浅谈城市轨道交通信号系统调试及优化

司徒博文

（成都地铁运营有限公司，四川 成都 610031）

1 城市轨道交通信号系统的调试目的

城市轨道交通信号系统调试目的旨在通过调试及调整包括区域控制、联锁控制、行车控制及行车监控等所有子系统在内的功能设备的相关参数，确保系统整体性能和可靠性在各种状态下满足城市轨道交通现行设计标准和要求，并保证在初期运营后满足正常的运营需求。信号系统基本架构图如图1所示，涵盖行车监控ATS子系统、行车授权ZC子系统、联锁进路控制CBI子系统、数据通信DCS子系统、维护监测MSS子系统、车载ATO/ATP子系统及定位占用设备计轴等。

图1 信号系统基本架构图

2 城市轨道交通信号系统调试流程

在城市轨道交通信号系统调试流程中，方案编制由承包商根据自身产品特点决定，并跟随前期设计联络会议中的变更进行调整，经运营单位和设计单位审核通过后，依照施工工期制定调试计划并按照“单体-单系统-动车 （系统验证） ”的总体顺序实施，期间涉及其他系统的接口调试；除信号系统自身完成动车调试并取得认证外，还须运营单位牵头根据实际运营功能需求进行联调联试，并最终通过相应评审评估后结束。

3 城市轨道交通信号系统调试内容

3.1 信号系统设备单项调试

在城市轨道建设过程中，信号系统均以子系统为单位，设备为单元的形式平推安装，通过电源/通信/数据线缆相互连接，再经过设备单项调试、单系统调试、多方接口调试及动车调试等过程不断克服缺陷，最终使系统整体在初期运营时具备完全投入运营的标准。

在设备单项调试中，如以联锁子系统为主的地面设备单元一般包括联锁机、转辙机、信号机、计轴，电源屏和应答器等，车载子系统一般包括ATO设备、ATP设备，人机界面及无线通信单元等；上述设备单元需要正确配接电源/数据线缆，电气调试合格及对相应调试模拟/数字信号进行正确反馈，以达到单系统内联动调试时，各设备单元保证其个体功能不影响整个子系统工作的目的。

3.2 信号系统设备单系统调试

在设备单项调试基础上，须进行单系统调试，为信号系统整体联调联试奠定基础：

（1） 联锁子系统在静态环境下要根据设计图纸及《计算机联锁技术条件》或相关标准的要求，进行现场模拟试验。试验包括联锁机工况测试、驱动/采集模块核对、主/备机核对、联锁逻辑测试、接口信息测试，故障报警核对等内容；动态环境下将联合行车监控等子系统进行室内外设备一致性测试，从而确保单系统内各设备单元的相互控制及反馈形成闭环。

（2） 车载子系统设备调试一般包括对车载ATP 防护设备、车载ATO控制设备、速度传感器及应答器查询器TI，人机界面MMI等车载设备及相互接口间的调试，保证车载子系统在静态环境下各设备单元接口供电正常、数据交互处理准确，从而具备动车调试条件。图2为车载子系统设备构成原理图，实际构成因各生产商设计存在差异。

图2 车载子系统设备构成原理图

（3） ZC子系统主要适用于CBTC级别及LEU在点式级别下，结合联锁子系统、占用设备及行车监控子系统提供的信息，授权控制车载设备工作，达到列车自动行车/自动防护行车的目的。其静态环境下主要调试ZC控制器与LEU轨旁单元的电气参数及数据一致性等，动态环境需要在动车调试阶段与车载子系统设备联动调试。

（4） ATS子系统调试内容主要涉及：实时监控站场信号设备、列车运行状态，列车运行计划的编辑、修改和显示，追踪列车运行位置和到发时刻，自动绘制列车实际运行图等。静态环境下与联锁设备配合采用模拟数据的方式，测试行车调度，列车监控、临时限速，车站、进路监控及计划编辑等功能来检查子系统内部软件逻辑稳定性和功能性；动态环境下将配合联锁、ZC、车载等子系统在动车调试阶段验证功能执行是否落实。

3.3 城市轨道交通信号系统多方接口调试

信号系统作为轨道交通关键系统，需要同其他专业系统调试接口功能，从而满足实际运营需求。调试包括且不限于以下内容：

（1） 信号系统与综合监控之间的接口调试主要包括调度大屏映射、电力环网监测、站台综合控制盘联动等，主要集中在车站及控制中心，旨在实现彼此关键信息的联动显示，在断电、火灾等情况下实现紧急行车干预，保障人员财产安全。

（2） 信号系统与车辆之间的接口调试集中于车载子系统，车辆系统设备作为信号模式下的执行终端，与车载子系统直接关联，在静态环境下主要调试牵引制动信号响应、车辆终端信息交互、车门控制及其他继电连通性等；动态环境下将具体调试列车实际行驶的牵引/制动状态，运行站点始末信息播送及实时控制数据交互追踪等，并根据车辆与信号专业设备数据改动进行适配性调整。

（3） 在城市轨道交通中，通常由通信系统为信号系统提供主要时钟源，用于信号ATS行车监控及其他子系统内部时间校准，同时由信号系统向通信系统提供正常到离站播送等数据基础；通信的无线调度设备也需要信号向其发送列车的识别码、位置信息等。静态环境下主要包括时钟、播送及无线调度数据交互调试，动态环境下将通过动车调试的方式对上述功能的准确性、可靠性进行逐项验证。

3.4 城市轨道交通信号系统动车调试

信号系统动车调试可分为两大部分，第一部分是车载设备的动态调试，验证车载和列车的接口。第二部分是信号与其他系统的联调联试。

第一部分主要涉及两种行车模式，其中点式级别下通过计轴、应答器数据对列车进行控制；CBTC级别下通过移动授权 （MA） 信息对列车进行控制。结合单项设备、单系统调试内容，主要验证在各子系统参与下信号系统的功能完整性和可靠性，主要测试项目包括且不限于：应答器链接测试、线路参数测试、移动授权测试、人工/自动联锁进路测试、行车跳停扣车、临时限速测试等。

第二部分在调试信号系统整体功能性的基础上重点涉及与其他系统的联调联试，关于其他系统接口的功能性调试及正式运营涉及的折返、压力测试，出入段测试等将在该部分得到充分验证，经过系统之间不断地调整匹配，最终满足设计标准，符合线路运营要求。

4 多线路建设下信号系统的挑战及优化建议

4.1 多线路建设下信号系统调试面临的挑战

在当今城市轨道交通建设过程中，工程项目面临着多线推进带来的时间重合度高、统筹管理难度大、差异化管理挑战多等问题。而信号系统作为行车关键功能性系统，必然也受到高密度线路建设带来的艰巨挑战；在信号系统自身调试周期较长，筹建人力物力被高度分散的条件下，如何优化信号系统调试内容，加快推进信号系统调试进度是重要课题。

4.2 异地试车线建设及补强

城市轨道交通建设初期无法为信号系统尤其是车载子系统提供良好的测试条件，可通过与车辆生产厂家联合立项，建立及补强异地试车线的方式，积极协调包括信号、通信、综合监控，屏蔽门等系统承包商及管理、产权等各方单位推动异地试车线的先行调试，通过梳理正线和异地试车线调试计划、调试差异明确调试项目，通过异地试车线的信号调试及多方接口调试结果及时优化各方接口数据，相应减少正线调试项目，简化正线调试流程，提高正线各系统调试及联调联试效率。

4.3 线路分段调试

根据线路建设总体统筹安排，按照分段移交节点顺序，面向已移交的，具备设备投用条件的分段线路优先开展调试，如分段进行联锁试验，ZC及LEU一致性测试、动车调试等；同时其余段线路继续筹建工作，可尽早发现、整改正线信号系统问题，提前消除系统缺陷，缩短调试周期，减轻多线路调试任务压力。

4.4 系统调试及联调联试优化

针对信号系统调试过程中，可从公共项目、共性问题及通用设备等方向入手，通过不断对调试项目及联调联试项目优化总结，对冗余项目进行精简，把具备调试条件的重点调试科目前置，如车载子系统在CBTC、点式级别下的数据/功能调试，联锁子系统模拟及联锁进路动车测试等；并进一步总结人力、物力资源管理的经验教训，合理安排调试和人员培养之间的关系，精简重复性人力安排，聚焦关键功能调试等，从而实现调试及联调联试在项目执行、目标管理、人员架构等方面的优化。

5 结语

城市轨道交通信号系统调试在线路建设当中处于重要位置，其既有调试范围广、周期长、接口多的特点，同时在多线建设下又面临节点重合度高、统筹难度大、资源分散广的挑战，应从信号调试各角度、各阶段、各方向加以分析，针对性的采取异地试车、分段调试、调试优化等措施，提高系统调试效率，为城市轨道交通线路的高质量开通提供保障。