軌道交通共用試車線信號(hào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方案

劉偉兵

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

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軌道交通共用試車線信號(hào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方案

劉偉兵

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

鑒于國(guó)內(nèi)軌道交通的建設(shè)方式，可根據(jù)規(guī)劃及實(shí)施情況考慮共用試車線或部分試車功能，這樣既減少試車線的重復(fù)建設(shè)，又可節(jié)約投資。以青島地鐵1、3號(hào)線共用試車線為例，首先對(duì)試車線功能及信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備對(duì)試車線的需求進(jìn)行說(shuō)明，其次對(duì)試車線共用方案按信號(hào)系統(tǒng)是否為同一供貨商分別進(jìn)行分析，提出了共用試車線時(shí)信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)、室外配置方案，并對(duì)試車線共用時(shí)可能存在的線路數(shù)據(jù)、維護(hù)管理、界面統(tǒng)一、接口設(shè)計(jì)、電源及互擾等問(wèn)題提出解決方案。

軌道交通；試車線；工程設(shè)計(jì)；系統(tǒng)配置

目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通建設(shè)蓬勃開(kāi)展，有的線路采用分期、分段開(kāi)通方式，部分線路出現(xiàn)了因分段開(kāi)通或受其他因素限制，在開(kāi)通初期不具備試車線或試車線長(zhǎng)度不足的情況。隨著信號(hào)系統(tǒng)需求的規(guī)范化、統(tǒng)一化，新建線路基本采用CBTC(基于無(wú)線通信的列車自動(dòng)控制)信號(hào)系統(tǒng)，因此，可根據(jù)規(guī)劃及實(shí)施情況考慮試車線多線共用或部分試車功能共用，這樣既減少試車線的重復(fù)建設(shè)，也可節(jié)約投資。筆者以青島地鐵1、3號(hào)線為例，兩條線路均采用較先進(jìn)的CBTC信號(hào)系統(tǒng)，并選用相同車輛型式(6B、80 km/h)，對(duì)兩條線信號(hào)系統(tǒng)共用試車線的實(shí)施方案進(jìn)行分析。

1 試車線功能

當(dāng)需要在試車線進(jìn)行試車時(shí)，試車線控制室值班員發(fā)出請(qǐng)求，信號(hào)樓內(nèi)車輛段值班員在對(duì)試車線完成必要的聯(lián)鎖控制(道岔鎖于定位、調(diào)車信號(hào)機(jī)開(kāi)放)后，將控制權(quán)交由試車線控制室。試車線正常使用時(shí)不會(huì)對(duì)車輛段的操作和控制產(chǎn)生影響。試車線設(shè)備可通過(guò)安全型繼電器或網(wǎng)絡(luò)與車輛段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備安全、可靠地接口。

根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)車輛運(yùn)營(yíng)維護(hù)的相關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)所有新裝車載信號(hào)設(shè)備的車輛或經(jīng)過(guò)定修、大架修后的車輛，均需進(jìn)行車載設(shè)備的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)試，以驗(yàn)證安裝是否正確，與車輛控制系統(tǒng)的接口性能是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)車輛的控制精度是否滿足上線運(yùn)營(yíng)要求。檢驗(yàn)合格后車輛才能在正線運(yùn)行。因此，試車線室內(nèi)外均采用與正線相同的設(shè)備，設(shè)備布置也盡可能與正線保持一致。

2 信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備對(duì)試車線的需求

對(duì)信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備的動(dòng)、靜測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行分析，可知試車線需要滿足如下要求：

1) 試車線應(yīng)能模擬列車站臺(tái)作業(yè)、列車區(qū)間運(yùn)行、列車折返作業(yè)等場(chǎng)景。因此，試車線的長(zhǎng)度應(yīng)能滿足至少兩個(gè)站臺(tái)、一個(gè)正線區(qū)間、一段折返路徑的要求；

2) 試車線應(yīng)能滿足列車初始化及列車測(cè)試精度要求。因此，試車線應(yīng)設(shè)置在平直線路，不宜設(shè)置彎道及坡道；

3) 列車在試車線上能準(zhǔn)確地測(cè)試出車輛的牽引制動(dòng)性能及參數(shù)，試車線應(yīng)能滿足列車在各種速度下的啟動(dòng)、制動(dòng)、緊急制動(dòng)的需求。

3 試車線共用方案

為達(dá)到資源合理利用、節(jié)約投資的目的，滿足1號(hào)線試車線能夠支撐兩條線的試車需求，以下分別按兩條線信號(hào)系統(tǒng)是否為同一供貨商、信號(hào)設(shè)備是否共用進(jìn)行闡述。

圖1 試車線平面

圖2 1、3號(hào)線試車線平面

3.1 兩線信號(hào)系統(tǒng)為同一供貨商

3.1.1 試車線信號(hào)系統(tǒng)配置方案

若1、3號(hào)線供貨商相同，則試車線的相關(guān)室內(nèi)、室外設(shè)備不需要重新布置，由于3號(hào)線的建設(shè)及開(kāi)通時(shí)序均早于1號(hào)線，因此共用試車線時(shí)，1號(hào)線可完全利用3號(hào)線既有設(shè)備。

3號(hào)線試車線配置長(zhǎng)度滿足至少兩個(gè)站臺(tái)、一個(gè)正線區(qū)間、一段折返徑路的要求，建議設(shè)置3座模擬車站(即虛擬站臺(tái)1、虛擬站臺(tái)2、虛擬站臺(tái)3)，按“三站兩區(qū)間+站后無(wú)人自動(dòng)折返”功能進(jìn)行系統(tǒng)配置。試車線平面如圖1所示。

3.1.2 存在的問(wèn)題及解決方案

1) 試車線車載數(shù)據(jù)。

若1號(hào)線自身沒(méi)有試車線，共用3號(hào)線試車線時(shí)，1號(hào)線車載設(shè)備需配置兩套試車線車載數(shù)據(jù)，1號(hào)線車輛在試車時(shí)應(yīng)根據(jù)試車地點(diǎn)更換相應(yīng)的車載數(shù)據(jù)。

2) 共用設(shè)備的維護(hù)管理。

1、3號(hào)線試車線共用室內(nèi)外的信號(hào)設(shè)備時(shí)，若1號(hào)線信號(hào)工作人員在試車線進(jìn)行試車時(shí)，需對(duì)3號(hào)線試車線的信號(hào)設(shè)備進(jìn)行操控，造成兩條線工作人員在管理、維護(hù)責(zé)任方面劃分不明確。因此，建議采用先建線路進(jìn)行維修的原則。

3.2 兩線信號(hào)系統(tǒng)為不同供貨商

3.2.1 試車線信號(hào)設(shè)備組成

1) 室內(nèi)設(shè)備配置。

室內(nèi)設(shè)備(聯(lián)鎖機(jī)柜、ATP/ATO機(jī)柜、計(jì)軸機(jī)柜等)是信號(hào)系統(tǒng)的核心設(shè)備，由于不同系統(tǒng)間存在結(jié)構(gòu)差異及接口不兼容等因素，應(yīng)按照各線正線配置原則單獨(dú)配置；使用電源設(shè)備時(shí)，需要對(duì)開(kāi)關(guān)、面板按鈕等器件進(jìn)行操作后才能正常開(kāi)機(jī)，作為可共用的電源設(shè)備，由于1、3號(hào)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異，對(duì)電源設(shè)備的供電需求不同，同時(shí)考慮到1、3號(hào)線可能分屬不同運(yùn)營(yíng)公司，且各線人員不能對(duì)其他線路設(shè)備進(jìn)行操作的情況，因此，電源設(shè)備應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。

2) 室外設(shè)備配置。

信號(hào)機(jī)：信號(hào)機(jī)室外電路完全一致，因此室外列車信號(hào)機(jī)及線路盡頭的阻擋信號(hào)機(jī)可共用。為避免其中一條線試車時(shí)點(diǎn)燈電壓干擾另一條線的維修，需在選通分線柜內(nèi)設(shè)置三通開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條線點(diǎn)燈電壓進(jìn)行必要的隔離。信號(hào)機(jī)室外電纜經(jīng)三通開(kāi)關(guān)隔離后，引至各線分線柜。

室外計(jì)軸：考慮到不同供貨商采用計(jì)軸設(shè)備的型號(hào)不同以及工作頻率的差異，室外計(jì)軸磁頭由各線單獨(dú)設(shè)置。同時(shí)，考慮到不同計(jì)軸之間的干擾及安裝范圍的要求，兩條線室外計(jì)軸磁頭分別安裝在與信號(hào)機(jī)同坐標(biāo)處的鋼軌兩側(cè)。

應(yīng)答器：由于目前3號(hào)線供貨商為西門(mén)子，其所提供的應(yīng)答器為歐標(biāo)應(yīng)答器。因此1號(hào)線應(yīng)答器的設(shè)置應(yīng)根據(jù)其供貨商提供的應(yīng)答器來(lái)確定。若1號(hào) 線供貨商提供的為歐標(biāo)應(yīng)答器，其報(bào)文結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)遵循歐洲標(biāo)準(zhǔn)，1、3號(hào)線應(yīng)答器按互通考慮，1號(hào)線不需另行設(shè)置應(yīng)答器；若1號(hào) 線供貨商提供的為美標(biāo)應(yīng)答器，考慮到應(yīng)答器類型差異，1、3號(hào)線的應(yīng)答器需各線單獨(dú)設(shè)置。

無(wú)線通信設(shè)備：考慮到各供貨商采用無(wú)線通信設(shè)備傳輸媒介的不同(波導(dǎo)管、漏纜及無(wú)線AP)等因素，1、3號(hào)線無(wú)線通信設(shè)備需各線單獨(dú)設(shè)置。

虛擬站臺(tái)設(shè)置：①1、3號(hào)線試車線共用1號(hào)線現(xiàn)有虛擬站臺(tái)。站臺(tái)處設(shè)置的固定應(yīng)答器作為列車站臺(tái)精確停車的重要設(shè)備，其數(shù)量較多，且設(shè)置位置較為嚴(yán)格，因此虛擬站臺(tái)處存在固定應(yīng)答器安裝位置沖突的可能。為了避免沖突，可將虛擬站臺(tái)位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使兩條線的虛擬站臺(tái)位置不完全重合，可變應(yīng)答器亦可以通過(guò)以上調(diào)整避免安裝上的沖突。1、3號(hào)線試車線平面如圖2所示。②1、3號(hào)線試車線單獨(dú)設(shè)置虛擬站臺(tái)。1、3號(hào)線試車線虛擬站臺(tái)各自錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，每條線設(shè)置單獨(dú)的實(shí)體信號(hào)機(jī)，如1號(hào)線在聯(lián)鎖及點(diǎn)式模式下試車(3號(hào)線上信號(hào)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài))，則存在本線兩架同向相鄰試車信號(hào)機(jī)處于開(kāi)放狀態(tài)的情況，這樣在這兩列開(kāi)放信號(hào)機(jī)之間有不屬于本系統(tǒng)的信號(hào)機(jī)，且處于滅燈狀態(tài)，容易對(duì)駕駛員造成不必要的干擾，因此1、3號(hào)線試車線單獨(dú)設(shè)置虛擬站臺(tái)時(shí)，應(yīng)設(shè)置為虛擬信號(hào)機(jī)，其他軌旁設(shè)備按正線設(shè)備原則統(tǒng)一安裝。

若采用虛擬信號(hào)機(jī)，在降級(jí)模式下試車會(huì)對(duì)司機(jī)造成困擾。因此，建議采用1、3號(hào)線試車線共用1號(hào)線現(xiàn)有虛擬站臺(tái)方案。

3.2.2 存在的問(wèn)題及解決方案

通過(guò)分析上述兩種方案，存在的問(wèn)題或難點(diǎn)及解決方案如下。

1) 在試車線試車時(shí)，車輛段側(cè)聯(lián)鎖界面顯示的統(tǒng)一。若兩條線供貨商不同，且系統(tǒng)存在軌道區(qū)段的數(shù)量及長(zhǎng)度的差異，會(huì)出現(xiàn)車輛段側(cè)聯(lián)鎖界面與1號(hào)線試車線顯示不一致的情況。為使兩條線試車時(shí)車輛段側(cè)顯示界面一致，車輛段側(cè)僅顯示車輛段設(shè)置的計(jì)軸區(qū)段(位于試車線上道岔前后的調(diào)車信號(hào)機(jī)處)占用出清情況及其控制的調(diào)車信號(hào)機(jī)狀態(tài)。

2) 試車線信號(hào)設(shè)備與車輛段信號(hào)設(shè)備站聯(lián)接口設(shè)計(jì)。由于1、3號(hào)線試車線聯(lián)鎖設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備均存在接口，以試車線聯(lián)鎖設(shè)備是否與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致進(jìn)行說(shuō)明。

若1、3號(hào)線試車線聯(lián)鎖設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致，則其接口均可采用網(wǎng)絡(luò)方式；若1、3號(hào)線中有一條線的試車線聯(lián)鎖設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致，則一致的試車線聯(lián)鎖設(shè)備接口采用網(wǎng)絡(luò)方式，另一條線采用繼電條件接口；若1、3號(hào)線試車線聯(lián)鎖設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備均不一致，則其接口均采用繼電條件方式。

由于兩套試車線聯(lián)鎖設(shè)備與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備均存在接口，而每條線的防雷分線柜均單獨(dú)設(shè)置，為了使兩條線的接口彼此獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)對(duì)試車線與車輛段安全控制權(quán)的轉(zhuǎn)換和進(jìn)路的安全控制，需在1、3號(hào)線試車線分線柜至室外設(shè)備側(cè)設(shè)置單獨(dú)的選通分線柜，且選通分線柜內(nèi)設(shè)三通開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條線接口的單獨(dú)選通，在選通時(shí)對(duì)另一條線路進(jìn)行隔離安全控制。三通開(kāi)關(guān)平時(shí)處于斷路狀態(tài)，對(duì)1、3號(hào)線進(jìn)行隔離。

3) 合用信號(hào)設(shè)備室時(shí)的電源方案。兩條線共用試車線信號(hào)設(shè)備室，考慮各線信號(hào)工作人員彼此不對(duì)對(duì)方線路信號(hào)設(shè)備進(jìn)行操控，有2種方案。

方案1：動(dòng)力照明專業(yè)僅提供一組兩路獨(dú)立三相五線制交流電源至切換箱，通過(guò)操作切換箱對(duì)1、3號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行供電。實(shí)現(xiàn)某一線路信號(hào)設(shè)備得電工作的同時(shí)，切斷另外一路信號(hào)設(shè)備的供電電源。需要注意的是，動(dòng)力照明專業(yè)所提供的三相五線制電源容量均應(yīng)滿足兩套設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電源容量需求。

方案2：動(dòng)力照明專業(yè)提供兩組兩路獨(dú)立三相五線制交流電源并分別設(shè)置配電盤(pán)，供兩條線使用，每條線路使用1組獨(dú)立電源。

綜上所述，從資源合理利用、節(jié)約投資的角度分析，建議采用方案1。

4) 試車線信號(hào)設(shè)備間的防干擾問(wèn)題。1、3號(hào)線共用試車線時(shí)，除信號(hào)機(jī)外，其他室外設(shè)備間的相互干擾情況分析如下：首先，兩條線路在試車時(shí)僅有1套設(shè)備上電，無(wú)線通信設(shè)備與計(jì)軸設(shè)備不存在相互干擾問(wèn)題;其次，目前采用的CBTC信號(hào)系統(tǒng)的工作方式為，車載信號(hào)系統(tǒng)讀取應(yīng)答器ID后，需要與車載電子地圖進(jìn)行比對(duì)，沒(méi)有對(duì)應(yīng)ID的應(yīng)答器將會(huì)被系統(tǒng)忽略。根據(jù)工程特點(diǎn)，兩條線的應(yīng)答器可以通過(guò)分配避讓ID號(hào)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使某一條線上的ID均不會(huì)在其他兩條線上使用。通過(guò)此種方法就可以解決兩條線路應(yīng)答器設(shè)備讀取的干擾問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在兩線共用試車線時(shí)，建議采用共用虛擬站臺(tái)方案，同時(shí)應(yīng)根據(jù)線路的實(shí)際情況(如供貨商是否相同，提供設(shè)備是否一致等)合理選擇相應(yīng)的方案，規(guī)避設(shè)備串電、設(shè)備間相互干擾等問(wèn)題。

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(編輯：王艷菊)

Analysis of Signaling System Engineering Design Scheme for Shared Rail Transit Test Line

Liu Weibing

(Beijing Urban Engineering Design and Research Institute Co., Ltd., Beijing 100037)

At present, in view of the construction modes of rail transportation in our country, it is considered to be feasible to share the test line or its partial functions based on transportation planning and implementation. Not only will it reduce redundant constructions of the test line, but also the investment can be saved. The shared test line for Line 1 and Line 3 in Qingdao Metro is taken as a case study. Firstly, functions and demands of the test line are introduced. Secondly, under the precondition of meeting functions and demands, whether the signaling system comes from the same supplier is analyzed. Finally, the configuration methods of the indoor and outdoor signaling system for sharing the test line are proposed, and some solutions to the problems of line datum, maintenance and management, unified interface, interface design and power supply scheme with the shared test line are presented.

rail transportation; test line; engineering design; configuration scheme

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.05.022

2015-09-22

2016-04-18

劉偉兵，男，本科，工程師，從事城市軌道交通設(shè)計(jì)工作，273989835@qq.com

U231；F530.7

A

1672-6073(2016)05-0107-04