倒接开关在城市轨道交通信号系统改造中的应用

深圳交控科技有限公司 / 范力群

随着城市轨道交通的迅速发展，目前我国已经有数十个城市的轨道交通线网具备一定的规模，特别是在一线城市，客流始终处于高位运行。部分城市较早建设的线路已经达到了使用的年限，升级信号系统提升运能和系统安全性具有迫切需求。老线的升级改造工程较为复杂，特别是线网中的核心线路，客流非常大，其改造方案必需保证线路正常的运营服务不会因为改造而受到较大的影响。在信号系统改造期间，以及与既有信号系统后期拆解过程中，所采用的倒接实施方案不影响线路的正常运营，确保既有线路不停运。故在改造过程必须有一个安全可靠的设备能快速进行新旧系统的切换，以保证在有限的作业时间内达到既保障线路的正常运营服务不受影响，又要确保新系统的升级顺利进行。本文主要描述新旧系统倒接设备的设计原理及倒接方案中的具体应用。

一、新旧系统切换需求

（一）轨旁新旧系统切换

信号系统在改造过程中，白天旧系统依然保持正常的运营服务，夜间调试期间需要切换到新系统进行调试。由于轨旁设备，如道岔、信号机等，需要在新旧系统之前的切换，且轨旁设备与信号系统的连接配线复杂，工作量巨大，夜间调试结束后还需要恢复到旧系统，夜间调试时间又非常有限，故需要有一个倒接设备能实现在新旧系统之间进行快速切换，同时必须保证切换设备的安全性，即必须安全可靠，保证所连接设备配线的可靠。

图1 轨旁信号系统切换示意图

倒接开关作为新旧系统的转换设备，主要作用就是把被控设备与系统连接，并且能实现一键切换，为夜间新系统的调试和旧系统的恢复争取时间。倒接设备涉及轨旁设备及车载设备的倒接，倒接开关箱需要具有通用性，可以根据需要倒接设备的数量增加模块的数量即可满足不同规模站型的改造需求。

（二）车载新旧系统切换

车载倒接设备用于新旧系统倒接过程中实现既有列车中两套车载ATP系统的切换，同时确保新ATP在调试模式下不会影响正常的列车操作，以确保更多的车载调试时间且减少对既有ATP系统的影响。ATC选择开关有两个选择位：既有旧系统和新系统。通过选择开关的转换实现在新旧车载ATP系统间的快速切换。

新系统和既有系统的倒接设备原则如下：

◆ 并行（相同）的输入；

◆ 输出将使用Y形旁路开关进行旁路；

图2 车载信号系统切换示意图

当开关置于“旧系统”，倒接开关的既有ATP系统输出与车辆连接，实现对既有ATP系统的输出控制；同样，当倒接开关置于“新系统”位置时，新ATP系统的输出与车辆连接，实现对新ATP系统的输出控制。

车载倒接开关必须安装在一个锁闭的空间（车辆的设备机柜）里且通过铅封来保证系统的安全。在静态调试阶段将完成倒接设备的可用性和可靠性测试。

二、轨旁倒接开关原理分析

（一）轨旁倒接开关原理分析

新旧系统倒接开关的核心部件日夜倒接继电器为双稳态安全型继电器，在继电器从一个稳态转换到另一个稳态状态后，切断继电器线圈的供电，继电器的触点状态将会锁闭在当前状态下不会发生改变。利用双稳态继电器的产品特性，可在每组可用触点的中接点连接室外转辙机等设备的控制表示线，前触点及后触点分别连接新旧联锁设备转辙机控制表示线，在转换时驱动继电器从一个稳态转换到另一个稳态连接，转换完成后切断继电器线圈供电，完成锁闭，从而达到切换目的。

倒接开关使用的双稳态安全型继电器只是在状态转换的时候才需要给线圈供电，在常态下无需供电，故在状态转换后可以切断线圈的电源保证继电器在一个稳态下不会发生转换。通过倒接开关箱内的线圈供电和转换控制电路分开设计，在进行操作时需要先动作继电器的供电电路，即转换开关打到转换位置接通供电电源，再动作新旧系统的动作电路，即转换到对应的新或旧系统位置，当对应系统的指示灯表示正确，再转动转换开关到确认位置切断继电器的供电电源，通过两次的操作能够有效防止转换过程中人为错误的发生。

（二）车载倒接开关原理分析

车载倒接过程涉及的所有阶段系统均具备车载ATP防护。

新车载信号系统可独立于旧车载ATP系统进行调试。新旧两个系统的切换须安全、快速。ATP系统间的接口仅限于一些关键的输出，其它设备及接口不影响既有ATP系统。为保证系统调试和过渡期的正常运营，将在列车上设置安全的车载系统选择开关（ATC选择开关），并通过严格的管理措施来规范过渡期的操作。ATC选择开关有两个位置：旧系统和新系统。

三、系统倒接方法

倒接开关作为新旧系统快速倒接的核心设备。其主要用于在新系统的过度调试阶段，能实现新旧系统之间的快速切换。该设备只是在新系统和旧系统倒切过程中使用的，当新系统正式投入运营后需要拆除该设备,所以在设计阶段必须充分考虑倒接开关的特点及调试的实际需要，并且考虑后续设备拆除便利性。

为了安全高效地完成信号系统改造，必须遵循如下原则：

◆ 在信号系统改造期间，以及与既有信号系统后期拆解过程中，所采用的倒接实施方案不影响线路的正常运营，确保既有线路不停运；

◆ 在整个系统倒接过程中，做到既有的信号系统的控制不会被中断，系统运营效率不会降低；

◆ 在项目过渡期间保证现有的安全运行程度和运行效率，在整个系统过渡阶段所有运行列车均有车载ATP防护；

◆ 尽量考虑利用现有可提供的机房条件，合理分配机房使用面积，争取在开工前将因信号系统设备布置引起机房土建变化考虑充分；

◆ 工程过渡不影响最终系统性能；

◆ 工程实施可操作性强，并能有效保证施工安全；

◆ 使用简单、实用和安全的过渡理念，确保简单高效的工作进度。

（一）轨旁设备的倒接

轨旁设备，如道岔和信号机在改造过程需要部分利旧，特别是道岔设备在信号系统改造工程同步更换道岔设备较为困难。并且道岔设备使用年限较长，采用利旧方式可以降低改造的成本和难度。该部分轨旁利旧设备，在调试阶段需要被新的系统控制，而在白天正常运营时段需要被既有系统控制保证正常运营服务。利用倒接开关的不同的节点，分别连接新系统，旧系统和轨旁设备，通过转换开关实现轨旁设备与新、旧系统的连接。故在进行改造首先需要把倒接开关接入到系统中。

倒接开关已经接入系统中并且开关位置在旧系统，再逐步进行新系统的安装。在新系统的安装过程中，新系统与倒接开关预留与新系统连接的节点，不会影响既有系统的设备。在分线柜中需要合理分配配线的位置空间，做到新旧系统分开。

在新系统调试完成后并且把倒接开关的位置打到新系统，正式投入运营服务。旧系统已经不再控制轨旁设备，可以逐步拆除。旧系统被全部拆除后倒接开关与新系统依然存在连接，最后需要把倒接开关也拆除，整个改造过程才能结束。在倒接开关拆除前需要先把倒接开关连接的节点通过短接线进行短接，保证轨旁设备在倒接开关拆除后也能正常与新系统连接。短接线只需要在分线柜内进行，当所有的节点完成短接后可逐步拆除倒接开关。

（二）车载设备的倒接

信号系统的车载设备主要是和车辆进行接口，新旧系统之间的切换实际上就是和车辆接口的切换。

◆ 新车载信号系统可独立于既有车载ATP系统进行安装及调试，新旧两个系统的切换安全、快速。

◆ ATP系统间的接口仅限于一些关键的输出，其它设备及接口不影响既有ATP系统。

◆ 为保证系统调试和过渡期的正常运营，获得更多的调试时间，将在列车上设置安全的车载系统选择开关（ATC选择开关），并通过严格的管理措施来规范过渡期的操作。

◆ ATC选择开关有两个位置：旧系统和新系统。

四、结语

倒接开关的设计充分考虑了实际使用的需求，具有高可靠性和高安全性的特点。电路设计简单，使用灵活，可根据实际需要进行扩展。在信号系统升级改造过程中提供了一种非常便捷的方法在新旧系统之前切换，保证了系统运行的高可靠性和安全性。在线路的改造过程中实现了既满足新系统调试需求，又保证既有系统的正常运营服务不受影响，并已在多个项目的信号系统改造工程中成功运用，相信在未来的信号系统改造中将会得到越来越广泛的应用。