大連快軌3號線信號系統(tǒng)擴能改造技術分析

武少峰 何 燕 衛(wèi)和君

(1．鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251；2．大連金馬快軌公司，遼寧大連 116013；3．北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

1 概況

既有大連市快速軌道交通3號線從火車站至金石灘站，全線長約49 km，于2002年10月份正式開通運營，其中保稅區(qū)站為中間折返站。

信號系統(tǒng)采用固定閉塞制式，列車運營間隔：火車站至保稅區(qū)站為4 min間隔；保稅區(qū)站至金石灘站為8 min間隔。

大連快軌3號線信號系統(tǒng)由中國鐵路通信信號總公司集成，系統(tǒng)包括調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)、列車自動防護（ATP）系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖（CBI）系統(tǒng)等。CTC系統(tǒng)由控制中心CTC總機系統(tǒng)和車站CTC分機系統(tǒng)設備組成。ATP采用固定閉塞式ATP系統(tǒng)，采用階梯式速度曲線控制方式，主要由WG-21A型無絕緣移頻軌道電路、地面點式應答器和車載ATP系統(tǒng)組成。其中軌道電路提供給車載ATP的信息為18個，這些信息分別表示列車在該軌道電路區(qū)段的最大運行速度和該軌道電路的出口速度。

2 改造的必要性

由于大連既有3號線建成時間較早，客流預測量較少，信號系統(tǒng)是按4 min設計的，使得目前只能滿足行車間隔4 min的要求。而目前大連既有3號線的客流增長速度很快，既有4 min行車間隔的系統(tǒng)能力已不能滿足日益增長的客流，尤其是大連站至保稅區(qū)這一區(qū)域內(nèi)客流的要求。因此對既有3號線的信號系統(tǒng)進行擴能改造，使其能夠達到3 min的行車間隔，是很有必要和非常迫切的。

3 解決方案

大連既有3號線列車超速防護設備采用大臺階速度控制方式，本次改造方案維持原來的控制方式。即：列車在限速100 km/h線路上，一般采用的列車速度等級為93 km/h和0 km/h，列車制動距離由一個閉塞分區(qū)長度來保證，列車正常停車的閉塞分區(qū)前設置防護閉塞分區(qū)；在其他小于100 km/h限速的區(qū)段，根據(jù)具體線路的限速值，設置79、58 km/h和28 km/h對應的輔助速度等級來滿足列車運行安全的要求。

3.1 改造方案

為實現(xiàn)火車站至保稅區(qū)站之間列車追蹤間隔3 min的要求，經(jīng)過牽引計算，提出以下5項措施。

1）減少現(xiàn)有所有的鎖閉區(qū)段的數(shù)量。對原設計中防護道岔設置的鎖閉區(qū)段的數(shù)量予以減少，按照正常的軌道電路信息碼碼序重新設計，使信號機可提前開放，以提高運營效率，減小追蹤間隔時間。

2）允許司機在預告減速的信息碼（代碼AT）區(qū)段上追蹤運行（簡稱“AT碼運行方式”），列車追蹤間隔按3個閉塞分區(qū)進行，如圖1所示。

3）對現(xiàn)有閉塞分區(qū)進行必要的調(diào)整，以滿足列車追蹤間隔3 min的要求。

4）為縮短列車在保稅區(qū)站的折返間隔，在保稅區(qū)進站前增加2組地面應答器，均為無源應答器，車載設備通過應答器進行定位，使列車在收到應答器信息后，在下一個區(qū)段開始按模式曲線制動的方式運行。

5）沿著列車運行方向，當一離去區(qū)段為0/0 碼時，站臺區(qū)段發(fā)送58/0碼，二接近區(qū)段不重復發(fā)送58/0碼，而發(fā)送區(qū)段的最高碼序限速停車碼。為此，列車經(jīng)過車站的軌道電路碼序變化如圖2所示。

3.2 牽引計算分析結(jié)果

在采用以上資料和設計原則的基礎上，為了保證火車站—保稅區(qū)交路范圍內(nèi)滿足列車3 min追蹤間隔時間，進行如下改造措施。

1）火車站下行出站分界標025（S5F）的里程由K0+340移設至3號岔尖基本軌軌縫處，即里程K0+258；下行出發(fā)信號機S3、S4信號機里程由K0+153分別移到1、2號道岔岔尖基本軌軌縫處，即里程為K0+188。

在火車站上，接車進路碼序變化如圖3所示。

在火車站下行發(fā)車進路上分界標025～091所在軌道電路在區(qū)間空閑時，發(fā)送的最高碼為28/26LC。為了確保列車發(fā)車不超過道岔限速，當列車占用該軌道電路，并聯(lián)鎖確認列車尾部出清道岔區(qū)時，該軌道電路發(fā)送28/26LC或28/26AT信息碼變化為發(fā)送58/56LC或58/56AT信息碼。

2）將開發(fā)區(qū)—保稅區(qū)下行方向的4個閉塞分區(qū)調(diào)整到6個閉塞分區(qū)并對現(xiàn)有的3處分界標進行移設，閉塞分區(qū)分界標位置如表4所示，并在保稅區(qū)站前2719～2759、2759～XJ所在閉塞分區(qū)入口處增加點式應答器。地面設備變化后，列車到達保稅區(qū)的追蹤碼序變化如圖4所示。

3）調(diào)整上行、下行方向的閉塞分區(qū)。

4）列車在改造后各地段最大追蹤間隔時間如表1所示。

表1 列車追蹤間隔時間

4 施工方法

改造實施方案應在盡可能保證既有信號系統(tǒng)不停運、不降低運輸能力和安全等級的前提下進行。對于移設、增設的室外設備需進行必要的測試及實驗，保證夜間施工、測試和恢復白天運營配置之間的簡單、安全和有效轉(zhuǎn)換。

本改造工程新設備的安裝計劃在不影響既有系統(tǒng)設備運行的情況下進行。對于軌旁設備移設、安裝將在夜間非運營時段進行安裝。在采取有效的防護措施后，室內(nèi)及站臺設備的安裝可于白天進行。

利用夜間停運點進行軌旁新增設備安裝，同時在做好安全防護的前提下，白天進行室內(nèi)及站臺設備安裝；該階段需要完成電纜敷設、新設區(qū)間設備點的鋼軌鉆孔、設備基礎樁安裝、電容安裝、室內(nèi)新增設備安裝等。新增軌道電路室外設備安裝在設計位置。對于移設的軌道電路室外設備安裝可以先在移設位置安裝新設備，夜間配置、測試成功后一次性倒接到改造后新系統(tǒng)，并拆除移設前的相關設備。室內(nèi)及站臺設備的安裝在白天及夜間均能進行，并且需要對既有設備采取有效的防護措施，保障既有設備的正常運行。運營時段及非運營時段均能安裝室內(nèi)設備，但須對既有設備進行有效的防護。尤其是車站室內(nèi)設備的安裝，需克服設備用房面積緊張、安裝施工條件差、安裝難度大等困難。如果存在二次就位情況的設備應預留足夠長的光電纜線，便于在拆除舊設備后新設備的二次就位。

舊設備拆除過程中需對新設備進行必要的防護，保證新系統(tǒng)設備正常運行。過渡設備及舊系統(tǒng)設備拆除后，交由用戶方進行處理。

5 總結(jié)

按照上述的改造方案實施，既有大連快軌3號線的追蹤間隔從4 min減少到3 min，使整個線路的運營能力大大提高。在近期內(nèi)達到了解決3號線運能的目的，但隨著時間的推移和大連市區(qū)以及開發(fā)區(qū)的迅速發(fā)展，客流的不斷增加，在遠期3 min的追蹤間隔也不能滿足運營的要求了，屆時可將既有大連快軌3號線升級改造為可以滿足更小追蹤間隔要求的基于通信的移動閉塞ATC系統(tǒng)，以滿足運營能力增加的要求。

[1] GB 50157-2003 地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003．

[2] 建標104-2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[3] GB50490-2009 城市軌道交通技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．

[4] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.大連快軌3號線擴能改造初步設計，2012.

[5] 何燕.第一套全國產(chǎn)化信號系統(tǒng)在大連快軌3號線中的應用[J].城市軌道交通研究，2007，10（7）：58-61.

[6] 孫傳增.點式應答器在提高大連快軌3號線大連站折返能力中的應用[J].城市軌道交通研究，2012，15（3）：45-48.