简谈地铁运营线信号系统改造相关技术和控制措施

孙希艳

（中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司济南分公司，济南 250100）

1969年10月1日，随着第一条地铁线路（北京地铁1号线）的建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。经过30多年的发展，中国内地已有22个城市拥有94条建成并正式运营的城市轨道交通线路（地铁+轻轨），运营总里程达2 886 km，城市轨道交通逐渐成为城市公共交通的主干线，客流运送的大动脉。而信号系统的大修年限一般为15年，国内早期建设的地铁早已经过一轮局部改造，各个城市的城轨信号系统也陆续进入设备大修期。随着国内经济高速发展和城市化进程不断加快，城市轨道交通越来越多的承担起城市公共交通的运送任务，客流压力也越来越大，同时由于科技的发展、技术的进步，新系统、新设备相继研发并投入使用，新系统具有行车间隔更小、运行更安全、更稳定的优点，而信号系统的改造也由局部升级改造，发展为整系统升级改造。国内已于2008年成功完成并投入运营第一条地铁线路（北京地铁2号线）的信号系统改造，目前北京地铁1号线信号系统改造基本完成，已经进入动车调试阶段、上海地铁1号线的信号系统改造工程也已开始。笔者参与了北京地铁2号线的信号系统改造工程，负责北京地铁1号线的信号系统改造设备安装工程。为有效推进工程的顺利实施，结合在两个工程中的实际经验，现从地铁运营线信号系统改造工程的主要特点、技术保障措施、风险控制措施等方面进行简单阐述。

1 运营线信号系统改造工程的特点

1）运营线改造在不停运情况下进行。由于进入改造期的城市轨道交通线路基本上已成为城市繁华区域，随着地铁路网的发展已成为城市公共交通的命脉，为保证城市正常运转，基本都是采用不停运改造施工的方案。

2）系统设备安装及调试技术要求高。不同于新线施工，设备安装后有较长的人机磨合期和调试期，运营线设备安装完成后当天就要接受运营安全考验，调试期和人机磨合期也非常有限，组织安装和调试复杂。

3）安全压力较大。每天的施工安装项目既要做好既有设备保护，还要确保每次施工完毕后新设备不能影响第二天的安全运营。

4）有效作业时间短。轨行区设备安装施工均在运营结束并办理好登记要点手续后进行，正常有效作业时间约2.5～3 h，施工准备和结束后的整理检查时间较长。

5）作业空间受限。由于既有设备的空间占用，室外新装设备与既有设备位置冲突时，需要进行临时安装，待新系统开通后再进行二次就位；电缆托架及人防门管孔中既有线缆较多，给新敷线缆带来较大难度。新旧室内设备常共用机房，新机柜需穿插临时安装，一般不能一次性安装就位，从而造成新旧机柜间距较近，存在作业人员误碰既有设备影响正常运营的危险。

6）协调工作量大。改造涉及地铁供电、通信、线路、房建等多个专业，要与运营管理相关业务部门、系统供货商等开展大量的协调配合工作，才能保证项目的顺利实施。

2 主要技术保障措施

2.1 室内设备安装

运营线改造室内设备安装一般仍利用既有机房，例如北京地铁1号线正线共25站，6站是新设机房，其余19站均为既有机房。新设机柜在原机房内，由于空间的限制，有些站还存在系统开通后设备二次就位的问题，施工难度较大。在运营线机房进行室内设备安装、配线时多存在的问题有：误碰既有设备，引起故障，影响运营；在进行机柜安装时，由于空间限制，易造成机柜设置不合理 ，在进行线缆布放时没有充分预留余量，造成二次就位难度较大，或无法就位等。

针对室内设备安装存在的问题，首先要在开工前根据设计图纸对每个机房内的现状进行详细的调查，实际测量新装机柜的安装位置，使新装机柜既能满足为既有信号系统的正常维护提供操作空间，还能尽量减少或避免设备二次改移所带来的风险，选出新机柜最优布置方案后，报设计批准后实施；机柜配线时，要以设备的最终安装位置为准进行综合考虑预留线缆长度；线槽定做时，要充分考虑因改移后较多的线缆余量，尺寸要合适。对既有设备的保护可采取隔离措施，在北京地铁1号线信号系统改造时，为保障既有设备安全，成功研制了继电器柜防护罩 ，施工作业人员即使碰到防护罩，也不会影响到运营设备。该防护罩安装固定在既有机柜上，上面留有开孔，方便看到既有设备的工作状态，又起到散热作用，一旦设备发生故障能够轻松取下，查找故障，该项发明获得了2015年度全国工程建设质量管理小组一等奖。

2.2 转辙机及安装装置更换

转辙机是道岔的转换和锁闭设备，直接关系到行车安全，相对于整个信号系统，转辙机和安装装置的更新改造相对独立，是新信号系统与老信号系统的唯一叠加接口。要想达到改造目的，新信号系统的每组新转辙设备必须提前安装。

这就要求每组转辙设备更换后次日就要投入运营使用，因此在施工过程中的任何失误，都有可能对运营造成影响，所以在实施过程中一定要确保其安装牢固、尺寸正确、室内外一致性、密贴调整等关键技术指标。受隧道内限界的影响，在进行安装装置长角钢更换时，需要线路专业配合抬轨至适当的高度，才能把角钢抽出，在有限的作业时间内对本项工作准备提出更高要求。

角钢打孔占用时间比较长，本道工序一般放在更换前进行，但必须仔细核对好现场测量尺寸，以避免出现测量错误或是偏差过大无法安装。为此，可采用甲乙两个班组分别测量，然后对两组数据比对的方式进行，两组数据一致，按照甲组测量数据进行加工打孔，若偏差超出范围需两组再次进行测量核对，保证现场测量数据的准确性。

转辙机更换时，由信号楼至终端盒的电缆配线还是用既有电缆，因此在进行电缆终端盒配线时要以既有图为准进行配线。技术人员要核对转辙机新配线图与既有配线图是否一致。转辙机的内部配线必须在运至现场前提前完成，运到现场更换时，再次核对既有转辙机内部配线，做到图物一致。为了确保更换的转辙机配线正确，动作、表示正常，可在施工单位驻地搭建转辙机动调试验平台，进场前进行动作试验。确保每个环节可控，安装时不出现任何问题。按照此方法，在北京地铁1号线改造工程中，转辙机及安装装置的更换及试验一般都是在2 h内完成。

2.3 新信号系统调试

新的信号系统设备安装完成后，首先进行子系统调试，各子系统调试完成且车载ATO设备安装完成后，要进行复杂的动车调试。动车测试是检验新信号系统的功能、性能及稳定性的重要步骤。需要分别进行单车功能测试、2车追踪测试、5车追踪测试、20车测试、30车测试以及60车系统压力测试等。以验证系统是否达到预期的要求，实现全部功能。由于列车数量多、测试时间长、涉及范围大，需要运营组织相关专业的协调与配合，做好多车测试的准备工作，通过多车测试，发现并彻底解决系统存在的问题，以保障系统投入正式运营后的运行稳定。

由于新的CBTC信号系统的联调联试不同于新线系统调试，利用停运间隙进行调试周期特别长，同时还要兼顾设备单位的日常维修，调试时间长达一年多。在每次进行调试时既要保证调试的顺利进行，还要保证第二天既有信号系统的正常运行，需要采取大量细致而周密的技术措施，以保证系统的顺利调试。

采用CBTC系统替代基于轨道电路的ATC系统，车站和轨旁设备与既有设备相互影响较少，其中计轴、波导管（或自由波天线）、应答器和站台设备等对旧设备没有影响，这些设备可以独立的进行施工及单体调试，除个别信号机设计位置可能与老信号机的位置存在冲突，安装时无法就位（可就近安装并完成单体调试，需要在开通时拆除老信号机后方可安装就位）外，其他大部分信号机都能一次安装在设计位置。在进行系统联调及动车测试时，需要对室外道岔进行实际控制，而道岔在运营时段由既有系统控制，如果在系统调试当晚进行分组倒接后再进行系统调试，无法满足调试时间要求。为此，必须采用对室外转辙机进行集中切换的方式，也就是用新旧系统倒切开关（安装在配有本地联锁的设备集中站设备室，即安装在道岔控制的管辖站）进行控制，在正常运营时，切换开关在旧系统状态，由既有系统控制室外道岔；在系统调试时，切换开关倒至新系统状态，由新系统控制室外道岔，这样就能实现新旧系统对室外转辙机的交互控制，实现在不影响正常运营的条件下，进行新信号系统的动车调试。新系统安装与既有系统并行，两个系统间的接口仅限于对转辙机的监测和控制。倒切开关在工程开通后逐步要点进行拆除。

倒切开关箱内继电器采用极性保持继电器，即使断电也不会造成继电器掉下引起新旧系统的控制转换，在开关箱上设有带锁的转换开关、确认开关及相关状态表示灯。由于倒切开关直接关系到运营安全，因此在调试期间需要对倒切开关的使用制定严格的专项安全管理措施：新/旧系统开关的启动必须由授权专人保管钥匙，运营和试验双方共同启用钥匙才能转换。每次动用开关，必须有详细记录，动用的人员、时间、调试转辙机的号数、状态等。在白天运营时段，任何人都不允许切换开关的位置。

采用倒切开关后，系统切换非常方便，例如在北京地铁1号线四惠车辆段有80组道岔，只需要10 min就能完成倒接及道岔状态确认工作。

3 风险控制措施

1）每日施工执行施工工作票制度

为了规范各项作业流程，保证作业安全，执行工作票制度。作业班组每次施工前根据施工内容进行安全风险点预想，工作票中填写安全风险点和把控措施、检查内容等；作业完毕后，对施工现场进行回检，确保设备安装牢固，不遗留任何施工机具、废料，做到人走、料净、场清。经回检确认后，完成当天作业票填写内容，并经相关单位共同签字确认。

2）对主要作业进行全程视频监控

对作业人员在施工过程中不遵守相关规章制度、不按作业指导书规范作业等问题，各个班组配置视频记录设备，设专人对当天作业过程的重点环节进行摄录，将信息数据交给调度集中存储、检查，发现问题及时在安全例会上通报，起到对作业人员的违规约束作用，减少了违章作业，也对一旦出现问题进行追溯和调查提供了依据。

3）使用限界检查设备

对于涉及施工范围较大的工作，如电缆、波导管、轨旁安装等，每个点若进行简单限界测量，不但占用时间长，而且测量精度不准，特别是高空安装的设备，测量比较困难。根据限界尺寸制造可在钢轨上推行的限界检查车，便可以方便的检查新装设备是否侵限。施工完毕后，用限界检查车进行限界回检，发现侵限情况时立即进行处理整改。限界检查车可以根据不同的工作面分别加工、组合，分为侧面、轨底、隧道顶部几种检查车。在进行北京地铁1号线信号系统改造施工时，研制的限界检查车获得了2014年度全国工程建设质量管理小组二等奖。

4 结束语

保证运营安全是信号系统改造施工的重中之重，在轨道交通运营线施工中稍有疏忽将会发生各类安全事故。从北京地铁2号线信号系统改造到目前的北京地铁1号线信号系统改造施工，通过以上技术及安全措施的有效实施，确保了现场施工及调试安全。同时设计、建设、施工以及相关配合方等都应加强相互沟通和协作，并做好现场调查工作，选用合理的施工方法、方案，并坚持标准化管理，强化施工现场作业安全技术措施落实及风险控制，不断优化作业流程、施工方案，以实现确保安全生产，减少事故发生，从而提高经济效益。