信號新技術(shù)在武漢地鐵2號線的工程應(yīng)用

梁九彪 朱東飛

(1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢 430063;2.武漢地鐵集團(tuán)有限公司 武漢 430030)

信號新技術(shù)在武漢地鐵2號線的工程應(yīng)用

梁九彪1朱東飛2

(1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢 430063;2.武漢地鐵集團(tuán)有限公司 武漢 430030)

介紹武漢地鐵2號線信號系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中采用的多項(xiàng)信號新技術(shù)，包括自動化停車場、光線路自動切換保護(hù)系統(tǒng)、站間聯(lián)鎖條件復(fù)示、應(yīng)答器設(shè)置疏散平臺、信號系統(tǒng)與防淹門接口、設(shè)置應(yīng)急調(diào)度指揮中心等，其中一些技術(shù)在地鐵信號系統(tǒng)中首次應(yīng)用。通過分析其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，希望能對其他地鐵信號系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供借鑒。

武漢地鐵2號線;信號系統(tǒng)方案;新技術(shù);工程應(yīng)用

武漢地鐵2號線一期工程線路北起漢口常青花園北端的金銀潭站，穿越長江隧道，南至光谷廣場站，線路全長約27.73 km，均為地下線路;正線車站21座，設(shè)置常青花園車輛段1座，在中山北路設(shè)停車場1座，在常青車輛段設(shè)綜合維修中心、培訓(xùn)中心。2號線的控制中心設(shè)置在硚口路，與既有武漢軌道交通1號線共用控制中心，初期配置列車30列。

信號系統(tǒng)滿足初、近期6輛編組、遠(yuǎn)期預(yù)留8輛編組的要求，初期行車間隔16對/h，近期行車間隔24對/h，遠(yuǎn)期行車間隔30對/h，正線設(shè)計(jì)行車間隔不大于90 s，折返站的折返能力和車輛段、停車場的出入段能力應(yīng)與正線行車間隔相適應(yīng)。

武漢地鐵2號線一期工程于2012年底正式通車試運(yùn)營。

1 信號系統(tǒng)方案

武漢地鐵2號線一期工程信號系統(tǒng)采用功能完備、技術(shù)先進(jìn)的基于無線通信的列車自動控制(ATC)系統(tǒng)，正線信號系統(tǒng)采用CASCO/ALSTOM公司的Urbalis888移動閉塞ATC系統(tǒng)。CBTC系統(tǒng)由列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)(ATS)、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)(ATP)、列車自動運(yùn)行子系統(tǒng)(ATO)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)(CBI)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(DCS)和維護(hù)支持子系統(tǒng)(MSS)組成［1］。武漢地鐵2號線的信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2號線共設(shè)置7個(gè)設(shè)備集中站，分別為金銀潭站、長港路站、中山公園站、積玉橋站、小龜山站、廣埠屯站、光谷廣場站。2號線的信號系統(tǒng)共設(shè)置3套區(qū)域控制器(ZC)，其中正線設(shè)置2套ZC，分別位于金色雅園站和小龜山站，試車線設(shè)置1套ZC。全線設(shè)置1套線路控制器(LC)和1套數(shù)據(jù)庫存儲單元(DSU)，均設(shè)于小龜山站。7個(gè)正線設(shè)備集中站、中山北路停車場、常青花園車輛段及試車線各配置1套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備(CBI)。

2 信號新技術(shù)應(yīng)用

2號線作為武漢第一條地鐵線路，為使武漢地鐵信號系統(tǒng)有一個(gè)高水平的技術(shù)起點(diǎn)，結(jié)合2號線跨越長江的線路特點(diǎn)，同時(shí)滿足運(yùn)營維護(hù)要求，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，基于人性化設(shè)計(jì)理念，信號系統(tǒng)采用多項(xiàng)實(shí)用新技術(shù)，解決工程難點(diǎn)，在滿足運(yùn)營需求前提下，為乘客提供更好的服務(wù)。

2.1 采用自動化停車場

武漢地鐵2號線在中山北路設(shè)置停車場，是全地下停車場。為提高列車運(yùn)行效率，加快列車出入停車場能力，提升信號自動化水平，解決地面信號因結(jié)構(gòu)立柱的遮擋而影響信號顯示距離的問題，中山北路停車場采用自動化方式，停車場信號設(shè)備納入正線ATC系統(tǒng)，采用基于通信的移動閉塞信號系統(tǒng)設(shè)備(CBTC)，信號設(shè)備配置與正線集中站相同的設(shè)備，在停車場內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)與正線一致的ATO駕駛模式運(yùn)行、自動按照計(jì)劃運(yùn)行圖運(yùn)行［2］，設(shè)計(jì)的自動化停車場目前處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

圖1 信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在中山北路停車場，調(diào)度人員通過停車場現(xiàn)地操作工作站建立出入庫計(jì)劃。根據(jù)出庫計(jì)劃，在司機(jī)操作的協(xié)助下，ATS子系統(tǒng)的時(shí)刻表觸發(fā)列車，啟動車載設(shè)備，在庫內(nèi)停車線上完成列車識別，系統(tǒng)根據(jù)列車識別號自動觸發(fā)該車的出場進(jìn)路，并對列車進(jìn)路進(jìn)行防護(hù)，列車以ATO駕駛方式從中山北路停車場進(jìn)入正線運(yùn)營［3］。

列車完成正線服務(wù)后，根據(jù)入庫計(jì)劃以ATO駕駛方式從正線進(jìn)入停車場，并進(jìn)入指定的停車線停車，依據(jù)ATS子系統(tǒng)向列車車載設(shè)備發(fā)送的“休眠”命令，列車接收到命令后在司機(jī)協(xié)助下進(jìn)入“休眠”狀態(tài)。

采用自動化停車場具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)停車場設(shè)有ATP/ATO設(shè)備，便于監(jiān)控列車運(yùn)行、縮短列車出入正線的準(zhǔn)備和轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高列車運(yùn)行效率;

2)對地面信號瞭望條件無特殊要求，解決了地下停車場立柱遮擋信號的顯示問題，以車載信號為主，信號對支撐地面建筑的立柱要求較低，便于地面商業(yè)開發(fā);

3)減少了停車場聯(lián)鎖與正線不同供貨商聯(lián)鎖設(shè)備間的繼電接口，提高了列車的管理效率;

4)在庫內(nèi)停車線上完成列車識別和列車投入正線運(yùn)行的功能，無需在出車場和正線間設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，實(shí)現(xiàn)駕駛模式的自動轉(zhuǎn)換;

5)正線和車場間為系統(tǒng)內(nèi)部接口，簡化了不同供貨商設(shè)備間的復(fù)雜接口方式;

6)自動化停車場的功能完備，預(yù)留車輛編組改造工程對既有運(yùn)營影響較小。

2.2 采用光線路自動切換保護(hù)系統(tǒng)

在基于通信的移動閉塞CBTC信號系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(DCS)尤為重要。為解決數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(DCS)傳輸通道——光纖線路故障率高的難題，提高數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的可靠性，武漢地鐵2號線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的物理保護(hù)機(jī)制采用了光線路自動切換保護(hù)系統(tǒng)(OLP)［4］，用于光纖連接保護(hù)，從而提高了信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?dāng)工作線路的光纖損耗增大導(dǎo)致通信質(zhì)量下降或工作線路的光纖發(fā)生中斷時(shí)，用恢復(fù)機(jī)制作為第二道防線來對付網(wǎng)絡(luò)范圍的故障和失效，系統(tǒng)能夠自動實(shí)時(shí)地將光通信傳輸系統(tǒng)從工作光纖切換至備用光纖，實(shí)現(xiàn)光纜線路的同步切換保護(hù)，恢復(fù)通信暢通，達(dá)到增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的目的［5］。此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)地鐵信號系統(tǒng)中首次使用。

OLP光線路自動切換保護(hù)系統(tǒng)具有自動切換保護(hù)、光纖質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測、主備路由應(yīng)急調(diào)度功能，其原理見圖2。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)集中站間傳輸通道同時(shí)提供主備兩根光纜連至OLP，分別敷設(shè)在線路的上、下行線。這兩條主備光纜實(shí)現(xiàn)室外光纜傳輸?shù)耐耆哂?，OLP將對主用接收到的光信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的光功率監(jiān)控，備用則用OLP內(nèi)部的光模塊以向外發(fā)射紅外線的方式進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)檢測到主用的光纖損耗增大或發(fā)生阻斷時(shí)，OLP將在其內(nèi)部進(jìn)行切換［6］，將骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸切換到備用光纜上，切換時(shí)間在50 ms以內(nèi)。在切換時(shí)間小于骨干網(wǎng)SDH傳輸設(shè)備檢測到光路損壞并切換到復(fù)用保護(hù)環(huán)所用時(shí)間的情況下，將保證骨干網(wǎng)SDH持續(xù)以環(huán)網(wǎng)模式傳輸［7］。

圖2 光線路自動切換保護(hù)系統(tǒng)原理

2.3 站間聯(lián)鎖條件復(fù)示

為保證信號系統(tǒng)在后備聯(lián)鎖模式下的運(yùn)行可靠，避免數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(DCS)故障造成信號系統(tǒng)的徹底癱瘓，聯(lián)鎖設(shè)備在DCS設(shè)備正常的情況下，通過DCS設(shè)備傳輸信息，當(dāng)DCS設(shè)備信息傳輸中斷時(shí)，聯(lián)鎖設(shè)備通過站間硬線條件的繼電接點(diǎn)復(fù)示，傳輸列車信號繼電器 LXJ、軌道繼電器 GJ、照查繼電器ZCJ、緊急停車按鈕繼電器 ESPJ等的信息［8］，完成正常的站間聯(lián)鎖功能，從而起到保證列車正常運(yùn)行的作用。

2.4 應(yīng)答器設(shè)置疏散平臺

圖3 應(yīng)答器設(shè)置疏散平臺

信號系統(tǒng)的應(yīng)答器安裝在兩軌間的排水溝上方，區(qū)間排水溝在緊急情況下作為乘客的疏散通道。為保證乘客的安全疏散，避免被應(yīng)答器羈絆摔倒，在應(yīng)答器上設(shè)置用玻璃鋼制作的疏散平臺安裝罩;疏散平臺安裝罩按臺階式設(shè)計(jì)，便于乘客在疏散時(shí)以走臺階方式通過而不是直接跨過，起到保證緊急情況下安全疏散乘客的作用。應(yīng)答器設(shè)置的疏散平臺見圖3。此項(xiàng)保護(hù)措施首次在地鐵上應(yīng)用，雖然列車開通初期可能對列車運(yùn)行沒有影響，但隨著列車運(yùn)營年限的增加，地鐵環(huán)境對疏散平臺產(chǎn)生腐蝕及振動，疏散平臺將會逐漸松動甚至脫落，威脅列車運(yùn)行安全，因此應(yīng)答器疏散平臺必須安裝牢固，同時(shí)要求運(yùn)營維護(hù)人員加強(qiáng)巡檢，經(jīng)常檢查應(yīng)答器疏散平臺的牢固性，及時(shí)緊固安裝螺絲，嚴(yán)防疏散平臺松動、脫落。

2.5 信號系統(tǒng)與防淹門接口

武漢地鐵2號線的線路下穿長江，如果下穿長江主航道的地鐵2號線區(qū)間隧道因突發(fā)事件破裂，長江水就會倒灌進(jìn)入地鐵隧道和車站，進(jìn)而造成威脅漢口、武昌的水災(zāi)。為避免事故情況下災(zāi)害范圍的擴(kuò)大，根據(jù)2號線的車站設(shè)置，在長江兩岸的江漢路站、積玉橋站的上下行線分別設(shè)置各2處、共4扇下落式防淹門。

為實(shí)現(xiàn)信號系統(tǒng)對防淹門的監(jiān)控，保證行車安全，武漢地鐵2號線聯(lián)鎖系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)進(jìn)行接口，通過繼電接口方式實(shí)現(xiàn)。聯(lián)鎖系統(tǒng)通過采集繼電器接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)防淹門請求關(guān)閉按鈕信息、防淹門狀態(tài)信息的接收;并通過安全型繼電器，輸出同意防淹門關(guān)門的請求信息［9］。

信號聯(lián)鎖系統(tǒng)通過安全采集板，采集防淹門狀態(tài)繼電器的接點(diǎn)，以判斷當(dāng)前防淹門的狀態(tài)。

如果未采集到防淹門的開啟狀態(tài)，則防淹門防護(hù)區(qū)域內(nèi)的信號機(jī)及防淹門的防護(hù)信號機(jī)就不允許開放。

當(dāng)防淹門的操作員需要關(guān)閉防淹門時(shí)，按下相應(yīng)的防淹門請求關(guān)閉按鈕;在聯(lián)鎖系統(tǒng)采集到請求關(guān)閉按鈕繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)后，經(jīng)檢查確認(rèn)過江隧道內(nèi)無車后，關(guān)閉相應(yīng)的防淹門防護(hù)信號機(jī)以及防淹門防護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有信號機(jī)，并輸出允許關(guān)門的繼電器信息;在防淹門系統(tǒng)采集到允許關(guān)門的繼電器接點(diǎn)后，可以實(shí)施關(guān)門操作［10］。

聯(lián)鎖系統(tǒng)收到防淹門請求關(guān)閉的信息后，如果防淹門的接近區(qū)域內(nèi)有車占用，在聯(lián)鎖模式下經(jīng)過判斷，列車出清防淹門的防護(hù)區(qū)段，經(jīng)檢查過江隧道內(nèi)無車后向防淹門控制臺發(fā)送同意關(guān)閉防淹門的信息，輸出允許關(guān)門的繼電器信息;在CBTC模式下，如果收到所有接近列車的停穩(wěn)信息，經(jīng)檢查過江隧道內(nèi)無車后，向防淹門發(fā)送同意關(guān)閉防淹門的信息，輸出允許關(guān)門的繼電器信息。防淹門系統(tǒng)采集到該允許關(guān)門的繼電器接點(diǎn)后，就可以實(shí)施關(guān)門操作。

2.6 設(shè)置應(yīng)急調(diào)度指揮中心

為保證設(shè)在硚口路主控制中心的信號設(shè)備在故障情況下能正常運(yùn)營，或保證穿越長江段的地鐵線路因故中斷時(shí)長江以南線路的有序行車調(diào)度，在長江以南的小龜山站設(shè)置有應(yīng)急調(diào)度指揮中心設(shè)備，其行車調(diào)度控制功能與長江以北硚口路主控制中心一致，能夠?qū)崿F(xiàn)信號系統(tǒng)的所有監(jiān)控功能，并能滿足運(yùn)營指揮使用的需要。當(dāng)硚口路主控制中心信號設(shè)備故障或穿越長江段地鐵線路因故中斷需要應(yīng)急控制時(shí)，設(shè)置在小龜山站的信號應(yīng)急調(diào)度指揮設(shè)備可以繼續(xù)指導(dǎo)列車運(yùn)行。

在小龜山站信號設(shè)備室增設(shè)ATS數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、磁盤陣列、網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)等冗余配置設(shè)備，在應(yīng)急控制室設(shè)置行車調(diào)度工作站、打印機(jī)等設(shè)備，完成上述狀況下的應(yīng)急調(diào)度指揮功能。

3 結(jié)語

武漢地鐵2號線一期工程信號系統(tǒng)采用新技術(shù)，經(jīng)運(yùn)營開通近一年的現(xiàn)場驗(yàn)證，表明應(yīng)用良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的和預(yù)期的效果，對提高運(yùn)營效率和信號系統(tǒng)的可靠性、可用性作用明顯，乘客疏散通道體現(xiàn)了人性化設(shè)計(jì)。因此，希望2號線信號系統(tǒng)的新技術(shù)對其他工程的推廣應(yīng)用具有很好的借鑒意義。

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Application of New Technologies of Signaling in Wuhan Metro Line 2

Liang Jiubiao1Zhu Dongfei2
(1.China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan 430063;2.Wuhan Metro Group Co.，Ltd.，Wuhan 430030)

Abstract:Many new technologies were adopted in designing signaling system of Wuhan Metro Line 2, including automated depot, optical line auto switch protection system, inter station interlocking condition repeater, the transponder setting of evacuation platform, signal system and flood gate interface,emergency dispatch control center and so on. Some technologies were applied for the first time in metro signaling system. Authors analyzed technical characteristics of these applied technology and expected to offer references for other metro signaling projects.

Key words:new technology; signaling system; metro;engineering application

U231.7

A

1672－6073(2014)03－0112－04

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.03.027

收稿日期:2013－09－05

2014－01－18

作者簡介:梁九彪，男，大學(xué)本科，高級工程師，從事軌道交通信號研究設(shè)計(jì)工作，ljb611@126.com

(編輯:郭 潔)