上海城市軌道交通新線信號系統項目管理研究與應用

顧 鑫

(上海地鐵維護保障有限公司通號分公司， 200235， 上?！喂こ處?

新線的大規模建設，需要滿足上海城市軌道交通超大規模網絡化下高密度、高可靠、低成本的運營要求，這對工程項目的前期管理和交付質量提出了更高的要求。本文在總結上海城市軌道交通“十三五”4條新線信號系統建設的基礎上，對如何提升城市軌道交通新線信號系統建設的項目管理水平進行研究。

1 信號系統項目管理難點

信號系統作為城市軌道交通運營的“大腦”和“中樞神經”，是保證列車安全、有序、快速運行的關鍵。在運營階段，信號的可靠運作離不開高質量的前期建設及高效的設備維保。而在線路的前期建設過程中，信號系統工程項目管理涉及的接口專業多、技術難度高、安全風險高。信號系統項目的交付是新線建設開通投入運營的必要條件。目前，1條新線的CBTC信號系統施工調試需要4～6個月，其項目管理是影響建設進度的最關鍵因素。

1.1 統籌難度高

城市軌道交通的信號經歷了從固定閉塞、準移動閉塞發展到基于通信的移動閉塞,從有人駕駛發展到全自動運行的階段。信號系統制式多、功能復雜多變，在全自動運行模式下更是涉及數百個運營場景。因此，需要結合信號系統的運維實際需求，對全線網的信號系統設計進行統一規劃，并將規劃要求落實到每條新線的建設過程中。

信號系統不僅自身的功能多，與土建、軌道、車輛、供電、站臺門、通信、綜合監控等其他專業的接口也較多，在施工實施過程中不同專業間相互制約，從而加大了信號系統建設的推進難度，因此，工程計劃的統籌是信號系統項目實施的難點之一。

1.2 管控難度高

信號系統工程在實施階段由2部分組成：施工安裝和功能調試。對于1條城市軌道交通線路而言，信號機、轉轍機、漏纜、天線等信號設備遍布全線，設備體量大，對安裝工藝質量的把控難度大；此外，信號系統功能的調試，與后臺軟件數據的精確性和現場施工環境的掌控度密切相關，在有限的工期內快速、有效、可靠地完成所有調試任務，是線路開通、安全運營的保障。因此，前期設備的安裝質量和調試質量是決定信號系統運維階段設備全生命周期管理的重要基礎。

1.3 安全風險大

由于城市軌道交通建設環境密閉、空間有限，弱電專業會與土建、軌道、強電等專業交叉施工，現場敷設纜線、焊接鋼軌、設備吊裝、拆裝腳手架等工序繁多，部分施工還需要運輸材料的軌道車來回開行?，F場施工環境復雜、施工人員眾多，施工安全隱患多，施工安全風險難以管控。

2 信號系統項目管理的實施對策

上海城市軌道交通新線信號系統工程建設的過程分為5個階段：準備階段、設計階段、實施階段、交付階段和運維階段。為了匹配超大規模網絡化運營的運維特點，上海城市軌道交通對信號系統設計進行了線網層面的統一規劃，將大部分影響運營的故障場景提前在設計階段解決。此外，還將“規劃管理、組織管理、進度管理、質量管理、風險管理”措施貫穿于從準備階段到交付階段的建設全過程，為信號系統項目全生命周期管理打下扎實的基礎。

2.1 準備階段

《工程可行性報告》批復后，項目進入信號設計前的準備階段。該階段主要工作是以項目經理為核心搭建業主方項目團隊的組織架構，籌劃整體的設計和工籌計劃。項目團隊由項目經理、技術經理、商務專員、技術員、計劃員等組成，主要職能涵蓋合同管理、設計定位、工籌統籌等方面，并對信號系統前期功能設計和信號工期計劃進行統一管理。

在上海城市軌道交通的“十三五”規劃中，10號線二期、14號線、15號線、18號線都采用最高自動控制等級GoA4(無人干預列車運行)的全自動運行模式，該模式下的運營場景需要更多、更完善、更有效的信號功能與之匹配。

上海城市軌道交通已邁入超大規模網絡化運營時代，線網的日均客流量超過1 000萬人次。為降低設備運行的故障率、提升運營服務質量，通信和信號專業已經從原來的計劃修、狀態修逐步轉為狀態修。因此，新建線路的信號功能設計不但要考慮最先進的信號技術，更要滿足設備全壽命周期健康管理、系統狀態修、智能化預測診斷等方面的維護需求，需要從運營和維護2個維度，提前形成信號功能設計需求并納入招標文件中。

信號系統項目工程實施周期長、接口多、功能復雜，籌劃工期計劃需要依據線路建設的總體工程節點，具備可操作性、可控制性。工期計劃的主要元素包括信號系統建設目標節點、外部接口專業輸入節點、工作包分解、工序合理組合、風險源分析等。

1) 信號系統建設目標節點應滿足國家交通運輸部發布的交辦運〔2019〕17號《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規范 第1部分:地鐵和輕軌》的規定，具備初期運營信號安全證書。

2) 外部接口專業輸入節點即信號實施階段啟動各工序的前置條件。該條件分為信號內部時間節點和信號外部時間節點，需要對這2個部分時間點進行細化拆解。其中：內部時間節點主要分為信號設計招標、系統集成招標、施工標招標、監理標招標、合同談判、設計聯絡會、相關接口會、工廠監造、軟件設計、試驗線調試、現場設備安裝、現場設備調試、列車調試、現場驗收等；外部時間節點主要分為與信號功能接口相關的車輛、通信、站臺門、綜合監控的招標時間節點，以及實施工期、軌道專業鋪軌工期、接觸網專業送電工期、土建裝修機房交付工期等。由此，需要合理擬定每項工序完工的時間，并根據各資源(人力、物力、施工點、軟件等)的具體情況考慮影響進度的風險源，擬定相關措施以避免風險，確保在預定的工期內完成工程。

2.2 設計階段

在準備階段，上海城市軌道交通根據信號系統線網總體規劃的設計定位已形成了詳細的用戶需求納入招標合同。設計階段主要是從信號本專業和相關接口專業的各類招標活動到形成最終設計的過程，即通過設計聯絡會的形式將合同輸入資料落地，形成信號系統的實施方案、技術規格書、工程圖紙等技術文件。

設計在技術上是否可行、工藝是否先進、費用是否合理、設備是否配套、系統結構是否安全可靠等，都將決定工程項目建成后的功能、使用價值及工程實體的質量。沒有高質量的工程設計，就沒有高質量的工程，精心設計是工程質量的重要保障[1]。

該階段應根據用戶需求和招標文件編制運營場景文件，通過完善場景文件來優化信號系統設計、明確信號功能分配，以此作為后續方案落地和驗收標準的依據。應組織設計聯絡會、相關接口會及各技術方案專題會，細化落實信號工程的總體架構和子系統功能，并對初步設計、詳細設計進行審核，形成最終版的技術規格書和工程藍圖。

2.3 實施階段

方案設計形成后，需要組織設備廠驗工作，對硬件設備的工藝質量、技術性能、檢驗報告等逐一審核，廠驗通過后方可允許廠商發貨至現場使用。另外，聯鎖是保障列車安全運行的基礎，需提前組織對聯鎖子系統的廠驗，檢驗其邏輯安全性，以減少后續實施階段在安全和進度上的風險。為了提升系統軟件的穩定性，應利用外場試車線提前測試信號、車輛、綜合監控、站臺門、通信等子系統的單體功能及聯動功能，盡可能減少系統功能反復測試對線路開通造成的影響。

實施階段是信號系統項目建設的實質性階段，涉及首件定標、室內外設備安裝、道岔工電聯檢、設備單體調試、列車動車調試、綜合聯調等一系列活動，這些活動工作量很大，需要耗費很長的時間。項目初期的團隊人員配置已無法滿足實施階段項目管控的要求，需要優化組織架構，成立1支人數更多的管理團隊。因此，需要和施工單位、設備供應商、監理共同成立項目聯合團隊，以混編的形式成立統籌組、技術組、質量安全組、現場組，以實時進行施工資源統籌、質量盯控、安全把控、進度管控，在項目實施過程中取長補短，增強協同作戰能力。

該階段的進度管理主要對象分為2部分：施工調試和后臺軟件。其中，施工調試受外部條件制約較多，主要包括：①室內設備安裝前需土建裝修完工交付機房并具備400 V設備調試用電；②室外設備安裝前，需根據短軌鋪設進度完成設備的位置測量及安裝，轉轍機設備安裝需在軌道專業澆筑完成基坑后實施，站臺區域的線纜敷設需等軌道人防門掛設完成等；③信號動車調試前需待接觸網專業完成冷、熱滑試驗并確保接觸網送電成功后實施；④車輛專業需在限界動態實驗保障無限界侵限完成后進行。

后臺軟件的進度和穩定是確保信號系統完成最終調試任務的重點。新線信號工程的軟件一般會有4個版本：低速版、高速版、試運行版、消缺版，每1版軟件的編寫都有一定周期性，需要匹配現場的實際工期。雖然準備階段已籌劃了總體工期計劃，但現場實施過程中進度偏差仍無法避免，需根據準備階段的工期計劃和現場實際情況進行動態的跟蹤和調整。此外，還需結合土建、軌道等外部專業的人工點需求、信號專業的施工調試需求及后臺軟件進度等因素，統籌施工資源，使其更合理。

施工調試質量管理是基于定性、定量、定標的過程管理，項目管理應貫穿從項目初期的設計交底、合同對標、行業規范對標、首件設備安裝定標，到實施階段的“自查、互查、抽查”管控，以及交付前驗收的全過程。只有這樣，才能從真正意義上保證施工調試質量，保障信號運行的安全可靠，延續設備的使用壽命，并利于后期的設備維護。

每個項目都存在影響項目進度的不確定因素，設計功能是否實現、前置節點是否保證、現場交叉施工是否安全、軟件倒接是否可靠等方面都需要通過實施風險管理來加以管控。項目中主要通過主動識別風險、預防風險、擬定對應措施等來進行風險管理。事前對可能存在的風險項進行梳理，每1項施工調試作業在實施前應由監理方牽頭，對所有參與人員統一進行安全交底工作。對于風險較高的施工調試，還應開展專項方案討論，從管理和技術兩方面籌備相關的應急預案?，F場應專設信號作業指揮室，對每日的施工調試作業集中管理，加強協調組織，以應對突發事件。

2.4 交付階段

在新線開通前，應依據前期編制的驗收標準，組織專業技術人員開展設備安裝和系統功能的驗收工作，配合完成初期運營前3個月試運行的要求，并對遺留問題項進行跟蹤與消缺，以保證信號系統在線路開通后安全、可靠運行。

3 信號系統項目管理案例應用

上海軌道交通15號線工程是“十三五”期間構建城市軌道交通超大規模軌道交通網絡的新建線路。在初步設計階段，15號線的項目團隊根據各專業的重要節點，編制了工程籌備計劃，明確了各階段的工籌計劃和各專業的邊界條件要求，其內容涵蓋了各專業的招標計劃、設計安排、接口聯絡計劃，以及信號設備安裝、單體調試、靜動態驗證和聯調聯試等計劃。

在設計階段，項目團隊收集了大量國內外全自動運行城市軌道交通項目的相關資料，一方面對信號功能的用戶需求進行對標梳理工作，形成了符合上海城市軌道交通運維特點的全自動運行的信號功能設計，另一方面充分考慮了在線監測、綜合運維等信息化建設，積極推進新線設備運維向智能化、精細化轉型。在信號系統的設計階段，分別召開了4次信號系統的設計聯絡會、數十次的車輛接口會及上百次的各類技術專題會，參會人員覆蓋了業主運維方和各接口供應商，每項功能的設計及落實均建立在長時間的連續討論、探索研究的基礎上，力求獲得最優方案。為了提升全自動運行系統的成熟度，項目團隊還牽頭編制《全自動運行的外場測試方案》，方案涉及了各專業的功能、接口、工期計劃、測試配套需求等內容。

在實施階段，2020年突發的新冠病毒疫情導致前置節點滯后了2個多月。項目團隊在協助推進土建、軌道、供電等外部條件的同時，內部重新細化編制了《15號線信號系統安裝調試計劃》，該計劃以小時為單位，涵蓋了信號及相關接口專業的設備安裝、單體調試、靜動態驗證和聯調聯試等計劃進度，進一步細化了各專業的關鍵工序和各專業的邊界條件要求，以大幅度壓縮工期。為了使現場進度盯控工作更具有可操作性、科學性和針對性，項目團隊聯合施工單位和供應商，建立了精細化管理體系的聯合團隊，明確了施工進度的控制人員及其職責分工。另外，項目團隊還建立了計劃的審核制度及實施中的檢查分析制度，以實時反饋每1個節點的進度情況，推進節點落實到位。

在質量把控過程中，項目團隊更強調過程控制，從設備廠驗、現場到貨開箱到首件定標、大規模安裝，一直實行“三檢”制度，即施工單位自行例檢、業主管理團隊定期現場檢查、項目經理不定期抽檢。為了配合土建、軌道專業更高效地利用施工時間，15號線分為3個區段開展列車動車調試，這對風險防控提出了更高的要求。項目團隊成立了現場指揮室，實時監控現場情況，對于突發事件做到及時響應、快速處理。在技術上，還通過設置安全防護區段、采用軟件實現臨時處理方案、調整調試工序等方式來降低安全風險。

15號線已于2021年1月23日開通運營，該線一次性在全線以全功能模式完成了全自動運行信號的調試與驗收，整個項目的施工工期為111 d，創下了全球全自動運行城市軌道交通線路的信號系統動車調試工期最短的記錄。線路運營開通至今，未發生過因信號故障造成5 min運營晚點。

4 結語

綜上所述，城市軌道交通建設的項目管理需要結合項目進度、項目質量、項目成本、項目風險、運維服務、技術發展等多維度統籌管理。信號系統的前期建設質量是后期運維穩定性的關鍵因素，需結合科學的信號系統項目管理理論，提高實際的管理能力和積累管理經驗，在保證開通節點設備的同時，進一步提升線路運營后的運維服務質量。