CBTC移动闭塞信号系统拆分实施方案研究

高斌文

（中国铁建电气化局集团北方工程有限公司，太原 030053）

1 概述

随着我国城市化进程的不断加快，城市规模也迅速扩张，在城市中特别是大、中城市老百姓出行问题已成为城市生活中的主要矛盾之一。为此，我国目前的各大、中城市正在大力发展城市轨道公共交通的建设。在建设过程中，部分城市由于线网规划、建设规划以及投资成本等方面的原因，普遍存在同一条线分段建设、分期投入运营，或为了解决当前交通的主要矛盾、节省投资，采取某两条线先期统一建设、统一运营，后期线路延伸拆分、分线运营的建设模式。本文就先期统一建设、后期拆分的建设模式中信号系统拆分方案进行简要分析和研究。

信号系统是城市轨道交通系统中确保行车安全、正点、快捷运营的关键设施，担当着城市轨道交通系统的大脑作用。然而由于我国城市轨道交通信号系统发展较晚，目前信号系统设备主要依赖外国进口，信号系统的拆分方案直接关系到信号系统的投资以及对先期开通线路运营的影响。因此，必须认真分析、研究信号系统的拆分方案。

下面以图1所示的A线、B线的拆分为例进行详细说明。假设其中AB、B2、B3、B4站与A线先期建设并纳入A线统一运营管理，A1站、B4站分别为设备集中站，系统采用基于无线电台车地通信方式的移动闭塞ATC系统。

2 拆分方案原则

由于涉及到对既有运营线路信号系统的拆分，以及拆分后与延伸线路的贯通运营，必须按照以下原则实施。

1）拆分后，既有线路需与拆分后延伸的线路贯通运行；

2）由一条线拆分成两条线后，两线需分别独立运营；

3）拆分后，两线之间应保留既有的联络线，两线之间需具备转线功能；

4）在信号系统整个拆分过程中，不能中断既有线的运营；

5）拆分方案应尽可能利用既有设备，减少废弃工程，节省投资；

6）拆分后两线信号系统制式及构成应尽量保持一致，有利于实现互联互通；

7）拆分方案应切实可行，降低工程实施风险；

8）信号系统拆分方案应有利于工程的招标，尽量实现公平竞争。

3 拆分方案分析

由于拆分后两线需要独立运营，因此，拆分过程中有两种可能的信号系统方案。

3.1 拆分后采用相同信号系统方案

由于A线和B线采用相同的设备，既有联络线设备基本保持不变。并在联络线上装设B线的轨旁无线通信设备，两线列车能够实现移动闭塞模式下的互连互通运行。

3.2 拆分后采用不相同信号系统方案

由于两线采用不同供货商的设备，A线和B线之间应有明显的联锁控制边界，并用信号机隔开。联锁边界不动，A线设置Xa、Xb信号机，B线设置Sa、Sb信号机，如图2所示。拆分后联络线之间采用继电器联锁照查电路的接口方式，司机按地面信号机显示人工驾驶的方式运行。

由于该方案需要将既有的信号系统设备进行拆除，造成一定的废弃工程，不利于节省工程投资，一般不推荐采用该方案。

3.3 拆分方案制定的原则

由于拆分实施期间，不能中断既有线的运营，因此在拆分实施期间，必须采用由底层至中央，由低级向高级逐步实施的原则。确保提供低一级的系统功能前提下，再逐步向高级过渡。拆分调试及开通原则如图3所示。

4 拆分实施方案

由于两线采用不同的信号系统，两线之间的接口相对简单，因此，本文重点分析采用同一信号系统方案的拆分实施方案。

4.1 拆分前的准备

4.1.1 联锁的软件和硬件重新设计

联锁的软件和硬件的重新设计，主要包括以下内容。

1）A1区域集中站联锁新进路表的设计变更；

2）A1区域集中站的联锁计算机的新配置数据；

3）设计新电路图集；

4）硬件变更的安装督导；

5）硬件和软件变更的模拟调试；

6）各阶段的安全认证。

4.1.1.1 联锁系统的修改设计

1）根据需要增加相应的信号机；

2）增加信号机至联锁边界的进路；

3）设置穿越联锁边界的运行进路；

4）穿越联锁边界时不能改变运行方向等。

4.1.1.2 计轴设备的修改设计

1）根据需要增加新的磁头和轨道区段；

2）轨道区段控制范围的划分；

3）室内计轴主机配置数据；

4）硬件变更的安装督导；

5）硬件和软件变更的模拟调试；

6）阶段性的安全认证。

4.1.2 ATP/ATO系统修改设计

1）升级B线所有列车的车载软件和轨旁的轨道数据库；

2）ITC级别的升级（应答器和轨旁电子单元的编程）；

3）关于到A线新边界的新系统工程设计（ITC和CTC等）；

4）新增硬件的安装督导；

5）新增硬件的静态调试；

6）在边界处的列车动态调试；

7）ATP/ATO设计变更的一致性检查；

8）A线无线接入点（AP）断开,连接到B线的无线服务器上；

9）升级ATC无线配置；

10）阶段性的安全认证。

4.1.3 ATS系统重新设计

1）升级车站ATS、中央ATS，时刻表编辑器工作站等；

2）目的地码变更设计；

3）自动排路变更设计；

4）自动列车调整变更设计；

5）根据新的硬件配置进行维修及故障诊断工作站的变更设计。

4.1.4 电源和电缆

1）附加硬件新的电源需求分析和变更设计；

2）电源系统的更新；

3）附加电缆的连接。

4.1.5 信息数据网

确定保留和断开的信息数据网，需要保留的总线为区域集中站之间的联锁总线和ATP总线，需要断开的总线如下。

1）ATP/ATO区域内的总线；

2）区域内的联锁总线；

3）无线总线；

4）ATS前置处理器总线。

4.2 拆分的前提条件

B线南北两段信号系统轨旁设备已经安装并调试完成，B线对既有已运营车站需增加的室外轨旁设备安装、单项调试完成，室内设备模拟调试完成。

4.3 拆分的实施步骤

4.3.1 A线与B线的分离与调试

拆分期间两线运营分别独立进行，B线将利用小交路，采用点式ATP模式组织运营。为了不中断既有线的运营，以下调试原则上在B线非运营时段内进行。在本阶段内主要完成以下工作。

B线既有线路的应答器和LEU将会重新统一编程到B线应答器。更新的联锁、ATP/ATO轨旁设备、维护和诊断计算机、无线接入点、无线主机以及车站ATS设备等。

车载和轨旁的轨道数据库将从A线升级到B线。

运营控制将会临时性的换到位于B线的设备集中站或B线的C-Low。进路可由人工在车站ATS工作站上设置或利用临时中心C-Low进行设置。

进行联锁、ATP/ATO和ATS的静态与动态调试。系统的调试按照由低级至高级的顺序逐步进行。

1）AzS 350U新配置的调试；

2）联锁新的软件版本调试；

3）所有联锁进路设置的测试；

4）B线应答器和轨旁电子单元在ATP系统中的重新编程；

5）重新编程过的数据应答器的ATP静态测试；

6）升级B线列车的车载软件及车载数据库；

7）B线新车辆的车载设备的安装和调试；

8）重新编程过的应答器和轨旁电子单元的ITC级别下的ATP动态调试；

9）线路边界的ATP/ATO动态调试；

10）新配置车站级ATS软件的调试。

4.3.2 新版本软件投入运行

在调试测试和安全认证后，包括时刻表编辑工作站、车站级时刻表工作站和列车排路计算机的新版本软件，将会安装在控制中心并投入运营。

所有硬件和配线连接到新系统，并断开旧的连接；开启新软件；在安全认证后，可以进行ITC下的载客运营。

4.3.3 全功能调试并开通运营

1）无线接入点、无线服务器、新接入点和数据库服务器的调试；

2）给B线已调试过的车辆升级车载软件和数据库；

3）B线新车辆车载设备的安装和调试；

4）连续式ATP/ATO的动态调试；

5）中央ATS系统的调试；

6）在安全认证后，可以进行连续式ATP/ATO的载客运营。

通过以上步骤后，A、B两线信号系统实现分线独立运营。

5 过渡运营方案

在信号系统的拆分期间，B线先开通的车站需采用独立小交路组织过渡运营，如图4所示。

既有系统可以以移动闭塞ATP模式或点式ATP模式平稳过渡，B线先期工程将根据调试的进度和对既有设备的改造程度进行选择。

6 方案实施风险分析

1） 采用该方案进行分离，工程风险较低，运营影响较小，可实施性较强。

2） 该方案对于既有工程需要进行新、旧软件倒替试验，如果倒替不成功，支线第二日将可能采用摆渡方式运营。

7 结束语

对于涉及到CBTC移动闭塞信号系统的拆分工程，在拆分实施前应制定周密、详细的拆分方案、实施步骤，并确定拆分、调试及开通原则。根据本文分析、研究，采用先底层后中央，由低级向高级逐步拆分、调试及开通的方法，是解决CBTC移动闭塞信号系统拆分工程顺利实施、降低工程风险、并对既有运营影响最小的方法。