關(guān)于同條地鐵線路同時配置兩套信號系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王鐵軍

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

關(guān)于同條地鐵線路同時配置兩套信號系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王鐵軍

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

從城市軌道交通工程自身復雜性及特殊性出發(fā)，介紹同條地鐵線路同時配置2套信號系統(tǒng)的主要設(shè)計原則與設(shè)計方案，可為城市軌道交通設(shè)計提供參考。

城市軌道交通；地鐵；信號系統(tǒng)

信號系統(tǒng)是城市軌道交通自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)以安全為核心，以保證和提高列車準點率為目標。目前世界范圍普遍是1條地鐵線路配置1套信號系統(tǒng)。然而某些地鐵工程由于其自身復雜性及特殊性（如需要提前開通，且開通以后不允許停運），若原有已招標的信號系統(tǒng)不具備先期開通能力時，則需另行招標1套信號過渡系統(tǒng)，以便先利用信號過渡系統(tǒng)保障先期開通運營。在先期開通階段，信號正式系統(tǒng)利用夜間停運時間進行施工調(diào)試，日間運營時切回至信號過渡系統(tǒng)。待信號正式系統(tǒng)具備開通能力后，再全線恢復至信號正式系統(tǒng)并投入運營，同時廢除信號過渡系統(tǒng)。這樣，在同一工程范圍內(nèi)，同段時間需同時裝設(shè)2套不同的信號系統(tǒng)，具有一定的設(shè)計難度。

1 系統(tǒng)制式及功能

1.1 正式系統(tǒng)

采用無線車地通信方式的CBTC移動閉塞信號系統(tǒng)，系統(tǒng)主要分為連續(xù)式/點式ATP/ATO子系統(tǒng)、ATS子系統(tǒng)及聯(lián)鎖子系統(tǒng)等。

ATP子系統(tǒng)是確保列車運行安全的系統(tǒng)，提供列車間隔保護、超速防護、車門和屏蔽門監(jiān)督等安全防護。ATO子系統(tǒng)根據(jù)ATP、ATS、聯(lián)鎖系統(tǒng)提供的線路條件、道岔狀態(tài)、列車位置等信息及速度調(diào)整指令，實現(xiàn)列車的速度控制。連續(xù)式/點式ATP/ATO子系統(tǒng)實現(xiàn)不同自動化級別、多種駕駛模式下的混跑混運，具有使用應答器的固定閉塞點式列車控制級別到通過運用連續(xù)雙向車-地數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)高精度列車定位和移動閉塞列車間隔的連續(xù)式列車控制級別之間的多種配置方式。

聯(lián)鎖子系統(tǒng)確保列車運行進路的安全。聯(lián)鎖設(shè)備在規(guī)定的聯(lián)鎖條件和規(guī)定的時序下對進路、信號和道岔實行控制，確保進路上軌道區(qū)段、道岔、信號機之間的安全聯(lián)鎖。對于涉及安全的操作采取安全保證措施。對于來自操作設(shè)備的錯誤操作，具備有效的防護能力。

ATS子系統(tǒng)由位于控制中心、各車站、車輛段/停車場、維修中心、培訓中心的ATS設(shè)備通過網(wǎng)絡及傳輸設(shè)備構(gòu)建而成。ATS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道應采用冗余網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具有列車自動識別、跟蹤、車次號顯示、時刻表編制及管理、列車運行調(diào)整等功能。

1.2 過渡系統(tǒng)

為節(jié)約造價，可采用點式ATC系統(tǒng)，主要包括點式ATP/ATO子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、ATS子系統(tǒng)。

點式ATP/ATO為連續(xù)式ATP/ATO的后備模式，由于無法進行連續(xù)雙向車-地數(shù)據(jù)通信，因此僅使用應答器的固定閉塞制式，不具備移動閉塞功能。ATS、聯(lián)鎖子系統(tǒng)主要功能如上所述，只是采用不同廠家產(chǎn)品而已。

2 設(shè)計方案

2.1 設(shè)計總則

由于本工程范圍內(nèi)有2套信號系統(tǒng)，且部分設(shè)備共用。因此設(shè)計過程中需要考慮2套系統(tǒng)的特殊情況，充分考慮后期正式系統(tǒng)實施時的便捷倒切。

設(shè)計思路為共用設(shè)備室外電纜先接至正式系統(tǒng)分線架上，然后再從分線架一一配線至倒切分線柜，實現(xiàn)正式系統(tǒng)與過渡系統(tǒng)對室外設(shè)備的控制倒切。

由于信號與車輛接口比較復雜，因此不推薦車載設(shè)備之間的倒切。先期開通階段可采用點式ATC系統(tǒng)所用列車數(shù)較少的特點，部分列車安裝過渡系統(tǒng)車載設(shè)備以滿足先期開通階段運營要求，其余列車安裝正式系統(tǒng)車載設(shè)備進行夜間調(diào)試。待正式系統(tǒng)開通條件具備后，再將原先安裝過渡系統(tǒng)車載設(shè)備的列車改裝成正式系統(tǒng)車載設(shè)備。

2.2 正式系統(tǒng)與過渡系統(tǒng)正線倒切設(shè)計

正線過渡系統(tǒng)與正式系統(tǒng)共用設(shè)備包括：室外轉(zhuǎn)轍機、信號機、發(fā)車指示器、與屏蔽門/防淹門接口、與IBP盤接口。

上述設(shè)備在同一時刻僅允許接入1套系統(tǒng)中，另1套系統(tǒng)則需保證與之安全隔離。2套系統(tǒng)的接口技術(shù)條件和接口原則需保持一致。

1）室外轉(zhuǎn)轍機、信號機、與屏蔽門/防淹門接口、與ESB/IBP盤接口的倒切

在設(shè)備集中站設(shè)置室內(nèi)倒切裝置，完成共用設(shè)備在正式與過渡系統(tǒng)間的倒切。過渡系統(tǒng)采用的室內(nèi)倒切裝置與過渡系統(tǒng)設(shè)置的分線柜進行一體化設(shè)計，正式系統(tǒng)利用電纜終端架作為正式系統(tǒng)的室內(nèi)倒切裝置。過渡系統(tǒng)和正式系統(tǒng)分別設(shè)置的室內(nèi)倒切裝置配合使用，協(xié)同完成兩系統(tǒng)共用設(shè)備的室內(nèi)倒切。

將共用的室外設(shè)備控制線纜接入正式系統(tǒng)電纜終端架CTR的輸入端（輸入端指連接室外電纜的CTR端子側(cè)），再由此端并聯(lián)接入到過渡系統(tǒng)分線柜的輸入端（輸入端指靠近室外設(shè)備側(cè)）。正式系統(tǒng)通過設(shè)置在相應CTR端子上短接插頭的插入/拔出狀態(tài)，來控制CTR端子的輸入端與輸出端（輸出端指連接室內(nèi)電路的CTR端子側(cè)）是否導通；過渡系統(tǒng)通過設(shè)置在相應分線端子上短接插頭的插入/拔出狀態(tài)，來控制分線端子的輸入端與輸出端（輸出端指連接室內(nèi)電路的分線端子側(cè)）是否導通；對共用室外設(shè)備來說，通過CTR端子和分線端子上短接插頭的配合使用，即可滿足同一時刻僅允許接入1套系統(tǒng)的要求，如圖1所示。

圖1 室內(nèi)倒切裝置連接示意圖

如欲將共用室外設(shè)備倒切至由過渡系統(tǒng)控制時，則需將在正式系統(tǒng)電纜終端架上設(shè)置的相應控制線纜處的短接插頭拔出，斷開接線端子兩側(cè)的通路，在過渡系統(tǒng)分線柜上設(shè)置的相應控制線纜處的短接插頭插入，導通接線端子兩側(cè)的通路，以上步驟即可將共用設(shè)備倒切至過渡系統(tǒng)控制；反之，欲將共用室外設(shè)備倒切至正式系統(tǒng)控制時，將過渡系統(tǒng)對應共用設(shè)備設(shè)置在分線柜上的短接插頭拔出，插入正式系統(tǒng)對應共用設(shè)備設(shè)置在電纜終端架上的短接插頭，即可將共用設(shè)備倒切至正式系統(tǒng)控制。

2）DTI的倒切

DTI的倒切方式：由于DTI數(shù)量較少，將DTI先連至正式系統(tǒng)ATS機柜內(nèi)，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，采用超五類雙絞線與過渡系統(tǒng)ATS機柜相連，因此其倒切過程不會花費過多時間，較為便利。

2.3 正式系統(tǒng)正線與過渡系統(tǒng)正線在車輛段接口處設(shè)計

車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)需與正線2套信號系統(tǒng)聯(lián)鎖進行接口，并且2套信號系統(tǒng)同時只能有其中的一個系統(tǒng)與車輛段聯(lián)鎖實現(xiàn)接口。由于車輛段聯(lián)鎖與正線聯(lián)鎖多為不同信號供貨商提供，因此普遍采用繼電接口方式。

在進行接口電路設(shè)計時，采用以下原則設(shè)計：

1）車輛段聯(lián)鎖與正式系統(tǒng)和過渡系統(tǒng)的接口技術(shù)條件和接口原則一致。

2）車輛段聯(lián)鎖輸出給正式系統(tǒng)和過渡系統(tǒng)的接點分開使用。

3）車輛段聯(lián)鎖從正式系統(tǒng)和過渡系統(tǒng)的輸入條件分開使用，使用同一接口繼電器，采用外線倒切方式。

4）過渡系統(tǒng)與正式系統(tǒng)同時只能有其中的一個系統(tǒng)與車輛段聯(lián)鎖實現(xiàn)接口。

5）便于后期拆除。

對于車輛段向正線輸出的條件，采用接點、芯線和端子分開設(shè)計，分別提供給正式系統(tǒng)和過渡系統(tǒng)，這部分信息和電纜芯線完全分開，不存在倒切問題，如圖2所示。

圖2 車輛段向正線輸出條件示意圖

對于車輛段輸入的條件，采用考爾斯與藍默爾KN開關(guān)進行倒切，每個倒切開關(guān)可以提供20組接點，每組接點通過共用接點可接通過渡系統(tǒng)接點或接通正式系統(tǒng)接點。工程實施時，每個倒切開關(guān)可以同時倒切20根芯線。

倒切原理如圖3所示。

圖3 車輛段輸入條件倒切示意圖

人工開關(guān)倒切的優(yōu)點：

1）正式系統(tǒng)與過渡系統(tǒng)接口完全分隔，不存在混線問題。

2）能夠?qū)崿F(xiàn)一次倒切，滿足倒切需要，且倒切符合一致性的要求。

3）易于拆除。

4）需要進行人工倒切的電纜芯線較少，實施容易。

2.4 過渡系統(tǒng)試車線與正式系統(tǒng)試車線在車輛段接口處設(shè)計

需配置2套試車線設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖的交接權(quán)邏輯接口。

接口方案采用雙采雙驅(qū)接口電路，正式系統(tǒng)與過渡系統(tǒng)試車線分別將“試車請求”送至車輛段聯(lián)鎖，車輛段聯(lián)鎖進行采集，由車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)進行邏輯判斷。在辦理非進路后，條件滿足時車輛段聯(lián)鎖將驅(qū)動正式系統(tǒng)或過渡系統(tǒng)的同意試車繼電器，并將允許試車命令發(fā)給對應的正式系統(tǒng)或過渡系統(tǒng)試車線，如圖4所示。

接口主要技術(shù)條件如下：

1）正式系統(tǒng)、過渡系統(tǒng)對于試車線交接權(quán)的辦理流程以及相關(guān)的技術(shù)條件應完全一致。

2）車輛段控制臺對試車線軌道占用/空閑的監(jiān)視應與正式系統(tǒng)和過渡系統(tǒng)控制臺顯示基本一致。

3）車輛段控制臺上設(shè)2套非進路調(diào)車按鈕及表示燈、非進路故障復原按鈕。

4）車輛段控制臺上應能區(qū)分過渡系統(tǒng)試車和正式系統(tǒng)試車。

5）采用“請求平等，誰先有授權(quán)，允許誰試車”的試車原則。車輛段聯(lián)鎖同時僅能允許1套系統(tǒng)試車（正式或過渡系統(tǒng)試車）。

6）聯(lián)鎖收到任何系統(tǒng)的試車請求時，對應的試車請求表示燈均可點亮。

7）辦理非進路作業(yè)前，若兩個系統(tǒng)試車請求同時存在，此時，車輛段值班員不應辦理非進路調(diào)車作業(yè)，如誤辦理，則此辦理命令無效，并給出報警（非進路辦理無效）。此時，調(diào)度員與試車人員協(xié)調(diào)，取消一個試車請求。

圖4 試車線與車輛段接口示意圖

8）辦理非進路作業(yè)前，若有且僅有一個系統(tǒng)請求試車。此時，辦理非進路調(diào)車，非進路鎖閉，信號開放后，給出此系統(tǒng)對應的允許試車條件。從辦理非進路調(diào)車至試車結(jié)束前，另一個系統(tǒng)試車請求視為無效，并有相應的報警。

9）辦理非進路作業(yè)前，若兩個系統(tǒng)試車請求都不存在。此時，可以鎖閉非進路，但不允許給出允許試車條件。并且在此非進路解鎖前，再收到任何試車請求，均視為無效。

10）車輛段聯(lián)鎖在未接到試車請求時可單獨辦理非進路調(diào)車作業(yè)，以便支持車輛專業(yè)的試車。

采用該方案，需要車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)分別對2套系統(tǒng)的試車請求繼電器與同意試車繼電器進行采集和驅(qū)動，需由車輛段聯(lián)鎖負責判斷同時請求試車時命令無效，由車輛段聯(lián)鎖負責將允許試車條件發(fā)送給對應的正式系統(tǒng)或過渡系統(tǒng)。

接口電路設(shè)計原則如下：

1）車輛段將試車線軌道區(qū)段條件復示給2套系統(tǒng)試車線，用于2套系統(tǒng)試車時的進路排列。

2）平西府車輛段為2套系統(tǒng)設(shè)置共用的非進路調(diào)車按鈕及表示燈。控制臺上分別設(shè)置2套系統(tǒng)試車請求、允許試車、試車結(jié)束表示燈并配有銘牌標示以方便車輛段調(diào)度員分辨是過渡系統(tǒng)還是正式系統(tǒng)。

3）正式系統(tǒng)、過渡系統(tǒng)試車線的試車請求分別獨立送至車輛段聯(lián)鎖，并由車輛段聯(lián)鎖分別進行采集。

4）車輛段聯(lián)鎖分別為過渡系統(tǒng)及正式系統(tǒng)試車線驅(qū)動試車允許繼電器，“試車允許”、“試車結(jié)束”表示燈。

5）為滿足車輛專業(yè)對試車線的試車需要，在車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)辦理非進路的條件中，不檢查試車請求繼電器的狀態(tài)；但在信號專業(yè)試車時，車輛段聯(lián)鎖允許試車條件中需要檢查試車請求繼電器的狀態(tài)。

6）辦理非進路調(diào)車，且滿足允許試車條件后，車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)驅(qū)動允許試車繼電器吸起。

7）在非試車時，試車線正線信號機滅燈，在車輛段允許試車后，試車線正線信號機按規(guī)定（將開關(guān)打至點燈位）點燈。過渡系統(tǒng)（或正式系統(tǒng)）試車時，應保證正式系統(tǒng)（或過渡系統(tǒng)）試車線信號機為滅燈狀態(tài)。

3 總結(jié)

2套系統(tǒng)共存，其中2套系統(tǒng)之間的倒切是難點。通過設(shè)置各種倒切裝置及前期施工時為后期倒切事先做好籌劃及工程預留，可以確保地鐵線路的提前開通及后期的完整開通。

[1]文仁廣.北京地鐵8號線信號系統(tǒng)不停運切換設(shè)計[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2012（6）：14-16.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10007-2006（J529-2006） 鐵路信號設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006.

Based on the complexity and particularity of urban rail transit, this paper introduces the main design principles and schemes for one subway line equipped with two signal systems simultaneously, for providing reference for the design of urban rail transit.

urban rail transit; metro; signal system

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.02.017

2014-09-10）