白艷琴，女,畢業于蘭州交通大學,工程師。研究方向地鐵信號，參與北京地鐵改造項目。

1 北京地鐵八通線加裝屏蔽門工程

八通線既有信號系統未預留與屏蔽門的接口條件，在加裝屏蔽門的改造過程中，為了實現屏蔽門、列車門與信號系統的聯動及聯鎖，需要加裝屏蔽門聯動控制子系統，并對既有信號系統（計算機聯鎖子系統、調度集中子系統等）的硬件進行改造，軟件進行升級。

1.1 工程特點和難點

北京地鐵八通線開通運營近10年，其信號系統制式采用速度階梯式固定閉塞ATC系統，包括調度集中（CTC）子系統、計算機聯鎖（CBI）子系統及列車自動防護（ATP）子系統。該ATC信號系統以軌道電路檢測列車位置和列車間距，ATP根據每個閉塞分區的限速指令，監控列車的速度。

由于既有信號車載系統沒有A TO功能，加裝屏蔽門后，需要通過加裝屏蔽門聯動子系統，實現信號系統與車輛的接口，進行列車進站停穩、停準的判斷，從而實現屏蔽門、列車門與信號系統的聯動及聯鎖功能。

1.2 設計思路

加裝屏蔽門后，為保證乘客安全，計算機聯鎖系統能夠根據屏蔽門的開/關狀態，控制出站信號機的關閉/開放，并驅動地面ATP軌道電路編、發碼的變化。

1）列車進站停穩、停準后，司機按下開門命令，屏蔽門正常打開時，關閉出站信號機；驅動站臺區段的地面ATP軌道電路發0/0速度碼。

2）司機按下關門命令，屏蔽門正常關閉后，開放出站信號機；同時驅動站臺區段的地面ATP軌道電路發正常速度碼。

3）屏蔽門非正常打開時，計算機聯鎖子系統關閉進、出站信號機；并驅動站臺區段、一接近區段、一離去區段的地面ATP軌道電路均發0/0速度碼。

4）屏蔽門旁路后，接收屏蔽門旁路信息，條件滿足后，開放出站信號機；站臺區段地面A TP軌道電路發正常速度碼。

1.3 接口原理

為保證正常運營，計算機聯鎖系統與屏蔽門的接口，通過在新增的屏蔽門聯動控制系統機柜內集成，既有信號系統設備、組合等的布置及連接關系不進行改動。原理示意圖如圖1所示。

1.4 室內聯鎖軟件過渡倒接方案

本工程既有信號系統的改造主要涉及到室內計算機聯鎖系統軟件的升級過渡。為保證不影響正常運營，工程在實施過程中，需要對軟件進行充分的聯鎖試驗、模擬試驗及現場驗證。對于系統軟件的升級改造，采取在夜間停運期間進行新、舊系統軟件的一次性倒接，實現升級開通。

2 北京城鐵13號線加站工程

城鐵13號線隨著線路沿線土地的開發利用，客流穩步增加，為緩解既有車站的客流壓力，將其中預留車站付諸實施。

2.1 工程特點和難點

新增建材城東站位于霍營站和立水橋站區間，與回龍觀車輛段有聯絡線，為有道岔車站，包含3組道岔。新加車站后，需要拆除既有站聯、場聯關系，重新建立新的站聯、場聯關系；室外軌旁設備需要重新劃分管轄范圍；需對既有相鄰車站、相鄰車輛段、控制中心、維修車間等的相關設備進行升級改造；需要對相關專業的接口進行更新升級。新增車站平面示意圖如圖2所示。

2.2 設計思路

根據新增車站站址，對新增車站及相關區間重新進行牽引計算，根據計算結果，調整區間分界點位置，確定新增車站的管轄范圍，調整與新增車站相鄰的既有車站的管轄范圍。

設計時，原則上為不影響正常運營，對新增車站管轄范圍內的軌旁設備進行新設，對于室外轉轍機、牽引計算后不需要改移的信號機、軌道電路等設備考慮利舊。

2.3 軌旁利舊設備的過渡倒接方案

對于室外利舊設備（如轉轍機等），白天運營時連接至既有管轄車站，夜間調試時需要倒接至新設管轄車站。

調試過渡期間，可通過由新建車站向既有相鄰車站信號繼電器室敷設倒接電纜；在既有車站信號繼電器室分線盤處設置倒接開關；白天運營時，室外利舊的設備連接至既有管轄車站的分線盤；夜間調試時，由倒接開關倒接至新設車站信號繼電器室的分線盤，與新設車站室內設備連接，進行調試。倒接示意圖如圖3所示。

倒接開關設備的設計考慮由繼電器控制電路、轉換開關等組成。作為信號系統設備的一部分，倒接繼電器安全等級應達到SIL4級。倒接原理示意圖如圖4所示。

調試完成后，敷設室外利舊設備至新增車站信號繼電器室的電纜，實現新、舊設備的一次性倒接開通。

3 北京地鐵一號線改造工程

3.1 工程特點和難點

北京地鐵一號線改造工程是繼北京地鐵環線改造以來第二條全線信號系統更新改造的線路。一號線西段1965年動工，1974年開通；90年代初進行技術改造，引進英國西屋公司的無絕緣軌道電路，1994年地面設備投入使用，1996年完成技術改造；其延伸線（復興門—四惠站）1999年通車運營。

由于本次改造為信號系統的更新改造，相關專業僅僅為配合改造，信號系統在設計過程中不僅需要跟相關專業討論接口的解決方案（如調試過程中兩套設備都要運行，新系統設備的供電問題、土建結構加固、車載設備安裝倒接等問題），還需要考慮綜合管線等相關的設計問題。

一號線由于建設年代較早，各車站的信號設備室、行車綜合控制室等設備用房面積緊張，需考慮新設系統設備的擺放位置及新系統設備的最終就位方案。

由于是既有線改造，新設備施工安裝難度大，主要工作必須在夜間非運營時間進行，有效的工程實施時間短，工期長。

3.2 設計思路

一號線是北京運營壓力較大的一條地鐵線路，為不影響列車的正常運營，業主對改造工程的改造方案、過渡設備的要求也越來越高。

由于系統設備全部更新，實施過程中需分別考慮室內設備、軌旁設備、車載設備的倒接過渡方案。

在過渡過程中，新、舊室內設備、軌旁設備、車載設備必須相對獨立運行，以確保過渡過程中的統一行車指揮。

室內設備、軌旁設備、車載設備分別在夜間非運營時間進行多次倒接實驗，待系統聯調完成后，新、舊信號系統進行一次性全功能倒接。

3.3 室內設備的過渡倒接方案

室內設置全新的信號系統設備，室內設備的倒接主要是新、舊系統設備聯合調試完成后，一次性將舊系統控制切換至新系統控制。

3.4 軌旁設備過渡倒接方案

軌旁新設設備（轉轍機）安裝到位后，在夜間調試和白天運營期間，以分線盤作為倒接節點，分別接通室內的新、舊系統設備，過渡倒接原理同上述圖3、圖 4。

3.5 車載設備過渡倒接方案

新信號車載設備需要安裝在既有車輛上，為了保證既有列車車載系統的正常運營，并保證新信號車載系統的順利調試、實施，車載倒接設備須技術成熟可靠，且核心部件安全等級要求達到SIL4級。倒接設備的安裝、調試及現場操作都將按照指定的嚴格操作規程進行，保證倒接階段新、老設備的無縫連接和整個信號系統的正常運行。

車載倒接設備主要針對改造過程中舊車上同時裝配新、舊兩套信號車載子系統的切換倒接問題提出解決方案，以實現車載子系統的安全快速切換，保證調試期間新車載系統不影響正常運營，同時也能贏得更多的調試時間。新、舊車載系統倒接原理示意圖如圖5所示。

過渡過程中，采用影子模式用來監視新系統的運行情況。在此階段，新車載系統已經安裝調試完畢，但并不控制列車運行，新車載系統的運行將被安全的監視，新車載系統的相關數據將被記錄，并給系統的升級提供充裕的分析數據和升級時間。

當選擇開關位于“舊系統”位置時，倒接開關的舊車載子系統輸出接點與車輛側接通，實現舊車載子系統的輸出控制；同樣，當選擇開關位于“新系統”位置時，倒接開關的新車載子系統輸出接點與車輛側接通可實現新車載子系統的輸出控制。

轉換開關安裝在新系統的車載機柜中，并被鉛封。機柜在非調試階段鎖閉，確保非調試階段的任何可能發生的情況都不會誤碰轉換開關。

4 總 結

改造工程中，改造方案的設計必須安全可靠，過渡平穩，針對局部改造和系統更新改造的不同特點，進行必要的過渡方案設計。過渡設備作為信號設備的一部分要符合故障-安全原則，滿足信號系統的安全等級，具有高的安全性、可靠性，且操作簡單。

改造工程有很多不可預見性，設計過程要充分考慮既有設備、既有站房、既有接入條件的局限性；在工程投資估算、方案設計過程中均需要綜合全面，避免遺漏。

改造工程不能影響既有線路的正常運營，不能降低運輸能力和安全等級；隨著信號系統的不斷更新換代，改造項目將不斷增多，改造工程的過渡倒接方案必將成為新的設計突破點。