軌道交通共用試車線信號系統工程設計方案

劉偉兵

(北京城建設計發展集團股份有限公司 北京 100037)

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軌道交通共用試車線信號系統工程設計方案

劉偉兵

(北京城建設計發展集團股份有限公司 北京 100037)

鑒于國內軌道交通的建設方式，可根據規劃及實施情況考慮共用試車線或部分試車功能，這樣既減少試車線的重復建設，又可節約投資。以青島地鐵1、3號線共用試車線為例，首先對試車線功能及信號系統車載設備對試車線的需求進行說明，其次對試車線共用方案按信號系統是否為同一供貨商分別進行分析，提出了共用試車線時信號系統室內、室外配置方案，并對試車線共用時可能存在的線路數據、維護管理、界面統一、接口設計、電源及互擾等問題提出解決方案。

軌道交通；試車線；工程設計；系統配置

目前國內城市軌道交通建設蓬勃開展，有的線路采用分期、分段開通方式，部分線路出現了因分段開通或受其他因素限制，在開通初期不具備試車線或試車線長度不足的情況。隨著信號系統需求的規范化、統一化，新建線路基本采用CBTC(基于無線通信的列車自動控制)信號系統，因此，可根據規劃及實施情況考慮試車線多線共用或部分試車功能共用，這樣既減少試車線的重復建設，也可節約投資。筆者以青島地鐵1、3號線為例，兩條線路均采用較先進的CBTC信號系統，并選用相同車輛型式(6B、80 km/h)，對兩條線信號系統共用試車線的實施方案進行分析。

1 試車線功能

當需要在試車線進行試車時，試車線控制室值班員發出請求，信號樓內車輛段值班員在對試車線完成必要的聯鎖控制(道岔鎖于定位、調車信號機開放)后，將控制權交由試車線控制室。試車線正常使用時不會對車輛段的操作和控制產生影響。試車線設備可通過安全型繼電器或網絡與車輛段計算機聯鎖設備安全、可靠地接口。

根據城市軌道交通系統車輛運營維護的相關規定和要求，對所有新裝車載信號設備的車輛或經過定修、大架修后的車輛，均需進行車載設備的靜態、動態測試，以驗證安裝是否正確，與車輛控制系統的接口性能是否符合設計要求，對車輛的控制精度是否滿足上線運營要求。檢驗合格后車輛才能在正線運行。因此，試車線室內外均采用與正線相同的設備，設備布置也盡可能與正線保持一致。

2 信號系統車載設備對試車線的需求

對信號系統車載設備的動、靜測試場景進行分析，可知試車線需要滿足如下要求：

1) 試車線應能模擬列車站臺作業、列車區間運行、列車折返作業等場景。因此，試車線的長度應能滿足至少兩個站臺、一個正線區間、一段折返路徑的要求；

2) 試車線應能滿足列車初始化及列車測試精度要求。因此，試車線應設置在平直線路，不宜設置彎道及坡道；

3) 列車在試車線上能準確地測試出車輛的牽引制動性能及參數，試車線應能滿足列車在各種速度下的啟動、制動、緊急制動的需求。

3 試車線共用方案

為達到資源合理利用、節約投資的目的，滿足1號線試車線能夠支撐兩條線的試車需求，以下分別按兩條線信號系統是否為同一供貨商、信號設備是否共用進行闡述。

圖1 試車線平面

圖2 1、3號線試車線平面

3.1 兩線信號系統為同一供貨商

3.1.1 試車線信號系統配置方案

若1、3號線供貨商相同，則試車線的相關室內、室外設備不需要重新布置，由于3號線的建設及開通時序均早于1號線，因此共用試車線時，1號線可完全利用3號線既有設備。

3號線試車線配置長度滿足至少兩個站臺、一個正線區間、一段折返徑路的要求，建議設置3座模擬車站(即虛擬站臺1、虛擬站臺2、虛擬站臺3)，按“三站兩區間+站后無人自動折返”功能進行系統配置。試車線平面如圖1所示。

3.1.2 存在的問題及解決方案

1) 試車線車載數據。

若1號線自身沒有試車線，共用3號線試車線時，1號線車載設備需配置兩套試車線車載數據，1號線車輛在試車時應根據試車地點更換相應的車載數據。

2) 共用設備的維護管理。

1、3號線試車線共用室內外的信號設備時，若1號線信號工作人員在試車線進行試車時，需對3號線試車線的信號設備進行操控，造成兩條線工作人員在管理、維護責任方面劃分不明確。因此，建議采用先建線路進行維修的原則。

3.2 兩線信號系統為不同供貨商

3.2.1 試車線信號設備組成

1) 室內設備配置。

室內設備(聯鎖機柜、ATP/ATO機柜、計軸機柜等)是信號系統的核心設備，由于不同系統間存在結構差異及接口不兼容等因素，應按照各線正線配置原則單獨配置；使用電源設備時，需要對開關、面板按鈕等器件進行操作后才能正常開機，作為可共用的電源設備，由于1、3號線系統結構差異，對電源設備的供電需求不同，同時考慮到1、3號線可能分屬不同運營公司，且各線人員不能對其他線路設備進行操作的情況，因此，電源設備應分開設置。

2) 室外設備配置。

信號機：信號機室外電路完全一致，因此室外列車信號機及線路盡頭的阻擋信號機可共用。為避免其中一條線試車時點燈電壓干擾另一條線的維修，需在選通分線柜內設置三通開關，實現對每條線點燈電壓進行必要的隔離。信號機室外電纜經三通開關隔離后，引至各線分線柜。

室外計軸：考慮到不同供貨商采用計軸設備的型號不同以及工作頻率的差異，室外計軸磁頭由各線單獨設置。同時，考慮到不同計軸之間的干擾及安裝范圍的要求，兩條線室外計軸磁頭分別安裝在與信號機同坐標處的鋼軌兩側。

應答器：由于目前3號線供貨商為西門子，其所提供的應答器為歐標應答器。因此1號線應答器的設置應根據其供貨商提供的應答器來確定。若1號 線供貨商提供的為歐標應答器，其報文結構及相關參數遵循歐洲標準，1、3號線應答器按互通考慮，1號線不需另行設置應答器；若1號 線供貨商提供的為美標應答器，考慮到應答器類型差異，1、3號線的應答器需各線單獨設置。

無線通信設備：考慮到各供貨商采用無線通信設備傳輸媒介的不同(波導管、漏纜及無線AP)等因素，1、3號線無線通信設備需各線單獨設置。

虛擬站臺設置：①1、3號線試車線共用1號線現有虛擬站臺。站臺處設置的固定應答器作為列車站臺精確停車的重要設備，其數量較多，且設置位置較為嚴格，因此虛擬站臺處存在固定應答器安裝位置沖突的可能。為了避免沖突，可將虛擬站臺位置進行適當調整，使兩條線的虛擬站臺位置不完全重合，可變應答器亦可以通過以上調整避免安裝上的沖突。1、3號線試車線平面如圖2所示。②1、3號線試車線單獨設置虛擬站臺。1、3號線試車線虛擬站臺各自錯開設置，每條線設置單獨的實體信號機，如1號線在聯鎖及點式模式下試車(3號線上信號機處于關閉狀態)，則存在本線兩架同向相鄰試車信號機處于開放狀態的情況，這樣在這兩列開放信號機之間有不屬于本系統的信號機，且處于滅燈狀態，容易對駕駛員造成不必要的干擾，因此1、3號線試車線單獨設置虛擬站臺時，應設置為虛擬信號機，其他軌旁設備按正線設備原則統一安裝。

若采用虛擬信號機，在降級模式下試車會對司機造成困擾。因此，建議采用1、3號線試車線共用1號線現有虛擬站臺方案。

3.2.2 存在的問題及解決方案

通過分析上述兩種方案，存在的問題或難點及解決方案如下。

1) 在試車線試車時，車輛段側聯鎖界面顯示的統一。若兩條線供貨商不同，且系統存在軌道區段的數量及長度的差異，會出現車輛段側聯鎖界面與1號線試車線顯示不一致的情況。為使兩條線試車時車輛段側顯示界面一致，車輛段側僅顯示車輛段設置的計軸區段(位于試車線上道岔前后的調車信號機處)占用出清情況及其控制的調車信號機狀態。

2) 試車線信號設備與車輛段信號設備站聯接口設計。由于1、3號線試車線聯鎖設備與車輛段聯鎖設備均存在接口，以試車線聯鎖設備是否與車輛段聯鎖設備一致進行說明。

若1、3號線試車線聯鎖設備與車輛段聯鎖設備一致，則其接口均可采用網絡方式；若1、3號線中有一條線的試車線聯鎖設備與車輛段聯鎖設備一致，則一致的試車線聯鎖設備接口采用網絡方式，另一條線采用繼電條件接口；若1、3號線試車線聯鎖設備與車輛段聯鎖設備均不一致，則其接口均采用繼電條件方式。

由于兩套試車線聯鎖設備與車輛段聯鎖設備均存在接口，而每條線的防雷分線柜均單獨設置，為了使兩條線的接口彼此獨立，實現對試車線與車輛段安全控制權的轉換和進路的安全控制，需在1、3號線試車線分線柜至室外設備側設置單獨的選通分線柜，且選通分線柜內設三通開關，實現對每條線接口的單獨選通，在選通時對另一條線路進行隔離安全控制。三通開關平時處于斷路狀態，對1、3號線進行隔離。

3) 合用信號設備室時的電源方案。兩條線共用試車線信號設備室，考慮各線信號工作人員彼此不對對方線路信號設備進行操控，有2種方案。

方案1：動力照明專業僅提供一組兩路獨立三相五線制交流電源至切換箱，通過操作切換箱對1、3號線的信號系統進行供電。實現某一線路信號設備得電工作的同時，切斷另外一路信號設備的供電電源。需要注意的是，動力照明專業所提供的三相五線制電源容量均應滿足兩套設備單獨運行時電源容量需求。

方案2：動力照明專業提供兩組兩路獨立三相五線制交流電源并分別設置配電盤，供兩條線使用，每條線路使用1組獨立電源。

綜上所述，從資源合理利用、節約投資的角度分析，建議采用方案1。

4) 試車線信號設備間的防干擾問題。1、3號線共用試車線時，除信號機外，其他室外設備間的相互干擾情況分析如下：首先，兩條線路在試車時僅有1套設備上電，無線通信設備與計軸設備不存在相互干擾問題;其次，目前采用的CBTC信號系統的工作方式為，車載信號系統讀取應答器ID后，需要與車載電子地圖進行比對，沒有對應ID的應答器將會被系統忽略。根據工程特點，兩條線的應答器可以通過分配避讓ID號的方式進行數據處理，使某一條線上的ID均不會在其他兩條線上使用。通過此種方法就可以解決兩條線路應答器設備讀取的干擾問題。

4 結語

綜上所述，在兩線共用試車線時，建議采用共用虛擬站臺方案，同時應根據線路的實際情況(如供貨商是否相同，提供設備是否一致等)合理選擇相應的方案，規避設備串電、設備間相互干擾等問題。

[1] 地鐵設計規范GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

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[8] 青島地鐵集團有限公司.青島市地鐵1號線工程初步設計 第8篇弱電系統 第2冊信號系統[G].青島，2015：39.[9] 青島地鐵集團有限公司.青島市地鐵2號線一期工程信號系統采購項目用戶需求書(二)專用技術要求[G].青島，2015：186.

(編輯：王艷菊)

Analysis of Signaling System Engineering Design Scheme for Shared Rail Transit Test Line

Liu Weibing

(Beijing Urban Engineering Design and Research Institute Co., Ltd., Beijing 100037)

At present, in view of the construction modes of rail transportation in our country, it is considered to be feasible to share the test line or its partial functions based on transportation planning and implementation. Not only will it reduce redundant constructions of the test line, but also the investment can be saved. The shared test line for Line 1 and Line 3 in Qingdao Metro is taken as a case study. Firstly, functions and demands of the test line are introduced. Secondly, under the precondition of meeting functions and demands, whether the signaling system comes from the same supplier is analyzed. Finally, the configuration methods of the indoor and outdoor signaling system for sharing the test line are proposed, and some solutions to the problems of line datum, maintenance and management, unified interface, interface design and power supply scheme with the shared test line are presented.

rail transportation; test line; engineering design; configuration scheme

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.05.022

2015-09-22

2016-04-18

劉偉兵，男，本科，工程師，從事城市軌道交通設計工作，273989835@qq.com

U231；F530.7

A

1672-6073(2016)05-0107-04