大连快轨3号线信号系统扩能改造技术分析

武少峰 何 燕 卫和君

(1．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251；2．大连金马快轨公司，辽宁大连 116013；3．北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

1 概况

既有大连市快速轨道交通3号线从火车站至金石滩站，全线长约49 km，于2002年10月份正式开通运营，其中保税区站为中间折返站。

信号系统采用固定闭塞制式，列车运营间隔：火车站至保税区站为4 min间隔；保税区站至金石滩站为8 min间隔。

大连快轨3号线信号系统由中国铁路通信信号总公司集成，系统包括调度集中（CTC）系统、列车自动防护（ATP）系统、计算机联锁（CBI）系统等。CTC系统由控制中心CTC总机系统和车站CTC分机系统设备组成。ATP采用固定闭塞式ATP系统，采用阶梯式速度曲线控制方式，主要由WG-21A型无绝缘移频轨道电路、地面点式应答器和车载ATP系统组成。其中轨道电路提供给车载ATP的信息为18个，这些信息分别表示列车在该轨道电路区段的最大运行速度和该轨道电路的出口速度。

2 改造的必要性

由于大连既有3号线建成时间较早，客流预测量较少，信号系统是按4 min设计的，使得目前只能满足行车间隔4 min的要求。而目前大连既有3号线的客流增长速度很快，既有4 min行车间隔的系统能力已不能满足日益增长的客流，尤其是大连站至保税区这一区域内客流的要求。因此对既有3号线的信号系统进行扩能改造，使其能够达到3 min的行车间隔，是很有必要和非常迫切的。

3 解决方案

大连既有3号线列车超速防护设备采用大台阶速度控制方式，本次改造方案维持原来的控制方式。即：列车在限速100 km/h线路上，一般采用的列车速度等级为93 km/h和0 km/h，列车制动距离由一个闭塞分区长度来保证，列车正常停车的闭塞分区前设置防护闭塞分区；在其他小于100 km/h限速的区段，根据具体线路的限速值，设置79、58 km/h和28 km/h对应的辅助速度等级来满足列车运行安全的要求。

3.1 改造方案

为实现火车站至保税区站之间列车追踪间隔3 min的要求，经过牵引计算，提出以下5项措施。

1）减少现有所有的锁闭区段的数量。对原设计中防护道岔设置的锁闭区段的数量予以减少，按照正常的轨道电路信息码码序重新设计，使信号机可提前开放，以提高运营效率，减小追踪间隔时间。

2）允许司机在预告减速的信息码（代码AT）区段上追踪运行（简称“AT码运行方式”），列车追踪间隔按3个闭塞分区进行，如图1所示。

3）对现有闭塞分区进行必要的调整，以满足列车追踪间隔3 min的要求。

4）为缩短列车在保税区站的折返间隔，在保税区进站前增加2组地面应答器，均为无源应答器，车载设备通过应答器进行定位，使列车在收到应答器信息后，在下一个区段开始按模式曲线制动的方式运行。

5）沿着列车运行方向，当一离去区段为0/0 码时，站台区段发送58/0码，二接近区段不重复发送58/0码，而发送区段的最高码序限速停车码。为此，列车经过车站的轨道电路码序变化如图2所示。

3.2 牵引计算分析结果

在采用以上资料和设计原则的基础上，为了保证火车站—保税区交路范围内满足列车3 min追踪间隔时间，进行如下改造措施。

1）火车站下行出站分界标025（S5F）的里程由K0+340移设至3号岔尖基本轨轨缝处，即里程K0+258；下行出发信号机S3、S4信号机里程由K0+153分别移到1、2号道岔岔尖基本轨轨缝处，即里程为K0+188。

在火车站上，接车进路码序变化如图3所示。

在火车站下行发车进路上分界标025～091所在轨道电路在区间空闲时，发送的最高码为28/26LC。为了确保列车发车不超过道岔限速，当列车占用该轨道电路，并联锁确认列车尾部出清道岔区时，该轨道电路发送28/26LC或28/26AT信息码变化为发送58/56LC或58/56AT信息码。

2）将开发区—保税区下行方向的4个闭塞分区调整到6个闭塞分区并对现有的3处分界标进行移设，闭塞分区分界标位置如表4所示，并在保税区站前2719～2759、2759～XJ所在闭塞分区入口处增加点式应答器。地面设备变化后，列车到达保税区的追踪码序变化如图4所示。

3）调整上行、下行方向的闭塞分区。

4）列车在改造后各地段最大追踪间隔时间如表1所示。

表1 列车追踪间隔时间

4 施工方法

改造实施方案应在尽可能保证既有信号系统不停运、不降低运输能力和安全等级的前提下进行。对于移设、增设的室外设备需进行必要的测试及实验，保证夜间施工、测试和恢复白天运营配置之间的简单、安全和有效转换。

本改造工程新设备的安装计划在不影响既有系统设备运行的情况下进行。对于轨旁设备移设、安装将在夜间非运营时段进行安装。在采取有效的防护措施后，室内及站台设备的安装可于白天进行。

利用夜间停运点进行轨旁新增设备安装，同时在做好安全防护的前提下，白天进行室内及站台设备安装；该阶段需要完成电缆敷设、新设区间设备点的钢轨钻孔、设备基础桩安装、电容安装、室内新增设备安装等。新增轨道电路室外设备安装在设计位置。对于移设的轨道电路室外设备安装可以先在移设位置安装新设备，夜间配置、测试成功后一次性倒接到改造后新系统，并拆除移设前的相关设备。室内及站台设备的安装在白天及夜间均能进行，并且需要对既有设备采取有效的防护措施，保障既有设备的正常运行。运营时段及非运营时段均能安装室内设备，但须对既有设备进行有效的防护。尤其是车站室内设备的安装，需克服设备用房面积紧张、安装施工条件差、安装难度大等困难。如果存在二次就位情况的设备应预留足够长的光电缆线，便于在拆除旧设备后新设备的二次就位。

旧设备拆除过程中需对新设备进行必要的防护，保证新系统设备正常运行。过渡设备及旧系统设备拆除后，交由用户方进行处理。

5 总结

按照上述的改造方案实施，既有大连快轨3号线的追踪间隔从4 min减少到3 min，使整个线路的运营能力大大提高。在近期内达到了解决3号线运能的目的，但随着时间的推移和大连市区以及开发区的迅速发展，客流的不断增加，在远期3 min的追踪间隔也不能满足运营的要求了，届时可将既有大连快轨3号线升级改造为可以满足更小追踪间隔要求的基于通信的移动闭塞ATC系统，以满足运营能力增加的要求。

[1] GB 50157-2003 地铁设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003．

[2] 建标104-2008 城市轨道交通工程项目建设标准[S].北京：中国计划出版社，2008.

[3] GB50490-2009 城市轨道交通技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009．

[4] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.大连快轨3号线扩能改造初步设计，2012.

[5] 何燕.第一套全国产化信号系统在大连快轨3号线中的应用[J].城市轨道交通研究，2007，10（7）：58-61.

[6] 孙传增.点式应答器在提高大连快轨3号线大连站折返能力中的应用[J].城市轨道交通研究，2012，15（3）：45-48.