市域（郊）铁路部分弱电系统设计思路探讨

张鹏雄，祝建成，张 波，3

（1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070;2．北京市基础设施投资有限公司，北京 100011；3．列车自主运行智能控制铁路行业工程研究中心，北京 100070）

随着国内城市化建设的快速发展，都市圈建设呈现较快发展态势，如何构建以轨道交通为骨干，解决中心城至周边主要城镇间的1 h通勤圈需求，成为当前亟待研究的重大课题。作为衔接国家高速铁路网与城市轨道交通的纽带，市域（郊）铁路是干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通“四网”中非常重要的组成部分，是实现城市功能化模块布局的重要支点。近年来，国家层面先后针对市域（郊）铁路建设出台一系列指导性文件，2020年12月国家铁路局也正式出台《市域（郊）铁路设计规范》（TB10624-2020）行业标准。结合目前国内市域（郊）铁路的快速发展，本文对市域（郊）铁路弱电系统设计进行分析研究。

1 概述

市域（郊）铁路服务对象主要是都市圈层内部各功能区域间的通勤和商务人群，建设方式既有完全新建线路，也有利用既有铁路资源改造线路。具有区间长、线路地面化、运行间隔短、行车密度大、候车时间短、部分路段存在与国铁列车并网分时运行等特点，同时又具有与城市轨道交通贯通运行、零距离换乘等交通需求。

市域（郊）铁路建设标准主要参考国家铁路局发布行业标准《市域（郊）铁路设计规范》（TB 10624-2020），中 国 城 市 轨 道 交 通 协会颁布团体标准《市域快轨交通技术规范》（T/CAMET 01001-2019），中 国 土 木 工 程 协 会 颁布团体标准《市域快速轨道交通设计规范》（T/CCES 2-2107），同时，北京市等地方城市也在研究相关地方标准。由此可见，市域（郊）铁路是未来轨道交通建设的重点之一，其建设标准引起国家部门、行业协会、各地方政府的高度重视。做好市域（郊）铁路的设计工作是设计单位面临的重要课题。

本文重点针对市域（郊）铁路弱电系统的设计提出一些思路。期望通过这些思路实现市域（郊）铁路弱电系统建设的标准化，满足城市建设市域（郊）铁路的建设需求。

2 市域（郊）铁路弱电系统的内容

市域（郊）铁路弱电系统的定义目前还没有完整的标准进行支撑。城市轨道交通的弱电系统主要包括信号系统、通信系统（含专用通信系统、政务通信系统、公安通信系统、民用通信系统等）、综合监控系统、火灾自动报警系统、自动售检票系统、乘客信息系统和安检系统等。干线铁路的弱电系统主要包括信号系统、通信系统、信息系统（含运输信息系统、客票旅服系统、安检系统等）、灾害监测系统和电力监控系统等。

考虑到客运服务、运营保障的基本需求，市域（郊）铁路弱电系统可以包含以下系统：

1）信号系统：保障列车正常运转的系统；

2）专用通信系统（主要包含有线传输系统、无线系统、CCTV系统、广播系统、公务电话系统、专用电话系统、周界防护系统），保障各类信息正常传输的系统；

3）综合监控系统：进行设备远程监控系统；

4）火灾自动报警系统，对全线进行火灾预警的系统；

5）自动售检票系统：进行客票销售和检票的系统。

上述弱电系统是保证市域（郊）铁路正常运行较为重要的系统，在建设时可依据线路特点及当地相关特殊规定予以拓展，比如，增加政务通信系统、公安通信系统、民用通信系统、门禁系统等其他弱电系统。经过对上述系统设计要素进行分析，有助于厘清设计思路，形成弱电系统的设计方案。

目前，国内部分市域（郊）铁路线路在设计、建设时，弱电系统建设标准与干线铁路的相关标准保持一致，主要是满足长途旅客运输的交通需求，在乘客服务、交通衔接等方面与城市通勤客流的“快进快出”、“公交化出行”需求存在一些差异，在为乘客提供便捷服务方面存在不足。对市域（郊）铁路的运行特点进行分析，建立一套适应市域（郊）铁路建设模式、满足市域（郊）铁路通勤客流需要的弱电系统设计方案、标准是非常必要的。考虑到设计方案、设计标准内容较多，本文仅对弱电系统部分设计要素作出分析。

3 设计思路分析

市域（郊）铁路是城市轨道交通的一部分，主要提供城市通勤化旅客运输服务，根据服务目标的特点来考虑弱电系统的组成类型。根据市域（郊）铁路的定位，一般为地面路基线路或高架线路，在个别区段会出现较为长大的地下区段或隧道。线路特点的复杂性决定市域（郊）铁路弱电系统设计方案及设计标准的复杂度。从实践探索来看，市域（郊）铁路的弱电系统设计方案，采用以城市轨道交通标准为基础，结合干线铁路建设标准，形成1套既有传承，又有创新的继创型设计方案。

3.1 信号系统

信号系统是保障列车运转的核心系统。目前，市域（郊）铁路工程的信号系统可采用中国列车运行控制系统（CTCS）制式或城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）制式。CTCS和ATC两种制式的控制系统均可满足市域（郊）铁路自身的运行需求。

当市域（郊）铁路独立运行、不与城市轨道交通或干线铁路同网运行时，信号系统制式的选择在技术上比较灵活，主要根据运营主体运营维护技术路线、衔接线路要求等。当市域（郊）铁路线路与城市轨道交通或干线铁路网之一互联互通、跨线运营时，市域（郊）铁路信号系统主要应与既有线路信号系统一样或者依托信号系统互联互通标准实现标准的一致。

当市域（郊）铁路线路与城市轨道交通和干线铁路网同时互联互通、跨线运营时，信号系统制式的选择就成为设计方案中技术难点。一般采用部分跨线运营的车辆安装两套不同的车载控制系统，根据不同区段的信号系统要求进行切换，以满足列车运行控制的需要，来解决不同区段信号制式不同的问题。该方案在日本等国外轨道交通存在一些成功的案例，但该方案也面临车辆内空间不足、电源不足，信号车载设备不易安装的难题。解决该问题的另一个思路是考虑构建新一代轨道交通信号系统标准，以真正满足市域（郊）铁路与干线铁路、城市轨道交通互联互通、跨线运营的需求。不同制式信号系统的控制技术、控制算法应实现融合，做到城市轨道交通信号系统中的线路控制单元（LC）与区域控制单元（ZC）等列控核心设备和干线铁路中临时限速服务器（TSRS）、列控中心（TCC）等列控核心设备的技术融合。融合后的系统应成为新一代轨道交通信号系统的核心控制技术。新一代信号系统，将是保障未来市域（郊）铁路正常运行的核心控制系统。

3.2 专用通信系统

专用通信系统中的无线系统、传输系统与信号系统密切相关。专用通信系统的各个子系统与业务需求密切相关。干线铁路建设中专用通信系统与城市轨道交通建设中的专用通信系统技术实质差别不大。市域（郊）铁路与城市轨道交通和干线铁路网衔接时，专用通信系统需要实现数据、语音等各类信息的跨线传递，因此市域（郊）铁路中专用通信系统中的各个系统建设时，可以在遵守技术标准的前提下，重点做到标准一致，且与建设需求和运营需求相匹配。

3.3 综合监控系统

城市轨道交通建设中，线路布局多位于地下，全线设置电力监控系统、机电设备监控系统，以实现对全线车站、区间的电力设备、机电设备（通风、照明、给排水等）进行统一监控。电力监控系统，机电设备监控系统通过整合，形成一套基于C/S架构的中心、车站、现场三级分布式监控系统，即综合监控系统。近年来，伴随全自动驾驶线路的建设，城市轨道交通中的电力设备、机电设备越来越要求与信号系统中的列车自动监控系统（ATS）进行联动，因此综合监控系统又尝试着整合ATS系统，构建以行车指挥为核心的综合监控系统，即行车综合自动化系统（TIAS）。

在干线铁路中，全线设置电力远动系统，负责监控分布于全线的牵引、降压变电所、开闭所、线路中的电力设备。目前在干线铁路中，由于线路主要位于地面，不存在全线需要统一指挥的机电设备，因此未建设线路级的机电监控系统。所以，干线铁路中未形成综合监控系统。

在市域（郊）铁路中，长大地下区间不是主要建筑形式。如不考虑运维需求，全线统一的机电设备监控可以弱化。为更好的统一调度，降低调度人员的劳动强度，市域（郊）铁路全线可以设置综合监控系统，但综合监控系统应重点考虑ATS系统与电力远动系统的整合与联动，实现当牵引电源故障时，供电系统能自动恢复或列车运输系统自动屏蔽故障区段，自动进行预案处理。

3.4 火灾自动报警系统（FAS）

火灾自动报警系统（FAS）在城市轨道交通中的中心、车站、车辆段、区间进行全面设置。FAS在干线铁路中设置较为简便，并有相应的标准约束。在市域（郊）铁路建设中，FAS的个别设计方案在选择执行规范时存在一些值得探讨的问题。如根据住房和城乡建设部颁布的国标《火灾自动报警系统设计规范》2013版4.1.4条规定，消防水泵应在消防控制室设置手动直接控制装置。根据此项强制性条款要求，区间无人值守建筑单体内的消防水泵应在车站控制室设置手动直控装置。市域（郊）铁路区间长，区间单体多，若按上述规范执行，不仅施工难、运营维护更难，在实际工作中控制效果也不理想。

市域（郊）铁路建设的FAS需要有效参考城市轨道交通与干线铁路双方面的建设经验，根据系统方案的合理性、可行性和高效率，以及线路设置的特点和设备维修维护要求，来选择具体设计实施方案，特别是针对区间无人值守设备站点，要强化本地联动，弱化远程操控，提高FAS自身的可靠性，降低运营风险。

3.5 自动售检票系统

市域（郊）铁路作为城市主要通勤主干线时，是城市轨道交通线路中的组成部分，该线路应纳入城市轨道交通票务清分系统中，使用城市一卡通等票种，满足“快进快出、公交化出行”需求，保障城市通勤线路在早晚高峰时段提供通勤交通运输要求，保障乘客能够在市域（郊）铁路运输服务中享受与城市轨道交通的同等服务，保障乘客在市域（郊）铁路与城市轨道交通换乘中的便捷性。

利用干线铁路既有资源的市域（郊）铁路线路，原则上采用国铁标准的客票系统和城市轨道交通票务系统双模式，这样可以满足乘客的多种票种使用需求，使用城市轨道交通票务系统的部分乘客可以享受城市一卡通的便利性，减少乘客在市域（郊）铁路与城市轨道交通的换乘不便性。

解决双系统模式，可供选择两种方案，一种是在既有国铁车站内建立单独的市域（郊）铁路付费通道，此方案对车站需要进行较大改造；另一种方案是借鉴城市公交移动检票的经验，市域（郊）铁路利用站台空间或车内空间实施移动检票，此方案更易实现，但需要较多的工作人员。

4 总结

市域（郊）铁路中弱电系统的建设是其建设的重要环节。本文通过对市域（郊）铁路几个核心弱电系统设计要素的探讨，希望形成一个较为完整的设计思路支撑市域（郊）铁路弱电系统的建设。较好的弱电系统的建设将有力支撑市域（郊）铁路与干线铁路的衔接，将更好的为城市疏解人口，更好的为城市居民“快进快出、公交化出行”而服务。