大連快軌3號線信號系統擴能改造技術分析

武少峰 何 燕 衛和君

(1．鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251；2．大連金馬快軌公司，遼寧大連 116013；3．北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

1 概況

既有大連市快速軌道交通3號線從火車站至金石灘站，全線長約49 km，于2002年10月份正式開通運營，其中保稅區站為中間折返站。

信號系統采用固定閉塞制式，列車運營間隔：火車站至保稅區站為4 min間隔；保稅區站至金石灘站為8 min間隔。

大連快軌3號線信號系統由中國鐵路通信信號總公司集成，系統包括調度集中（CTC）系統、列車自動防護（ATP）系統、計算機聯鎖（CBI）系統等。CTC系統由控制中心CTC總機系統和車站CTC分機系統設備組成。ATP采用固定閉塞式ATP系統，采用階梯式速度曲線控制方式，主要由WG-21A型無絕緣移頻軌道電路、地面點式應答器和車載ATP系統組成。其中軌道電路提供給車載ATP的信息為18個，這些信息分別表示列車在該軌道電路區段的最大運行速度和該軌道電路的出口速度。

2 改造的必要性

由于大連既有3號線建成時間較早，客流預測量較少，信號系統是按4 min設計的，使得目前只能滿足行車間隔4 min的要求。而目前大連既有3號線的客流增長速度很快，既有4 min行車間隔的系統能力已不能滿足日益增長的客流，尤其是大連站至保稅區這一區域內客流的要求。因此對既有3號線的信號系統進行擴能改造，使其能夠達到3 min的行車間隔，是很有必要和非常迫切的。

3 解決方案

大連既有3號線列車超速防護設備采用大臺階速度控制方式，本次改造方案維持原來的控制方式。即：列車在限速100 km/h線路上，一般采用的列車速度等級為93 km/h和0 km/h，列車制動距離由一個閉塞分區長度來保證，列車正常停車的閉塞分區前設置防護閉塞分區；在其他小于100 km/h限速的區段，根據具體線路的限速值，設置79、58 km/h和28 km/h對應的輔助速度等級來滿足列車運行安全的要求。

3.1 改造方案

為實現火車站至保稅區站之間列車追蹤間隔3 min的要求，經過牽引計算，提出以下5項措施。

1）減少現有所有的鎖閉區段的數量。對原設計中防護道岔設置的鎖閉區段的數量予以減少，按照正常的軌道電路信息碼碼序重新設計，使信號機可提前開放，以提高運營效率，減小追蹤間隔時間。

2）允許司機在預告減速的信息碼（代碼AT）區段上追蹤運行（簡稱“AT碼運行方式”），列車追蹤間隔按3個閉塞分區進行，如圖1所示。

3）對現有閉塞分區進行必要的調整，以滿足列車追蹤間隔3 min的要求。

4）為縮短列車在保稅區站的折返間隔，在保稅區進站前增加2組地面應答器，均為無源應答器，車載設備通過應答器進行定位，使列車在收到應答器信息后，在下一個區段開始按模式曲線制動的方式運行。

5）沿著列車運行方向，當一離去區段為0/0 碼時，站臺區段發送58/0碼，二接近區段不重復發送58/0碼，而發送區段的最高碼序限速停車碼。為此，列車經過車站的軌道電路碼序變化如圖2所示。

3.2 牽引計算分析結果

在采用以上資料和設計原則的基礎上，為了保證火車站—保稅區交路范圍內滿足列車3 min追蹤間隔時間，進行如下改造措施。

1）火車站下行出站分界標025（S5F）的里程由K0+340移設至3號岔尖基本軌軌縫處，即里程K0+258；下行出發信號機S3、S4信號機里程由K0+153分別移到1、2號道岔岔尖基本軌軌縫處，即里程為K0+188。

在火車站上，接車進路碼序變化如圖3所示。

在火車站下行發車進路上分界標025～091所在軌道電路在區間空閑時，發送的最高碼為28/26LC。為了確保列車發車不超過道岔限速，當列車占用該軌道電路，并聯鎖確認列車尾部出清道岔區時，該軌道電路發送28/26LC或28/26AT信息碼變化為發送58/56LC或58/56AT信息碼。

2）將開發區—保稅區下行方向的4個閉塞分區調整到6個閉塞分區并對現有的3處分界標進行移設，閉塞分區分界標位置如表4所示，并在保稅區站前2719～2759、2759～XJ所在閉塞分區入口處增加點式應答器。地面設備變化后，列車到達保稅區的追蹤碼序變化如圖4所示。

3）調整上行、下行方向的閉塞分區。

4）列車在改造后各地段最大追蹤間隔時間如表1所示。

表1 列車追蹤間隔時間

4 施工方法

改造實施方案應在盡可能保證既有信號系統不停運、不降低運輸能力和安全等級的前提下進行。對于移設、增設的室外設備需進行必要的測試及實驗，保證夜間施工、測試和恢復白天運營配置之間的簡單、安全和有效轉換。

本改造工程新設備的安裝計劃在不影響既有系統設備運行的情況下進行。對于軌旁設備移設、安裝將在夜間非運營時段進行安裝。在采取有效的防護措施后，室內及站臺設備的安裝可于白天進行。

利用夜間停運點進行軌旁新增設備安裝，同時在做好安全防護的前提下，白天進行室內及站臺設備安裝；該階段需要完成電纜敷設、新設區間設備點的鋼軌鉆孔、設備基礎樁安裝、電容安裝、室內新增設備安裝等。新增軌道電路室外設備安裝在設計位置。對于移設的軌道電路室外設備安裝可以先在移設位置安裝新設備，夜間配置、測試成功后一次性倒接到改造后新系統，并拆除移設前的相關設備。室內及站臺設備的安裝在白天及夜間均能進行，并且需要對既有設備采取有效的防護措施，保障既有設備的正常運行。運營時段及非運營時段均能安裝室內設備，但須對既有設備進行有效的防護。尤其是車站室內設備的安裝，需克服設備用房面積緊張、安裝施工條件差、安裝難度大等困難。如果存在二次就位情況的設備應預留足夠長的光電纜線，便于在拆除舊設備后新設備的二次就位。

舊設備拆除過程中需對新設備進行必要的防護，保證新系統設備正常運行。過渡設備及舊系統設備拆除后，交由用戶方進行處理。

5 總結

按照上述的改造方案實施，既有大連快軌3號線的追蹤間隔從4 min減少到3 min，使整個線路的運營能力大大提高。在近期內達到了解決3號線運能的目的，但隨著時間的推移和大連市區以及開發區的迅速發展，客流的不斷增加，在遠期3 min的追蹤間隔也不能滿足運營的要求了，屆時可將既有大連快軌3號線升級改造為可以滿足更小追蹤間隔要求的基于通信的移動閉塞ATC系統，以滿足運營能力增加的要求。

[1] GB 50157-2003 地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003．

[2] 建標104-2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[3] GB50490-2009 城市軌道交通技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009．

[4] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.大連快軌3號線擴能改造初步設計，2012.

[5] 何燕.第一套全國產化信號系統在大連快軌3號線中的應用[J].城市軌道交通研究，2007，10（7）：58-61.

[6] 孫傳增.點式應答器在提高大連快軌3號線大連站折返能力中的應用[J].城市軌道交通研究，2012，15（3）：45-48.