地铁信号系统分段开通方案设计

童 伟

（北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100070）



地铁信号系统分段开通方案设计

童 伟

（北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100070）

对目前地铁信号系统中分段开通运营的方式，主要对联锁、ATP、ATS、网络接口等各子系统设计方案进行研究。方案设计基本原则秉承对原有设计进行最小化修改及对第二阶段线路开通时调试工作可行性进行的原则。

信号；联锁；ATS；DCS；TGMT；WCU_ATP；DTI

1　概述

地铁是一个庞大复杂的系统，建设过程中各系统建设并行进行。在建设过程中由于某一环节遇到问题则会导致后续的工作受阻。通常为了解决城市交通问题，地铁公司会采取地铁线路分段开通，将部分线路投入载客运营，解决城市交通压力。

地铁信号系统作为地铁控制的神经中枢，控制着全线运营列车的安全、组织。分段开通对信号系统的影响巨大，必须对系统进行设计更新，保证分段商业载客运营线路所应用信号系统的安全、可用。

本文对青岛市地铁3号线一期工程各个信号子系统分段开通设计研究，保证信号系统分段安全、可行。

2　线路概况

青岛市地铁3号线一期工程线路全长约24.779 km。本线在北端火车北站附近设安顺车辆段和综合基地一座，设控制中心一座。在车辆段设试车线（试车线长度约1 360 m）、综合维修中心及培训中心。

北段从清江路（12站）至青岛火车北站（22站），包括位于北段范围内的11个车站、轨旁、控制中心、车辆段、试车线、维修中心等所有设备。南段包括从青岛站（1站）至清江路（12站）区域。

3　总体方案设计

3.1分段开通运营线路设计

正常运营线路设计中，通常首站及末站会设置为折返车站。折返车站将带有折返线路及轨道。青岛3号线线路中，在青岛站（1号站）设置站前交叉渡线折返方式，在青岛北站设置站前单渡线及站后交叉渡线折返方式，其中青岛北站站后折返可实现无人驾驶自动折返方式。

分段开通方案中，信号系统首先应该根据业主提供可用线路进行调查，结合乘客上下车的方式，选择两端具备折返线路的车站作为分段开通运营终端站。另外，先期开通线路应具备与车辆段或者停车场接口，此两项为分段开通线路必要条件。

其次，根据开通范围应确定控制中心（OCC）是否能够包含在北段开通运营范围之内。如果OCC不在先段开通运营范围之内，则应考虑设置临时控制中心或者应急控制中心。

再次，应考虑先期开通的范围是否包括试车线。如果不包含试车线，则应该考虑正线试车，选定相应的正线试车线路。

最后，需要根据业主实际需求设计具体的开通范围及功能，如开通的车站范围、线路里程、信号系统控制等级、列车的驾驶模式及分段开通的列车数量等。

此外，先期开通线路应考虑运营时在线路两端具备存储故障列车能力。对于系统运营间隔，由于折返线路为非常规折返，系统运营间隔可不在先期开通线路中考察，但是信号系统应根据确定线路进行牵引计算，对先期开通线路运营时刻表的编制给出建议。

如图1所示，青岛3号线确定北段开通线路中，青岛北站为原有折返车站，具备站前及站后折返能力，并且具备与青岛3号线车辆段的接口。线路另外一端清江路站，由于无站前及站后折返线路，并不能作为载客运营的折返车站。而清江路站与双山站由于线路规划上有停车线，分段开通时可用于运营列车的折返。

青岛3号线分段开通各阶段开通功能如表1所示。

3.2分段开通系统设计

3.2.1联锁系统设计

表1　青岛3号线的分段开通各阶段开通功能

分段开通中，联锁系统设计首先应该根据确定开通范围考虑对联锁硬件设备的影响。如果联锁设备集中站在先期开通范围之内，可不做改变。如果联锁设备集中站不在先期开通范围之内，则需要将既有联锁集中站设备调整至其他车站设备房中，前提条件是设备房有足够面积容纳设备，并及时调整设备系统更换位置后用电需求。软件需对边界区域联锁逻辑进行修改，取消或调整由先期开通至后期开通范围双向进路联锁表配置，并为折返线路联锁配置追踪功能。

青岛3号线根据原有的信号系统设计方案，北段运营包括两个联锁区，分别为青岛北联锁区和双山联锁区。两个联锁区各有一个OC控区，分别为李村OC区域和敦化路OC区域。区域划分如图2所示。

根据以上情况，联锁系统北段开通将按以下方案设计。

3.2.1.1进路

双山站和清江路区间设备布置如图3所示。

1） 在双山站和清江路的上下行区间临时车挡处增加北段端虚拟信号机V1、V2，增加进路X1303至V1， X1311至V1， X1304至V2；

2） 为进路X1304_X1311增加ARC功能；

3） 为进路S1313_S1309增加折返ARC功能；

4） 删除原设计中进路X1304_X1202，X1311_X1003_1/2，X1303_X1003_1/2。

3.2.1.2计轴区段

由于计轴磁头CH1102/CH1202、CH1201/ CH1301无法安装，为了实现G1202及G1301区段的占用/出清，需修改计轴配置，增加虚拟计轴点，并修改计轴配置软件，实现从计轴点CH1202/ CH1302及CH1301/CH1303单边占用/出清。

在上行虚拟信号机后，由于没有计轴磁头，因此存在潜在风险。即在南段调试期间，工程车从南段开入到北段，越过此虚拟信号机，而系统无法检测此风险存在。需由业主安装车挡来防止此风险（上行车挡的位置为YDK12+558.499，下行车挡位置为ZDK12+548.499， 车挡均为双向车挡）。

3.2.1.3网络

1）联锁跨区通信网络

原设计中联锁系统间通过联锁专用以太网完成站间信息通信，将延安三路联锁区、双山联锁区、青岛北站联锁区相连，具体连接如图4所示。北段开通时，信号系统将修改网络配置，北段范围不包括延安三路联锁区。

2）OC通信网络

北段开通运营时，双山联锁区中双山联锁站不与敦化路OC区域相连，如图5所示。

3.2.2ATS

青岛地铁3号线北段开通运营时，ATS将完成北段所有车站、控制中心设备及DTI安装。北段开通时，ATS将实现全功能开通。

3.2.2.1进路及人机界面

由于联锁增加虚拟信号机V1、V2，ATS将修改系统软件配置与之相匹配。

北段开通时，人机界面将显示北段开通范围设备正确状态。对南段未接入设备，人机界面将蓝显。3.2.2.2 网络

ATS系统网络由两个采用RRPP协议互相独立但互为冗余的以太网构成，分为A、B网。为避免单点故障影响系统的功能，每个环网又被分为两个相切环，以提高网络的可用性。

在北段运营时，为了保证北段运营的稳定性。ATS网络将继续采用A、B环网结构，但是需要修改网络配置，在清江路站将A、B网成环。

如图6所示，DTI网络将从清江路站断开宁夏路、敦化路、错埠岭站的网络。

3.2.3TGMT

3.2.3.1进路

TGMT将根据北段开通范围的终点修改TGMT及OBCU数据配置。同时为了保证安全将区段G1202、G1301设置为零速区段，保证ATP列车不能驶入这两个区段。

改变VB1311、VB1303的配置，将其目的地信号机改为V1。

改变VB1304的配置，将其目的地信号机改为V2。

3.2.3.2网络

北段开通时，信号系统将修改网络配置，北段范围不包括延安三路联锁区，具体连接如图7所示。

3.2.4DCS

为了保证北段开通运营，DCS系统需要在清江路站增加一套WCC及网络机柜，一方面可以用于清江路到双山站的区间AP网络连接成环，形成通信网路，将北段投入正式运营；另一方面在南段未接入全线时，将南段DCS网络在清江路站成环，并利用增加设备先行进行南段AP调试。增加的设备保证了在南北段衔接时，无需进行多次光纤熔接，只需在交换机处进行光纤插拔作业。DCS南、北段网络示意如图8所示。

3.2.5安装调试

根据以上不同子系统为北段开通方案设计，子系统组网方式改变将导致清江路站轨旁骨干网光纤连接方式的改变。

北段开通时，将按照表2对清江路站光纤进行修改。

表2　清江路站熔纤修改表

3.2.6安全保证

为了保证安全，信号系统采取技术及管理等多方式手段，给予系统多方面的保证。

3.2.6.1防止运营列车驶入非运营轨道区段

1） 增加V1、V2虚拟终端信号机，为列车进入轨道G1202、G1301提供联锁进路；

2） 修改TGMT、OBCU软件，分别将区段G1202、G1301设置为零速区，防止运营CTC及ITC级列车闯入；

3） 根据V1，V2虚拟信号机的里程，由运营在其位置增加常亮红灯信号，作为终端阻挡信号。

3.2.6.2防止非运营列车驶入运营轨道区段

1） 建议在双山站与清江路站之间增加双方向的临时车挡。

3.2.7北段运行间隔

依据业主输入信息，北段开通时采用非常规运营小交路，且在第13站双山车站只能采用单库站后折返。

如图9、10所示，依据牵引计算初步模拟结果，在CTC模式下（13站）双山站最小折返间隔为132 s左右。因此在北段进行运营时，运营组织行车以及编制时刻表，应充分考虑该限制条件。

4　南段调试与接入方案

4.1ATS

由于南段安装、调试期与北段运营期重合，ATS系统调试时需要使用中心的应用服务器，频繁更换数据可能对北段运营带来风险。为了降低南段调试对北段既有运营的影响，需增加1套应用服务器及1套数据库服务器用于南段调试，确保北段的正常运营。

4.2DCS

由于全线WCC设置在双山，在进行南段TGMT调试时，需要将延安三路的TGMT与清江路站新增的WCC相连，保证延安三路联锁区测试。

5　结语

分段开通是在既有设计方案上进行修改，保证对原有设计进行最小化的修改，还要能够完成分段开通时的运营目标，同时还要顾及在第二阶段线路开通时调试工作安全、可行性。对于信号系统来说，主要考虑分段开通边界区域各子系统修改设计。

青岛3号线信号系统设计完成，得到业主确认，采用分段开通方式后编写。方案对信号系统各子系统如联锁，ATP，ATS，DCS以及安全保证措施等方面进行了安全层面以及运营层面设计。目前青岛3号线北段已正式开通，验证了分段开通方案的可行性。

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The paper studies the design scheme of subsystems such as interlocking， ATP， ATS and network interfaces in two-phase operation mode of metro signaling system. The scheme is designed based on the principles of minimizing the amendment of the original design and practicability of commissioning in the next phase.

signaling； interlocking； ATS； DCS； TGMT； WCU_ATP； DTI

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.021

2015-06-24）