城市轨道交通延伸线信号工程设计探讨

刘秋生



城市轨道交通延伸线信号工程设计探讨

刘秋生

摘 要：根据深圳地铁2、3、5、6号线延伸线工程的信号设计经验，对延伸线信号工程设计的贯通运营、共用控制中心、系统设备选型的兼容性、与既有线不停运衔接开通的特点进行了简要介绍。并对延伸线信号系统扩容方案、系统设备制式、集中站与区域控制器的设置原则、折返能力、国产化方案、调试方案进行了分析，这些是延伸线信号工程设计中需要关注的问题。

关键词：地铁；延伸线；信号工程；信号设计

刘秋生：深圳市市政设计研究院轨道交通院，工程师，广东深圳518026

随着国家发改委近期批复的深圳地铁第三期建设规划（2011-2020年）调整方案，深圳市的城市轨道交通建设速度进一步加快。这次审批的规划项目线路总长85.1 km，除10号线外，均为在建线路或既有运营线路的延伸线路。其中2号线三期、3号线三期、4号线三期、5号线二期为运营线路的延伸线路，6号线二期、9号线二期为在建线路的延长线，这次批复的项目延伸线共计55.2 km。

根据深圳地铁部分延伸线的信号设计经验，本文分析和探讨延伸线信号工程设计特点和设计要点。

1　延长线信号工程特点

（1）贯通运营。延伸线与既有线贯通运营要求其行车组织模式、司机驾驶模式、信号显示方式、降级功能模式必须与既有线保持一致。

（2）共用控制中心。延伸线一般利用既有线控制中心，对不满足延伸线要求的控制中心的列车自动监控系统 （ATS） 进行扩容改造，共用既有线的控制中心。

（3）系统设备选型的兼容性。目前国内主流的地铁信号系统均采用移动闭塞 CBTC 信号系统，其主要的信号系统供应商有卡斯柯（阿尔斯通）、泰雷兹、庞巴迪、西门子。其信号系统的架构原理及实现方式均存在差异，无法实现互联互通。因此，对于延伸线信号系统制式的选择比较单一，主要对既有线 ATS 进行扩容，延伸线车站采用原系统集成商的信号系统设备，其系统制式及结构、功能均与既有线保持一致。

（4）与既有线不停运衔接开通。延伸线部分的设备安装、单体设备调试、系统集成调试、系统功能确认测试实施完成后，需要将延伸线信号设备纳入既有线ATS进行贯通调试。为满足既有线白天正常的运营需求，此项工作只能利用夜间非运营时间进行。贯通调试完成后，利用非运营时间进行倒接，与既有线实现不停运衔接开通。

2　延长线信号工程设计要点

根据延伸线信号系统的设计特点，其工程设计中需要注意的设计要点有以下几个方面。

2.1扩容方案

对于延伸线信号系统，因其贯通运营与共用控制中心的特点。一般是对既有信号系统 ATS 扩容，将延伸线纳入既有信号系统统一监控。在对延伸线控制中心扩容设计时，一般有更新扩容和改造扩容2种方案可选。

（1）方案1：信号系统控制中心改造扩容。在既有线控制中心，利用既有 ATS 信号系统设备扩容，视需要增加必要的硬件设备。并对 ATS 软件进行扩容升级。延伸线与既有线贯通运营时 ATS 接管全线的监控。

（2）方案2：信号系统控制中心更新改造。在既有线控制中心重新搭建1套 ATS 信号控制中心设备，新设置服务器、工作站及网络通信设备，并对既有线 ATS 软件进行扩容升级，延伸线与既有线贯通运营时 ATS 接管全线的监控。

上述2个方案的比选见表1。

表1　控制中心信号系统扩容方案对比

方案1，改造扩容一般适用于既有线路开通不久，近期无大修计划或线路延伸较短的工程。对于采取改造扩容方案的 ATS 扩容需要对既有 ATS 信号系统的容量进行调研，结合既有信号系统合同文件和《地铁设计规范》要求核实系统容量。对于既有系统能满足延伸线容量要求的线路，其中心 ATS 改造扩容相对简易，利用既有信号系统预留的容量，对各子系统根据工程范围内的轨旁条件，进行应用数据的软件升级改造工作。

方案2，更新扩容适用于延伸线运营时既有系统已经达到大修计划或延伸线路较长的信号系统。对于采取更新扩容方案的 ATS 系统，需要跟原信号集成商交流，确定更新扩容方案。同时要对既有中央 ATS 系统更新扩容方案的设备安装位置、电源、线缆敷设等工程条件进行落实。

2.2系统制式

根据行车组织要求，延伸线建成后与既有线贯通运营，因此，延伸线信号系统设备制式的选择必须保证能与既有线信号系统实现互联互通，有以下2种方案。

（1）延伸线信号系统设备标准与既有线保持一致。延伸线信号系统设备选择既有线信号系统供货商的设备，接入既有线系统，组成完整统一的列车自动控制（ATC）系统，满足贯通运营需求。

（2）延伸线信号系统设备标准与既有线不一致。延伸线信号系统设备选择其他集成商的设备，接入既有线信号系统统一监控，组成新的 ATC 系统，满足贯通运营需求。

信号系统设备制式比选见表2。从互联互通的技术、工程实施、运营维护的角度分析，延伸线选择既有线信号系统集成商的信号系统设备，延伸线纳入既有线信号系统，组成结构、功能、降级功能模式相同，完整、统一的 ATC 系统的工程方案更可行。

表2　延伸线信号系统设备制式比选

2.3设备集中站及区域控制器的设置

延伸线设备集中站的设置应便于线路延伸后的安装与调试，设备集中站控制距离宜3～5 km，设备集中站宜设置于延伸线路末端的折返站、车辆基地的衔接站。具体应根据信号系统特点、延伸线路的长度、车站数量及控制距离来确定。为了便于延伸线路的系统安装与调试，延伸线一般单独设置区域控制器，其位置宜设置在折返站或与车辆基地衔接的车站，其控制范围内远期管理的列车数不宜超过区域控制器的能力。

2.4折返能力分析

根据新的行车组织输入条件和系统能力要求，以及既有线的实际运行能力，信号专业需要重点核算线路延伸后的系统能力，特别是延伸线折返站的折返能力。对既有线折返站达不到设计折返能力的情况，需要在延伸线的设计中综合多专业优化设计，避免线路延伸后仍然达不到设计能力。

延伸后全线系统能力待优化和提高的线路，可以提前与信号集成商研究方案，通过优化既有信号系统的参数或者系统改造来提升系统能力，并落实到延伸线招标中，待延伸线扩容改造时一并实施。

2.5国产化方案

首先，需要调研既有线信号系统的国产化方案及国产化率。其次，依据当前国家发改委的国产化政策及城市轨道交通协会信号招标的国产化要求，结合既有线信号系统集成商信号设备的国产化最新进展，分析本工程的国产化方案。随着国内城市轨道交通信号技术的不断进步，部分国内信号集成商通过多年的工程实践，在与国外信号系统集成商的合作中，不断地吸收、消化国外技术，国产化率在不断提高，甚至有全国产化并能与国外厂商的信号系统互通互换的产品。

因此，延伸线信号系统国产化方案需在满足当前相关国产化要求的前提下，根据集成商的最新国产化进展落实国产化方案。

2.6调试方案

延伸线信号设计需要根据延伸线路的长度及扩容改造方案，选择合适的调试方案。延伸线信号系统的安装与调试应该遵循与既有线不停运衔接开通的原则。

一般的延伸线调试方案分4个步骤：延伸线调试，边界区域调试，贯通调试，倒接。

2.6.1延伸线调试

延伸线调试一般可以利用白天进行，不影响既有线运营。

（1）在延伸线设备集中站，搭建临时调试控制中心，并指定列车用于延伸线调试。

（2）单体设备调试。主要对延伸线各子系统及设备进行调试，包括：计轴调试，联锁调试，轨旁 ATC静态调试，数据通信子系统（DCS）静态调试，ATS 静态调试，轨旁电子单元（LEU）静态调试，信标编程测试等。

（3）系统集成调试。主要对延伸线各子系统及设备的集成调试，包括：联锁与轨旁设备、区域控制器、LEU、ATS 的一致性测试；ATS 与区域控制器、线路控制器的一致性测试；无线覆盖、轨旁数据校核、轨旁低速动态测试、车载设备与屏蔽门（PSD）测试、列车自动运行（ATO）精调及维护监测子系统（MSS）一致性测试；PSD、紧急停车按钮（ESP）测试等。

（4）系统功能确认测试。主要对延伸线 ATC、计算机联锁（CBI）、ATS、MSS 等子系统功能验收测试。

2.6.2边界区域调试

边界区域调试是在既有线和延伸线设备集中站之间调试。由于牵涉到既有线ATS数据及联锁站数据更新，因此，需要在非运营时间完成。在调试前需要完成下列工作。

（1）在既有线设备集中站接通与延伸线的通信网络，对联锁数据进行更换，并接入改造的计轴器及信号机。

（2）对中央ATS的数据进行更新。

边界区域调试的步骤及内容与延伸线调试步骤内容一致。

2.6.3贯通调试

在完成边界区域调试后，利用夜间非运营期间进行贯通调试。

（1）控制中心服务器倒接，运营控制中心（OCC）数据更换，工作站软件更换。更新列车数据，用于全线调试。

（2）接驳站的准备工作与边界区域调试一致。贯通调试的步骤及内容与延伸线调试步骤内容一致，主要对贯通后全线信号系统及性能进行测试。

2.6.4倒接

在完成全线贯通调试后，利用夜间非运营期间进行倒接。其准备工作与贯通调试一致。倒接是在所有的调试完成后，系统进入试运营新阶段。

3　结束语

本文针对城市轨道交通延伸线信号系统的设计特点和主要设计要点进行了分析和探讨，重点介绍了延伸线信号工程设计中需要注意的扩容方案、系统制式、调试方案。希望能对其他城市轨道交通延伸线工程信号系统设计有一定参考价值。

参考文献

［1］ GB50157-2013城市轨道交通设计规范［S］.2013.

［2］ 深圳地铁2、3、5号线延伸线信号工程可行性设计文件［G］. 广东深圳，2014.

［3］ 深圳地铁2、3、5号线延伸线信号初步设计文件［G］.广东深圳，2015.

责任编辑 冒一平

Discussion on Signaling Engineering Design for Transit Extension Line

Liu Qiusheng

Abstract:Based on the signaling design experience of Shenzhen metro extension line, the paper introduces the characteristics of extension line signaling design including through traffic operation, shared control center, system equipment compatibility, and connection with existing lines without traffic interruption. And the extension line signaling design needs to pay attention problems such as signaling system capacity improvement scheme, system equipment compatibility, setting principles for centralized station and regional controller, turnaround capability, localization solution, testing and commissioning scheme, which are also analyzed.

Keywords:metro, extension line, signaling engineering, signaling design

中图分类号：U284

收稿日期2015-12-04