城市軌道交通信號系統車載設備大部件互換方案應用研究

朱璐聞，馮崢

（長沙市軌道集團集團有限公司，湖南 長沙 410000）

1 背景描述

隨著城市軌道交通的發展，越來越多的城市軌道交通項目開始實現互聯互通，中城協發布了一系列互聯互通相關規范，在列車互聯互通跨線運營后，對信號車載設備互換提出了新的要求；在城市的軌道交通運營中，由于每條線路信號系統設備廠商不同，導致每條線路將存儲大批車載信號備品備件，運營成本的提高，備品備件的利用率低；若能實現信號車載互換，可減少運營成本，增大采購來源。長沙4 號、5 號線已經實現互聯互通共線運行，下一步后續線路對信號車載設備的互換提出了要求。

2 信號車載設備的構成

車載設備的組成。信號車載設備主要有車內設備車載ATP/ATO 機柜、車載顯示器、TAU 無線通信設備、車載中繼器；車底設備BTM 天線、轉速傳感器、多普勒雷達傳感器；車載無線天線車載鯊魚鰭無線天線、車載平板無線天線；連接電纜等（如圖1）。

圖1 地鐵列車信號車載設備組成

3 車載信號大部件互換實現方式

整體思路：由于信號系統車載設備（ATP/ATO 機柜、天線、速傳、雷達等）為一個整體，若僅進行單個設備（如雷達）的互換，需對不同設備的適用性進行驗證，還需進行相關產品安全認證。長沙4 號線、5 號線信號系統車載設備的互換僅考慮整體系統互換方案，即ATP/ATO 機柜、速傳、雷達、BTM 天線、顯示器及相關接口線纜進行整體互換，因此，本文僅討論車載信號設備與車輛間的機械和電氣接口，暫不需要考慮車載信號設備之間的接口和連接方式。

章節3.1、3.2、3.3、3.4 對長沙4 號、5 號線信號車載設備機械接口、電氣接口、設備按鈕、設備功耗等進行差異性對比，并提出了大部件互換的方案。

3.1 信號車載設備機械接口分析

通過對比長沙4 號、5 號線車載信號的車內設備、車底設備、車載無線天線、連接電纜的安裝空間、安裝方式、安裝孔位等方面，若要實現互換，應在設計招標階段對以下方面提出統一的要求（見表1）。

表1 信號車載設備互換機械接口統一要求

3.2 信號車載設備與車輛電氣接口分析

長沙4 號、5 號線依據中國城市軌道交通協會團體標準《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統（CBTC）互聯互通接口規范第3 部分：車載列車自動保護（ATP）/自動運行（ATO）系統與車輛的接口技術要求》實現互聯互通，若要進一步實現大部件互換，還應對電氣接口的具體輸入/輸出內容、節點采集形式等進行對比分析，差異分析見表2。

由上表得出差異所在：長沙4 號、5 號線信號車載設備與車輛接口輸入輸出的接口數量不同，對于安全輸入的采集方式不同。大部件互換方案：與車輛接口設計階段，應考慮包容性設計，預留最大數量的接口車輛側配線。

表2 信號車載設備與車輛電氣接口輸入/輸出類型差異分析

3.3 信號車載設備按鈕設置分析

長沙4 號、5 號線列車司控臺按鈕設置相同部分包括確認按鈕（自復位帶指示燈 1 個）、ATO 啟動按鈕（自復位帶指示燈2 個）、模式選擇升級按鈕（自復位帶指示燈1 個）、模式選擇降級按鈕（自復位帶指示燈 1 個）、自動折返按鈕（自復位帶指示燈 1 個）、ATP 切除開關（非自復式 1 個）、門控選擇開關（非自復式 1 個）；長沙4 號、5 號線列車司控臺按鈕設置不同在于：5 號線增加了強制門允許開關（自復式 1個）。通過分析差異可得，4 號、5 號線列車司控臺按鈕數量和功能不一致。大部件互換解決方案：在招標設計階段，應對按鈕數量和功能進行統一。

3.4 功耗及空氣開關分析

長沙4 號、5 號線信號車載設備ATC 機柜、車載顯示器、TAU 車載無線單元、車載交換機、車載服務器空氣開關及功耗存在差異與不同。大部件互換解決方案：在設計階段，按照最多空開數量設計，各路電源安裝最大容量設計。

4 結束

本文在長沙軌道交通4號、5 號線實現互聯互通的基礎上，對下一步車輛信號設備的互換提出了探討。以長沙4 號線和5 號線信號車載設備為分析對象，對信號與車輛的機械接口、電氣接口、設備功耗、設備按鈕設置等差異性進行了對比分析，并提出了實現車載信號設備互換的要求和方案。