昆明軌道交通1、2號線信號系統拆分設計方案研究

摘要 根據昆明軌道交通線網規劃，昆明軌道交通1、2號線工程在建設時各取一段貫通運營，形成昆明軌道交通首期工程，后期條件具備時再拆分為獨立的1、2號線運營。文章通過對昆明首期工程預留條件分析，對涉及信號系統拆分的ATS子系統、ATP/ATO子系統、聯鎖子系統及DCS骨干網等主要子系統方案進行分析和論述，提出滿足拆分需求的可行性方案。

關鍵詞 地鐵;線路拆分;信號工程設計

中圖分類號 U239.5文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）08-0004-03

0 引言

國內部分城市軌道交通線網規劃時，為獲得快速獲批，緩解當前急需的交通狀況，結合遠期城市規劃，會按照兩條線初期貫通運營后期拆分單獨運營的方式建設。目前國內已有廣州地鐵2、8號線，南京地鐵1、10號線和杭州地鐵1、9號線完成線路拆分運營，這幾個項目由于前期對于線路拆分預留條件不足，導致拆分過程中涉及大量土建、系統的改造，具備工期長、施工困難等特點。廣州和南京拆解線路信號系統采用的是點式系統，杭州地鐵9號線拆解出來先期按點式運營，因此昆明地鐵首期工程將是第一條拆分后直接采用CBTC系統運營的線路。

1 工程概況

昆明市軌道交通首期工程由線網規劃中的1號線一期工程、二期工程、支線工程和2號線一期工程組成，目前已全線貫通運營，如圖1所示。

根據目前昆明軌道交通建設情況，1號線在環城南路站沿西北方向接入西北延工程，與既有首期工程1號線一、二期和支線工程構成完整的1號線工程;2號線在環城南路站沿南向接入2號線二期工程，與既有首期工程2號線一期段構成完整的2號線工程。接入延長線后完整的1號線和2號線分別采用獨立運營方式，在環城南路站進行換乘，因此在延伸線建設時，需考慮對既有首期工程進行系統拆分，該文將對信號系統線路拆分設計方案和實施方案展開描述。

2 信號系統拆分總體方案

2.1 現場既有條件分析

2.1.1 既有工程預留條件

信號系統拆分通常分為兩大類，第一類為前期建設未考慮預留拆分條件，后期線網結合客流和建設需求對既有線路進行拆分，此類情況信號拆分方案會比較復雜，涉及土建、軌道、強電等前置條件的拆分以及對既有信號設備的控制轉換及倒切，對既有運營影響較大[1]，如廣州2、8號線拆分和南京1、10號線拆分。第二類為前期建設考慮了預留條件，如配線、用房、用電、設備預留等，此類情況信號系統拆分方案較為簡單，對既有運營影響小，如杭州1、9號線拆分，線路配線條件較好，對土建影響小。昆明首期工程拆分屬于第二類情況，線路預留了聯絡線、土建預留了用房，其余機電系統對拆分也考慮了一定程度的預留[2]。

昆明首期工程信號系統采用基于無線通信的CBTC系統，實現移動閉塞功能。信號系統由ATP/ATO子系統、聯鎖子系統、ATS子系統、DCS子系統和信號集中監測子系統等構成。昆明首期工程建設時已考慮了部分遠期拆分條件：

（1）拆分節點站環城南站設置了聯絡線，信號室外設備在聯絡線設置設備分界點。

（2）環城南站室內按遠期拆分情況設置了兩套通過安全數據接口連接的車站設備，且兩套車站設備分別納入各自所屬線路的區域管理;軌旁設備按遠期拆分后歸屬分別接入所在線路設備。

（3）DCS子系統采用SDH技術組網，預留了遠期延伸和拆分條件。

2.1.2 工程建設時序

工程建設時，首期工程拆分和線路延伸同期建設，由于既有線路目前按“Y”字形運營，若延伸線先接入后再進行線路拆分，則以環城南站為線路交叉點，存在5個方向行車，存在運營組織困難、既有中心設備壓力大、故障面影響范圍廣等問題;目前環城南站僅有1、2號線聯絡線，若線路先拆分后再接入延伸線，則存在拆分后線路在環城南路站無法折返，若不中斷運營，則需對環城南站及相鄰的無道岔車站甩站運營，社會影響太大。因此，綜合考慮，線路拆分和延伸線接入需同步實施。

2.1.3 拆分總體需求

延長線接入且信號系統拆分后，新的昆明軌道交通1、2號線各自獨立運營;兩線之間的聯絡線從正線功能轉為聯絡線功能;兩線信號系統制式保持一致，實現資源共享[3]。

2.2 拆分總體方案

結合以上既有工程預留、建筑時序要求和拆分需求，昆明軌道交通1、2號線信號系統拆分重點涉及以下幾個部分：

（1）既有中心ATS子系統改造。

（2）環城南路站設備改造。

（3）ATO/ATP子系統改造。

（4）DCS子系統改造。

3 信號各子系統拆分方案

3.1 既有中心ATS子系統改造

首期工程在臨時控制中心設有一套中央ATS子系統設備，工程拆分時主要有兩種方案：方案一，合用中央ATS子系統，增加延長線接入的相關數據;方案二，既有中央ATS子系統設備用于1號線，2號線采用新建中央ATS子系統設備。

方案一的優點在于拆分時對中央ATS僅需進行擴容升級，即可滿足兩條線使用需求，且易于實現調度互聯互通;但是缺點在于目前的系統架構和數據已經較為龐大，不拆分接入延長線時，全線涉及列車達79列、23個聯鎖區，增大了改造及后續維護升級難度，且首期工程建設開通已近10年，中央ATS子系統設備存在一定老化，系統能力有所下降，一旦中心故障，影響面過大，且不利于運營組織。

方案二的優點在于改造難度低，僅需對既有軟件進行版本升級，刪除2號線相關內容，有利于1、2號線分線運營;缺點在于2號線新建控制中心投資較大、無法滿足試運行3個月的需求。

對于方案一、二均能滿足工程拆分改造需求，但是結合兩線獨立運營組織需求、減少中心故障面影響范圍等因素，工程實施時采用方案二。對于不中斷運營的條件下，結合杭州1、9號線拆分新建控制中心啟用方案，昆明2號線新建控制中心擬參照《交通運輸部關于印發〈城市軌道交通設施設備運行維護管理辦法〉的通知》（交運規〔2019〕8號）第4章? 21條要求，在拆分調試時，開展不少于3次的倒切實戰演練和累計達144小時的不載客運行后方可投入運營。

3.2 環城南路站設備改造

對于拆分線路中兩線共用車站，按照既有設備設置方案不同，存在不同的拆分改造方案。

方案一，既有車站未考慮拆分條件，室內外設備均未分線設置，如杭州1號線客運中心站。此種情況下，線路拆分時，須新設拆分后新線的設備集中站，既有設備集中站中還須考慮拆分調試過程中的線纜倒切。該方案由于前期未預留條件，后續拆分改造時存在施工作業難度大、改造困難、對運營影響較大等缺點。

方案二，既有車站已考慮未來拆分條件，如昆明首期工程環城南站。環城南站屬于疊島式同站臺換乘站，首期工程實施時已設置兩套聯鎖設備，一套屬于1號線，一套屬于2號線，兩套聯鎖設備的控制以聯絡線中點為分界，分別監控屬于本線的道岔、信號機等軌旁設備，如圖2所示。

在首期工程運營時，兩套聯鎖設備采用安全數字接口，按一條線的2個聯鎖區控制進路，在同一個ATS系統的調度下為列車提供安全進路，列車可以在不需要人工辦理兩線聯系作業的情況下跨線運營。線路拆分后，兩套聯鎖設備回歸至各線，分別納入各自ATC系統監控范圍，原有安全數字接口取消，保留聯絡線繼電接口，列車跨線運行時需人工辦理聯絡手續。

方案二在改造時，僅需將2號線聯鎖設備從首期工程ATS網絡剝離，接入2號線的ATS系統，聯鎖設備各自回歸本線，改造難度低，對運營影響小。

3.3 ATP/ATO系統拆分

3.3.1 ZC拆分

首期工程實施時，1號線環城南站和2號線環城南站分別納入1號線ZC和2號線ZC控制，拆分時，原有的ZC控制區域劃分不變，僅需將1、2號線ZC分別回歸新1、2號線管理，修改軟件并完成調試即可。

3.3.2 LC拆分

首期工程設置一套LC（線路控制器）、DSU（數據存儲單元）對全線進行管理。拆分時，原有LC、DSU硬件利舊劃為1號線使用，通過修改數據實現對1號線全線的控制。2號線新設一套LC、DSU設備對2號線進行單獨控制，既有2號線一期及延伸線通過拆分后DCS骨干網實現數據接入新設LC、DSU。

3.3.3 車載ATP/ATO

根據建設要求，既有首期工程列車在拆分后需全部劃為1號線使用，因此在拆分當晚，需對首期工程所有列車進行車載ATP/ATO的軟件和數據升級，刪除2號線一期內容，添加1號線延伸線內容。

3.4 DCS骨干網拆分

在昆明首期工程實施時，環城南路1號線站和曉東村站為1號線的延伸預留了端口;在東風廣場站和環城南路2號線站為2號線的延伸預留了端口。在網絡結構的配置上，將1號線與2號線的網絡進行分別獨立的配置。并且通過東風廣場站與曉東村站，以及環城南路1號站與環城南路2號站的冗余的環形網絡將1、2號線的骨干網連接起來，從而為后續的拆分工作提供便利。昆明首期貫通運營階段的骨干網光纜結構圖如圖3所示。

線路拆分時，僅需拆除環城南路1號線站與環城南路2號線站、福德站（1號線）與東風廣場站（2號線）之間的光纜連接，即可實現首期工程1、2號線骨干網的拆分。

4 結語

昆明首期工程由于在建設時做好了土建、信號系統的條件預留工作，拆分方案相較于其他線拆分線路更簡單一些，從技術上可實現CBTC級不停運拆分。但是由于拆分工程與延伸工程同步實施，調試工作相對更為復雜，調試過程中需要對既有設備軟件及部分板卡頻繁升級回退，存在不可預知風險，后續可能還需根據工程實施方案及過程中的風險評估，對設計方案進行相應調整，確保拆分設計方案與實施方案匹配，從而實現拆分工作的順利實施。

參考文獻

[1]張楚潘， 郜洪民. 軌道交通既有線路拆分工程信號系統改造方案實例探討[J]. 鐵道通信信號， 2008（8）： 17.

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

[3]程國華. 昆明市軌道交通1、2號線拆分運營的對策[J].城市軌道交通研究， 2013（9）： 115-117.

收稿日期：2022-02-28

作者簡介：楊超（1986—），男，本科，工程師，研究方向：城市軌道交通信號。