曼谷高架轨道交通信号系统的改造

曼谷高架轨道交通信号系统的改造

为了适应日益增长的客运需求和扩大公共交通路网，泰国曼谷公共交通系统公司（BTS）开展了一个项目，将其高架轨道交通基于轨道电路的信号系统改造为基于通信的列车控制（CBTC）系统。该项目面临一些重要挑战。

1　高架轨道交通系统扩建概况

投资改造曼谷的高架轨道交通系统，即BTS的Skytrain（图1），该系统自1999年12月开通运营以来，客运量快速增长，到20世纪末，已迫切需要将线路延长和升级改造其信号系统。

曼谷市政府（BMA）和曼谷公共交通系统公司（BTS）计划扩建该系统，以满足客运需求以及提高系统运营效率和裁减一些工作人员，并优化系统维护成本，BTS决定升级其信号系统到CBTC系统，并增加列车以提高运力。随后在2008年底从CNR采购了12列4节编组的列车，目前主要服务于席隆（Silom）线，同时也将列车从现有3节编组加长到4节编组。

该路网最初的扩建包含席隆线延伸2.2 km到王威安亚（Wong Wian Yai），这段延伸线于2009 年5月开通运营，还有1段5.3 km延伸到素坤逸（Sukhumvit）线的Bearing站，该段线路于2011年开通。在2007年中期，庞巴迪公司获得信号改造合同，同时提供新的列车，分阶段引进并与线路扩建开通计划绑定。

2　信号系统更新项目的实施

新的信号系统由庞巴迪CityFlo 450组成，采用计算机联锁和基于无线通信的列车自动防护（ATP）系统，有1个中心运营控制系统，布设1个无线传输和通信网络。新的信号系统可提供1 min 30 s的列车运营间隔，而采用轨道电路的列车运营间隔为2 min。

新的列车只配备了新的列车自动控制（ATC）系统，因此，与原有的信号系统不兼容。为此，新的信号系统安装和调试工作要在列车调配之前进行，改造计划需要7个阶段。

图1　Skytrain系统

阶段1：随着席隆线从沙潘塔克辛站（Saphan Taksin）穿过湄南河延伸到王威安亚，立即出台1个临时解决方案。新的信号系统仅在延伸线安装，期间，原有的信号系统控制原有的席隆线。因此，一些3节编组的列车配备2个信号系统的车载设备。

阶段2：在整个席隆线上引入新的ATC轨旁设备和新的中心控制系统。一些新的4节编组的列车在席隆线上逐步投入运营，仅装备新的ATC车载设备的列车被允许在席隆线上以人工ATP模式运营。不允许操作列车自动运行（ATO）模式，可以选择返回到第1阶段的运营模式。

阶段3：更多新的列车在席隆线上投入运营，而素坤逸线从奇隆（Chitlom）车站到曼谷北站（Mo Chit）的1段线路铺设（覆盖）新的轨旁设备，在这段线路上允许混合列车运行。为素坤逸线服务的列车在原有的ATC系统下运行。转换到席隆延伸线上运行的新的列车在新的ATC系统下以人工ATP模式运行，直到转换到席隆线，所有列车，新的列车和原有3节编组列车，都在新的信号系统下运行。

阶段4：在整个席隆线上引入ATO运营模式。

阶段5：进行车辆段信号系统改造，原有的信号系统和新的信号系统并行工作。

阶段6：在整个素坤逸线上从曼谷北站到Bearing站安装新的轨旁设备，开通信号系统全部功能。

阶段7：原有的信号系统逐步退出，包括车载设备和轨旁设备。

在以上每个阶段都不可避免地遇到重大挑战，特别是在项目成形的早期阶段。

在阶段1的初始阶段，开始的工作是在假设原有的信号系统和新的信号系统之间接口可以通过交换2个系统的联锁状态完成。BTS找过原有信号系统供应商要求其提供接口服务报价。然而，到信号改造项目进行1年后，随着许多信函和电子邮件交流后，该供应商没有表明愿意提供任何支持。

随着时间的流失，未达到政府计划2009年5月的开通目标，项目团队和承包商提出了1个临时的解决方案，在原有的信号系统和新的信号系统之间没有任何接口。这个过渡阶段将持续到新信号系统完成和整个席隆线投入运营。

随后开始最适合系统运行切换的车站的研究，主要着重于实现最好的列车运行间隔可能性。这项研究也考虑到了从1个车载系统转换到另1个车载系统时的临时停车次数，并考虑在正常情况和降级运行模式下列车运行的适应性。

最终这项研究认定苏叻沙克（Surasak）站是理想的位置，减少了在原有线路的终点站沙潘塔克辛站的临时停车次数，由于在旧的和新的区段建立了一个明确的“缓冲区”，其好处是，可以使所有列车在进入延伸区段之前都在新的信号系统下运行。这样也可早期识别非通信列车，使其折返向西运行，最小限度地中断运营，同时防止在一个地点发生所有的列车延迟。

缓冲区的信号系统布置如图2所示。应答器安装到钟那席（Chong Nonsi）站的系统运营边界，能够提前识别接近苏叻沙克站的非通信列车，而道岔指示器并行操作从苏叻沙克站的边缘到延伸段的原有信号机。新的联锁系统提供从苏叻沙克站的边界到沙潘塔克辛站的全部线路控制，相同于原有的信号系统的联锁系统。

在制定这个临时解决方案时，保持高水平的运行安全是不可避免地要关注的一个问题，特别是在系统转换期间以及需要在相对较短的时间内完成维持列车运行。安装紧急按钮，撤销移动授权以及2个系统的并行连接，尽量减少这种风险。

此外，必须在列车司机和线路控制中心人员之间提供连续的无线通信。依赖于列车管理系统到语音无线系统的接口文件传输，采用一个XML文件，其中包含客室编号、车辆编号、列车ID、司机人数、工作站ID、车站ID的信息。线路控制中心人员每天当列车第1次进入系统以及当列车通过缓冲区进入原有的系统时将这些ID输入到系统中。

因此，操控2个系统之间的列车通过，需要原有系统和新系统的线路控制中心人员之间的密切合作。在控制中心，原有系统和新系统控制工作站并排放置，便于操控人员之间的交流和促使列车有效的交接。这种安排还提供了在运营期间2条线路操控人员之间的直接通信，这是线路区段重叠控制的安全运行的关键。在紧急情况下，如果1条线路堵塞则另1条线路采用双向运行，幸运的是在系统转换期间没有发生这样的情况。

随着临时系统的成功实施，注意力转移到扩大新信号系统到整个席隆线，使列车在ATP模式下运营。新系统控制所有的轨旁设备，包括在席隆线的道岔和信号机（道岔指标灯）。

图2　在缓冲区的信号系统布置

素坤逸线和席隆线可在暹罗（Siam）站转乘，在可能移动授权之前，新系统和原有系统的联锁系统需要侧面防护。由于2条线路之间没有接口连接，在2个系统之间提供一个真正的联锁是不可能。因此，为了保留原有系统运营的备用方案，而且没有从原有系统供应商有效地获得原始设计信息，唯一的选择是寻求从原有系统获取基本联锁状态的可能性。

项目团队和承包商开发了一个简单的方法来实现这一目标，通过在其他线路的外侧道岔处设置1个道岔检测器，所有这些都在原有联锁系统的控制下，新联锁系统铺设在顶端，但是没有任何控制操作。道岔密贴检测公差设定在1 mm，小于原有系统，这意味着原有系统的任何密贴不好也会导致新系统检测的密贴误差。

一个新的轨旁系统铺设延伸到Rathchathewi站，允许将所有列车发送到席隆线，在新的信号系统下运营。因此，任何非运营和非通信列车可在素坤逸线继续其安全服役。

在素坤逸线运营保持不变，除了锁定道岔为席隆线提供侧面防护，在这个位置不会通向另1条线。同样适用于席隆线上的侧线道岔，但原有系统负责维持道岔控制。因此，2条线路的操控人员必须对任何列车转换进行协同工作，包括打开道岔锁闭和在原有联锁系统中设置跨线径路，随后是设定新联锁系统的相同路径。

素坤逸线和席隆线2条线路在曼谷北站只有1个车辆段，任何新的席隆线列车在进入席隆线运行之前必须通过素坤逸线从曼谷北站车辆段转换到暹罗站。

最初只引入少数新的列车到席隆线，在素坤逸线清晨采用人工模式运营，当列车进入席隆线，切换到新系统。在非高峰期间，列车停放在侧线，运营结束后，列车以限制人工模式反向运行再返回到车辆段。

然而，随着更多的新列车投入运营，车库侧线不足，导致一些列车返回到车辆段。这种转换1天发生2次——在早高峰1个回程，晚高峰又1次，列车必须在素坤逸线快速安全运行，才能防止中断运营。结果，在素坤逸线北段，从暹罗站到曼谷北站，包括折返线，采用相同的方法跨线运营。新信号系统的轨旁设备覆盖这段线路，而道岔检测器被部署在素坤逸线主要的运行路线的所有道岔处。除了路径设置排序，所有在新列车前运行的列车配备CBTC列车位置报告系统且可见，这样在素坤逸线上运行的任何新的列车可以线路允许速度在ATP模式下运行。

半人工模式的成功实施后，开始项目的第4阶段工作，修改车载软件，允许列车在ATO模式下在整个席隆线上运行。随后进行车辆段信号改造项目，从曼谷北站折返，这样列车通过这段兼容新信号系统和原有信号系统的延长线。由于列车在曼谷北站和车辆段之间运行，消除了要求所有新列车在转换期间在限制人工模式下运营，使列车运营效率提高。

倒数第2阶段是对整个素坤逸线的信号改造，并修建1条连接到Bearing站的延长线。在这个阶段不需要布置特殊的信号，同样仅需在素坤逸线南部区段简单地铺设新的轨旁设备，连接素坤逸延长线到席隆线，在素坤逸线北段安装联锁设备和无线网络。

随着这些系统的成功部署，可以开始原有信号系统的退役工作。需要再次仔细的规划，避免中断新信号系统工作，项目团队面临重大挑战，包括改进系统的可靠性，不能中断运营，以及临时调整工作。对ATP/ATO系统的软件升级，连同一系列的高度复原和运行调试，确保系统已经准备好。不过，工程师们还提供了1个后备计划。

3　结束语

这是为数不多的一类信号改造项目，在整个系统改造过程中，原有信号系统和新信号系统之间没有接口。这个项目表明，设计的创新方案可提供列车跨越系统边界的安全运行，在轨旁设备重叠覆盖区段，系统之间没有联锁控制。对每日正常运营的路径通过禁止所有冲突路径，以及适当地应用在一个系统中路径锁定的基本信号原理和在另一个系统中的移动授权控制，同时使用道岔探测器来连接这2个信号系统，这样是切实可行的。

这是一个实施起来困难的项目，但它的成功表明，列车安全运营是可能的，即使没有原有信号供应商提供任何信息协助系统过渡。在要求的时间内，完成了这个项目，这是一个团队的努力和项目团队和承包商及运营商之间密切合作的结果。

参考文献

[1] L Y Lam，Chaisak Srisethanil. Boosting capacity in Bangkok [EB/OL]. [2015-01-16]. http:// www. railjournal.com/index.php/ signalling/boosting-capacity-inbangkok.html.

易 云 编译

责任编辑 冒一平

收稿日期2015-04-20