上海軌道交通既有線車場聯鎖系統整體改造方案及實施策略

沈旭征

(上海地鐵維護保障有限公司通號分公司,200235,上海∥工程師)

為提升車場信號設施設備的可靠性和穩定性,同時優化部分既有線路車場出庫能力,為部分車場后續進行ATC(列車自動控制)改造奠定基礎,截至2021年年中,上海軌道交通設備維護單位已陸續對上海軌道交通的3號線石龍車場、4號線蒲匯塘車場、5號線劍川路車場、7號線陳太車場、6號線港城車場、三林車場、8號線浦江鎮車場等實施車場聯鎖系統整體改造,且均已投入運營。此外,隨著上海軌道交通2號線全線CBTC(基于通信的列車自動控制)系統改造項目的推進,也將陸續對2號線的北翟路車場、龍陽路車場、川沙車場進行車場聯鎖改造。

雖然實施聯鎖系統整體改造的車場分布于不同線路的不同站場,但其采用的聯鎖系統整體改造方案和實施過程具有一定的共性,值得深入研究總結,以形成一套可復制可推廣的工作經驗。本文以此為出發點,結合現場多個改造項目執行經驗,對既有線車場聯鎖系統整體改造的調試及投用策略進行分析提煉,供后續類似項目現場執行時參考借鑒。

1 既有線車場聯鎖系統整體改造方案

1) 新設室內計算機聯鎖設備(含微機監測設備,還需為后續進行ATC改造的車場預留相關接口),以及配套組合柜、接口柜、分線柜、電源屏、不間斷電源等信號設備。當室內新聯鎖系統投運后,原室內舊連鎖系統整體退出運營。

2) 全部更新室外干線電纜(即連接室內分線柜和第一個電纜分線盒的電纜)。對于符合新聯鎖系統設計要求的舊有信號機、支線電纜,以及未到使用年限的轉轍機、軌道電路、同意接車按鈕等室外設備利舊使用。對于新增的信號點、軌道區段,以及道岔新設配套的信號機、軌道電路、轉轍機等信號設備一并接入新聯鎖系統。

3) 為確保新聯鎖系統調試期間不影響舊聯鎖系統的正常運營,同時壓縮新舊聯鎖系統相互倒接時間,降低日常施工調試以及割接當日的工作強度,對于道岔、信號機、軌道電路、同意接車按鈕等室外利舊設備以及車場-正線站間聯系(以下簡稱“站聯”)控制電路,采用繼電倒接方式實現新舊聯鎖系統與室外設備控制連接的切換。

2 既有線車場聯鎖系統整體改造的前期準備工作

前期準備階段工作主要包括:敷設室外電纜,開挖電纜過軌溝,安裝新增信號箱盒,安裝新增設備基礎及機構,調試室外新增單體設備,安裝室內機柜,布放電纜配線,調試電源,調試聯鎖設備,室內模擬聯鎖試驗,布放倒接過渡電纜線。這些前期準備工作對既有信號設備不產生影響,可為后續新聯鎖系統接入調試創造條件。

3 既有線車場聯鎖系統整體改造方案實施策略

聯鎖系統調試及投用階段一般是指,從新舊聯鎖系統一并接入倒接柜后,進行新聯鎖系統調試驗收后割接投用直至倒接柜拆除正式交付的過程。在舊聯鎖系統到新聯鎖系統的過渡進程中,既有信號設備原有的工作狀態已經發生變化,并涉及到新舊聯鎖系統的相互倒接,設備數量多、調試難度大、施工風險高,是既有線車場聯鎖系統整體改造中的關鍵階段,需要重點關注。

3.1 聯鎖系統接入倒接柜及主干電纜更新

為減少施工與調試工作量,提升作業效率,新舊聯鎖系統接入倒接柜與主干電纜更新同步進行。實施的前置條件為:新主干電纜已從新信號設備機房分線柜敷設至相應電纜分線盒處,并均已分線完畢,新聯鎖系統分線柜側電纜芯線可預先配至對應端子,同時室外電纜盒硬面化已破除;舊聯鎖系統過渡線(臨時配線,用于連接倒接柜后接點和舊聯鎖系統分線柜端子)已從倒接柜敷設至老信號設備機房分線柜處,倒接柜側配線可預先配至對應端子;倒接用的臨時端子排在新聯鎖系統分線柜已安裝完畢,新聯鎖系統臨時跳線(包括連接倒接柜中接點和新聯鎖系統室外硬線的跳線1、連接倒接柜前接點和新聯鎖系統室內軟線的跳線2)已從倒接柜敷設至新信號設備機房分線柜處。其中:新聯鎖系統室內軟線和跳線2在臨時端子排上相連,跳線另一端接入倒接柜與倒接繼電器前接點相連的側面端子上;跳線1的一端接入倒接柜與倒接繼電器中接點相連的側面端子,跳線另一端接入與室外電纜芯線相對應的分線柜端子上。新舊聯鎖系統接入倒接柜配線示意圖如圖1所示。

圖1 新舊聯鎖系統接入倒接柜配線示意圖

可利用日間車場封鎖點同步進行聯鎖系統接入倒接柜與主干電纜更新,對于影響正線運營的車場-正線站聯部分,須在夜間利用正線接口站以及車場封鎖點同步進行。制定倒接日施工計劃時,需充分考慮后續一致性檢查以及電纜盒灌膠恢復整理時間,并充分預留出現異常后的排故時間。實施時,在老機房斷開室外設備工作電源后,從室外將舊主干電纜從電纜分線盒抽出,然后引入新電纜并將芯線配線至分線盒內相應端子;從室內將舊電纜芯線從分線柜端子上摘除,同時將舊聯鎖系統過渡線配至相應端子。舊聯鎖系統接入倒接柜配線改動前后示意圖如圖2所示。室內外以單根電纜為單位進行施工,完畢后校核各電纜芯線導通性,正常后上電等待一致性檢查。

圖2 舊聯鎖系統接入倒接柜配線改動前后示意圖

完成當日倒接施工計劃后,為確保配線準確性,需預留一定時間進行室內外一致性檢查。對于倒接涉及到的所有室外設備,均需進行檢查,確保室外設備狀態與舊聯鎖系統界面顯示完全一致且工況正常,同時利用微機監測系統(舊系統微機監測配置不全的可利用軌道測試盤、燈絲報警儀等設備,或進行人工測量)觀察信號點燈電流、軌道電路受電端電壓、道岔表示電壓等電氣性能參數均正常,如出現異常,及時進行調整。

當進行站聯或場聯(站場間聯系)部分倒接時,還需在正線、試車線或聯絡線的信號設備機房安排調試人員,依據原理圖配合檢查互送繼電條件(主要包括信號條件、軌道條件、照查條件等復示條件)的一致性,同時測試車場與正線各自接發車進路排列正常。

一致性檢查完畢以及室外設備電氣性能參數核對正常后,還需對倒接過的室外電纜盒進行整理灌膠密封并固定,工完場清并達到運營要求后,方可注銷施工。

3.2 新聯鎖系統室內外一致性試驗

為確保新系統室外設備狀態、室內繼電器狀態以及站場界面狀態一致,需在新系統下進行室內外一致性試驗(以下簡稱“一致性試驗”)。其實施的前置條件為:新舊聯鎖系統均已接入倒接柜,完成主干電纜更新,完成室外新聯鎖系統中新增且具備安裝條件的信號機、軌道電路、轉轍機等設備的單體調試,完成聯鎖設備(含應急盤)調試,完成倒接柜調試。

利用日間車場封鎖點進行一致性試驗,對于影響正線運營的車場-正線站聯部分,須在夜間利用正線接口站以及車場封鎖點同步進行。在設計時,將倒接柜繼電器控制電源分為兩路,即場內設備倒接電源和站聯倒接電源。在日間進行一致性試驗時,僅對場內設備倒接電源上電,將場內設備倒接至新系統;在夜間進行站聯部分的一致性試驗時,可對兩路倒接電源同時上電。

將設備倒接至新聯鎖系統后,對新聯鎖系統電源屏室外設備上電,根據作業指導書要求逐個進行設備一致性試驗。對于信號機斷絲、信號機滅燈、道岔失表等需通過人為制造故障進行一致性試驗的,試驗完畢恢復后需即時檢查室外設備工況良好。對于因新聯鎖系統電源與舊系統適配不佳而導致室外設備易出現燒變壓器、燒保險等故障的,應在試驗前考慮到可能出現的故障場景并備足備品備件,一旦在試驗時出現故障的,應立刻停止試驗進行故障處置,使設備恢復至正常狀態,確保倒回至舊聯鎖系統后可正常使用。

一致性試驗完畢后,應預留一定時間將聯鎖系統倒回舊聯鎖系統并斷開新聯鎖系統電源屏室外設備電源,并使用舊聯鎖系統對當日試驗過的設備進行室內外一致性檢查,觀察其電氣特性參數,發現異常及時處理,確保舊聯鎖系統下各設備可正常工作。

3.3 割接前準備工作

當聯鎖系統割接節點確定后,為確保割接當日萬無一失,需再次對新聯鎖系統進行全面檢查驗證,同時預先籌備割接當日需要完成的工作。

一般利用割接前幾日的車場封鎖點進行割接前準備工作。倒接至新聯鎖系統后,使用新聯鎖系統站場界面對全場的所有室外信號設備進行室內外一致性檢查,確保室內外設備在所有工況下正常工作,符合設計要求。在進行一致性檢查的同時,觀察新信號設備機房微機監測終端表示電壓、軌道電壓、點燈電流等關鍵參數,對不符合相關標準的設備,如屬于新增設備,應立即調整使其符合標準規定;如屬于利舊設備,暫不調整,做好記錄,待割接當日新聯鎖系統投入運行后一并進行調整。

3.4 新舊聯鎖系統割接

因施工時間較長,所以一般選擇周末進行既有線路車場新舊聯鎖系統割接,這樣對行車組織工作影響較小。割接時,可將室外人員分為施工組、拆舊組、檢查調整組三組,在信號設備機房內和控制臺各設置一組配合人員。割接開始后,倒接電源上電,倒接至新聯鎖系統后,室外三組人員根據分工并行作業:施工組負責將割接前不具備施工條件的信號機或軌道電路等設備按新聯鎖系統設計要求進行更新或移設,施工完畢后聯系控制臺和信號設備機房人員進行完整的一致性試驗,試驗完畢后聯系信號設備機房人員根據微機監測顯示調整設備電氣性能參數,確保更新或移設設備運行正常,同時對所有室外設備銘牌按新系統設計要求進行更新;拆舊組對預先做好標記的設備進行拆舊,避免新聯鎖系統投用后出現遺留的舊聯鎖系統設備對新聯鎖系統設備的運行或辨認產生影響;對無需調整可直接投用的設備,檢查調整組聯系控制臺人員進行室內外一致性檢查,確認各設備在割接至新聯鎖系統后運行正常,同時根據割接準備時的記錄,結合信號設備機房微機監測給出的信息對利舊信號設備的電氣性能參數進行調整,以滿足相關標準要求,并與新聯鎖系統相互適配,達到利舊設備從舊聯鎖系統平滑過渡至新系統后穩定可靠運行的目標。上述割接施工內容全部順利完成之后,斷開舊聯鎖系統電源屏向舊系統室內外設備的供電電源,確認舊聯鎖系統退出運營,同時在控制臺進行進路排列試驗,確保新聯鎖系統下車場常用的所有接發車進路以及調車進路全部能夠按設計要求正常排列,始端信號機能夠正常開放,試驗正常后即可交付運營人員,運營人員使用新聯鎖系統辦理場內調車或進行列車回庫接車作業。新聯鎖系統自此正式投入使用,聯鎖系統割接完成。

割接當日,全線運營結束后,一般安排一個包含正線接口站以及全站場的封鎖施工點,再檢查車場發車進路及正線接車進路的正常排列情況,同時對列車回庫情況進行回放分析,結合評估結果,對新聯鎖系統投用后各設備狀態進行有針對性回檢,發現問題及時整改消缺,確保次日出庫作業的平穩有序。

3.5 分線柜臨時配線及倒接柜拆除

待新聯鎖系統穩定運行后,為減少聯鎖系統故障點,應理順分線柜配線,以便于后續維護及排故作業。需擇機拆除分線柜上的臨時配線,最終形成正式的分線柜配線。

利用日間車場封鎖點進行倒接柜拆除作業,對于影響正線運營的車場-正線站聯部分,須在夜間利用正線接口站以及車場封鎖點進行。拆除分線柜臨時配線及倒接柜后的配線方式為:將連接在分線柜室內側端子上的新系統跳線摘下,并從臨時端子排摘下相應室內軟線配入該端子,即按設計要求完成室內軟線與室外電纜芯線在分線柜的正式配線。新聯鎖系統最終配線示意圖如圖3所示。當日作業完畢后,預留一定時間對配線變化所涉及的信號設備進行室內外一致性檢查,同時觀察微機監測設備上所涉及的設備電氣性能參數是否符合標注要求,對于不達標的應即時整改。

圖3 拆除分線柜臨時配線及倒接柜后的正式配線示意圖

拆除接入倒接柜的所有設備臨時配線及臨時端子排并形成正式配線后,方可斷開所有倒接電源。拆除倒接柜所有的外部配線后,即可將倒接柜移除新聯鎖系統機房,將原位置填平。

站場中軌道電路、道岔、信號機三類主要信號設備在改造過程的一致性檢查(試驗)主要工作內容如表1所示。

表1 改造過程中不同信號設備室內外一致性檢查(試驗)主要內容

改造過程中各環節的風險點、影響及對策匯總如表2所示。

表2 改造各環節風險點、影響及對策匯總

4 結語

上海軌道交通既有線車場聯鎖系統整體改造方案在多個既有線路車場得以運用與實踐,在改造期間,未對日常運營產生影響,順利完成了各項改造任務,新聯鎖系統順利投入使用,實現了“無感”改造的預定目標。