市域鐵路信號(hào)系統(tǒng)分段開通及全線貫通設(shè)計(jì)

鄭儆醒

【摘要】? ? 文章結(jié)合溫州市域鐵路S1線一期工程信號(hào)系統(tǒng)分段開通的工程建設(shè)實(shí)踐，遵循最小化修改原方案以及便于全線貫通接入的原則，闡述了信號(hào)系統(tǒng)首通段開通、次通段調(diào)試、全線貫通接入方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。重點(diǎn)分析了DCS網(wǎng)絡(luò)割接和聯(lián)鎖、ATS、ATP等子系統(tǒng)軟硬件配置調(diào)整的實(shí)施策略，并簡要說明方案實(shí)施過程中的風(fēng)險(xiǎn)及主要的安全防護(hù)限制條件。

【關(guān)鍵詞】? ? 市域鐵路? ? 信號(hào)系統(tǒng)? ? 分段開通? ? 貫通接入

Abstract：Combining with the first phase of wenzhou regional railway line S1 signal system block the opening of the project construction practice， follow the minimize modify the original program and facilitate all access principle， this paper expounds the opening time of the first opening segment of signal system of operating section debugging all access scheme design are also analyzed the key content of DCS network cleft grafting and interlocking ATS ATP subsystem software and hardware configuration of the implementation of the strategy adjustment， and briefly explain the risk during the process of plan implementation and the main security constraints.

Keyword： urban railway ;signaling system;through and connection design;Through access to

一、概述

隨著我國軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，許多城市規(guī)劃了市域鐵路建設(shè)。市域鐵路線路具有線路長、平均站間距大等特點(diǎn)，建設(shè)過程中若需要分段開通，信號(hào)系統(tǒng)的開通方案及接入設(shè)計(jì)是必須解決的關(guān)鍵問題。除設(shè)備的物理接入外，貫通設(shè)計(jì)方案還應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)割接、軟件升級(jí)、電子地圖數(shù)據(jù)統(tǒng)一等系統(tǒng)功能融合的相關(guān)要素，最終使次通段與首通段成為一個(gè)整體投入運(yùn)營。本文以溫州市域鐵路S1線一期工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐為例，對(duì)市域鐵路分段開通及全線貫通設(shè)計(jì)方案進(jìn)行初步研究和探析。

二、項(xiàng)目概況

溫州市域鐵路S1線作為國家示范工程，是構(gòu)建未來溫州大都市核心區(qū)兩大中心——中心城和甌江口新城的快速聯(lián)系通道，承擔(dān)都市區(qū)范圍內(nèi)東西向組團(tuán)間快速交通聯(lián)系，串聯(lián)甌海中心區(qū)、中心城區(qū)、龍灣中心與永強(qiáng)機(jī)場和靈昆半島，并服務(wù)溫州南高鐵站、永強(qiáng)機(jī)場。溫州S1線一期工程線路全長53.507km，全線近期設(shè)置車站21座，其中地下站3座、高架站14座、地面站2座，預(yù)留3座高架站。西段工程包括桐嶺車輛段、正線西段（桐嶺站-奧體站）共12座車站和控制中心，于2019年1月23日開通初期運(yùn)營。東段工程包括正線東段（永中站-甌采站）共6座車站，工程于2019年9月28日全線開通初期運(yùn)營。

三、總體方案設(shè)計(jì)概述

根據(jù)運(yùn)營要求，首通段需配置完整的ATC系統(tǒng)功能，因而需選取功能完備或易于改造的折返站。系統(tǒng)貫通方案主要包括次通段信號(hào)系統(tǒng)中ATS、聯(lián)鎖和ATP系統(tǒng)設(shè)備（如：ZC/CC）的軟件版本升級(jí)以及DCS、ATS、聯(lián)鎖系統(tǒng)的接入。要求在不影響既有線運(yùn)營的前提下，全線貫通作業(yè)有序、可控、平穩(wěn)地實(shí)施。

以溫州市域鐵路S1線為例，東段的調(diào)試分為東段單獨(dú)調(diào)試、東西段接入調(diào)試兩個(gè)階段。東段單獨(dú)調(diào)試期間，需利用既有交換機(jī)構(gòu)建DCS臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)，完成東段聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試。在靈昆站（東段集中站）搭建臨時(shí)OCC（設(shè)置服務(wù)器、調(diào)度員工作站等設(shè)備），構(gòu)建東段獨(dú)立ATS子系統(tǒng)，進(jìn)行東段ATS及ATP相關(guān)功能測(cè)試。東段接入西段的接口調(diào)試工作須在西段運(yùn)營結(jié)束后進(jìn)行，為了實(shí)現(xiàn)接入測(cè)試，需將東段信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作為下掛節(jié)點(diǎn)臨時(shí)接入西段DCS骨干網(wǎng)，使用控制中心的服務(wù)器進(jìn)行測(cè)試。接入測(cè)試時(shí)每天倒切軌旁相關(guān)系統(tǒng)服務(wù)器以免影響既有線運(yùn)營。

四、信號(hào)系統(tǒng)分段開通及貫通設(shè)計(jì)

4.1西段開通方案

4.1.1 DCS子系統(tǒng)

原DCS設(shè)計(jì)方案：全線共4個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，分別位于高鐵站、三垟濕地站、靈昆站及控制中心。其余聯(lián)鎖區(qū)及車輛基地網(wǎng)絡(luò)接入以上集中站的DCS骨干交換機(jī)，具體如圖1所示。

西段開通設(shè)計(jì)方案：有線網(wǎng)絡(luò)部分，由于靈昆站不具備施工條件，靈昆站無法接入到環(huán)網(wǎng)中，因而需敷設(shè)光纜將控制中心、高鐵站和三垟濕地站骨干環(huán)網(wǎng)打通，支持西段運(yùn)營，如圖2所示;無線網(wǎng)絡(luò)部分，為了滿足西段奧體中心站的ATP功能，奧體中心站的軌旁AP需要安裝完成。

4.1.2聯(lián)鎖子系統(tǒng)

分段開通聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵點(diǎn)在于分界車站及區(qū)間的軟硬件配置修改。根據(jù)項(xiàng)目情況，溫州S1線奧體中心站聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)可能存在兩種方式：按照原平面圖奧體中心站作為中間站進(jìn)行設(shè)計(jì)或按照不滿足原平面圖設(shè)計(jì)分界的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)?？紤]到西段開通時(shí)，列車需要憑X1507-X1508的進(jìn)路進(jìn)行站前折返，X1507-X1508的保護(hù)區(qū)段原系統(tǒng)設(shè)計(jì)為T1520（998.24m），如果計(jì)軸不滿足安裝條件時(shí)，會(huì)存在以下問題：1）軟件需要按照計(jì)軸能夠安裝位置進(jìn)行修改，需要額外設(shè)計(jì)一版聯(lián)鎖、ATS、ATP軟件;2）如果安裝條件的原因?qū)е耇1520不滿足150m，即使額外增加一版軟件還會(huì)導(dǎo)致列車無法以ATP模式進(jìn)行折返;3）多版軟件的設(shè)計(jì)、調(diào)試工作量都會(huì)增加，影響工期;4）奧體中心聯(lián)鎖區(qū)未安裝的設(shè)備，如果在西段運(yùn)營后進(jìn)行安裝，會(huì)對(duì)運(yùn)營設(shè)備產(chǎn)生影響，風(fēng)險(xiǎn)高;5）東段調(diào)試接入時(shí)復(fù)雜，在貫通前一天的夜間硬件、軟件需同時(shí)進(jìn)行接入，風(fēng)險(xiǎn)高;6）多版本的軟件維護(hù)存在風(fēng)險(xiǎn)。所以，為了實(shí)現(xiàn)東段順利接入，同時(shí)基于最小化修改原設(shè)計(jì)的原則，奧體中心站仍按照原平面圖作為中間站進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，西段開通時(shí)，奧體中心站聯(lián)鎖區(qū)劃分分界范圍內(nèi)的設(shè)備均需完成安裝。嚴(yán)禁西段運(yùn)營期間進(jìn)行奧體中心與機(jī)場聯(lián)鎖區(qū)分界處的施工，以免影響西段運(yùn)營。

4.1.3 ATS子系統(tǒng)

西段開通設(shè)計(jì)方案中，需增加西段桐嶺站至奧體站的相關(guān)運(yùn)營環(huán)路配置。同時(shí)需考慮以下因素：數(shù)據(jù)配置中增加?xùn)|段DID及測(cè)試;東段調(diào)試時(shí)需要搭建臨時(shí)控制中心以滿足調(diào)試需要;增加?xùn)|、西段接入測(cè)試，包含外部接口測(cè)試。

4.1.4 ATP子系統(tǒng)

原設(shè)計(jì)方案中CC/ZC/FRONTAM，均按照全線的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行配置設(shè)計(jì)。分段開通設(shè)計(jì)修改包括：1）CC方案修改：西段運(yùn)營時(shí)，仍采用全線的線路數(shù)據(jù)庫配置（東段未安裝勘測(cè)的數(shù)據(jù)按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制作），但在東西段的交接區(qū)加入限制條件的配置（如T1519，T1520設(shè)計(jì)車檔），以支持西段運(yùn)營。2）ZC/FRONTAM方案修改：西段運(yùn)營時(shí)，設(shè)備位置保持運(yùn)營時(shí)一致，采用和CC相同的數(shù)據(jù)庫以支持西段運(yùn)營。增加數(shù)據(jù)庫制作（加入限制條件的運(yùn)營線路數(shù)據(jù)庫制作、東段調(diào)試數(shù)據(jù)庫制作、東西段貫通調(diào)試數(shù)據(jù)庫制作），以及各個(gè)版本的ZC/FRONTAM/CC軟件生成、驗(yàn)證與確認(rèn)、和RAMS等工作。

4.2東段調(diào)試方案

4.2.1 DCS子系統(tǒng)

東段各車站DCS交換機(jī)接入到靈昆站骨干交換機(jī)，組成東段信號(hào)系統(tǒng)調(diào)試有線網(wǎng)絡(luò)。將各車站AS連接至所屬BS，各軌旁AP連接至所屬AS，完成有線網(wǎng)部分的配置調(diào)試，進(jìn)行東段項(xiàng)目有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)調(diào)試。從靈昆站敷設(shè)四根4芯光纜至三垟濕地站ODF，用于后期東段項(xiàng)目接入已運(yùn)營西段項(xiàng)目骨干網(wǎng)絡(luò)割接。

由于東段工程DCS割接無法一次成型，需設(shè)計(jì)一個(gè)臨時(shí)方案以滿足接口調(diào)試需求，臨時(shí)方案如圖3所示：在接口調(diào)試階段，對(duì)西段工程的DCS環(huán)網(wǎng)不做修改，將位于靈昆站的A＼B網(wǎng)骨干交換機(jī)作為一個(gè)下掛節(jié)點(diǎn)分別臨時(shí)接入三垟濕地站的A＼B網(wǎng)骨干交換機(jī)。

此臨時(shí)方案DCS網(wǎng)絡(luò)只需配置一次，東段項(xiàng)目設(shè)備是否斷電不影響西段項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，調(diào)試時(shí)設(shè)備加電即可，無需每次調(diào)試前后再做網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的割接工作;待接口調(diào)試項(xiàng)目整體完成后，視現(xiàn)場條件完成永久性割接。

4.2.2聯(lián)鎖子系統(tǒng)

利用東段的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行東段各集中站的聯(lián)鎖測(cè)試。東段的聯(lián)鎖系統(tǒng)測(cè)試完成后，在西段的非運(yùn)營時(shí)間，將東西段的網(wǎng)絡(luò)連通，進(jìn)行奧體中心站聯(lián)鎖區(qū)與東段機(jī)場站聯(lián)鎖區(qū)的接口測(cè)試。并根據(jù)聯(lián)鎖軌旁現(xiàn)場調(diào)試大綱進(jìn)行具體測(cè)試內(nèi)容。

4.2.3 ATS子系統(tǒng)

東段接入西段前，根據(jù)在靈昆站搭建的臨時(shí)OCC進(jìn)行東段ATS相關(guān)功能測(cè)試;利用西段非運(yùn)營時(shí)間，關(guān)閉臨時(shí)控制中心設(shè)備，將東段DCS有線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)接入西段網(wǎng)絡(luò)，在正式的控制中心進(jìn)行ATS軟件同時(shí)監(jiān)控東段和西段的相關(guān)功能測(cè)試;東段聯(lián)鎖級(jí)接入西段工程后，開展東段和西段的ATS、ATP相關(guān)功能調(diào)試。

4.2.4 ATP子系統(tǒng)

東段接入西段前，在靈昆站搭建臨時(shí)ZC/FRONTAM，東段臨時(shí)ZC/FRONTAM采用加入限制條件的全線線路數(shù)（東段測(cè)試時(shí)采用的全線線路數(shù)據(jù)，根據(jù)東段安裝，定勘測(cè)情況及時(shí)新數(shù)據(jù)及軟件，西段已經(jīng)運(yùn)營的數(shù)據(jù)保持不變）。根據(jù)ERATO測(cè)試大綱進(jìn)行東段單獨(dú)的相關(guān)功能測(cè)試。東段單獨(dú)的相關(guān)功能測(cè)試完成后，進(jìn)行西段與東段的接入測(cè)試。

接入測(cè)試需具備前提條件，包括：關(guān)閉臨時(shí)ZC、FRONTAM、臨時(shí)控制中心設(shè)備;東段與西段網(wǎng)絡(luò)連通;打開東段聯(lián)鎖設(shè)備、更新西段ATS系統(tǒng)軟件;調(diào)試列車的車載軟件更新為支持全線貫通的車載軟件、數(shù)據(jù);西段的ZC、FRONTAM更新為支持全線貫通的軟件、數(shù)據(jù)。完成東段單獨(dú)調(diào)試時(shí)，為避免影響西段運(yùn)營而無法測(cè)試的內(nèi)容。各個(gè)子系統(tǒng)完成調(diào)試后，在西段非運(yùn)營時(shí)間，完成全線集成測(cè)試。

4.3東段接入方案

東段聯(lián)鎖、ATS、DCS網(wǎng)絡(luò)與西段的相關(guān)接口調(diào)試、全線的系統(tǒng)級(jí)集成測(cè)試完成后可開展東段接入工作。

為了確保東西段全系統(tǒng)的割接，需要關(guān)閉東段臨時(shí)控制中心設(shè)備、聯(lián)鎖設(shè)備、測(cè)試用ZC、FRONTAM設(shè)備，在非運(yùn)營時(shí)間開展割接演練。演練完成并確認(rèn)測(cè)試通過后，根據(jù)項(xiàng)目總體進(jìn)度安排，在非運(yùn)營時(shí)間進(jìn)行正式的網(wǎng)絡(luò)割接。割接后DCS網(wǎng)絡(luò)不再進(jìn)行恢復(fù)，臨時(shí)控制中心、聯(lián)鎖、測(cè)試用的ZC設(shè)備等仍保持關(guān)閉狀態(tài)而進(jìn)入次日運(yùn)營。東西段DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接時(shí)，應(yīng)將東西段2個(gè)獨(dú)立的DCS網(wǎng)絡(luò)割接形成一個(gè)統(tǒng)一的RPR骨干環(huán)網(wǎng)。

以A網(wǎng)為例：首先需要打開西段工程的骨干環(huán)網(wǎng)。在三垟濕地站ODF上中斷三垟濕地站到控制中心的鏈路，中斷后，西段的環(huán)網(wǎng)斷開，形成總線形網(wǎng)絡(luò)，但根據(jù)RPR的自愈原理，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仍能保持正常工作。將光纜10-18-BB-A-X-27100-4接入到三垟濕地站，連通三垟濕地站到靈昆站的A網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)。將光纜18-10-BB-A-S-27100-4與原有光纜10-OCC-BB-A-S-4200-4在三垟濕地站通過尾纖進(jìn)行跳接，連通靈昆站和控制中心的A網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)新的環(huán)路，割接過程如下圖所示：

網(wǎng)絡(luò)割接完成后進(jìn)行聯(lián)鎖、ATS、ATP系統(tǒng)的接入。主要工作包括開啟東段各聯(lián)鎖區(qū)設(shè)備。更新西段聯(lián)鎖軟件、ATS系統(tǒng)軟件，更新西段軌旁ZC、FRONTAM數(shù)據(jù)、軟件，對(duì)所有列車車載設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí)。待軌旁升級(jí)確認(rèn)完畢后，CC升級(jí)并確認(rèn)完畢的列車由OCC與DCC互相確認(rèn)，組織其上線進(jìn)行動(dòng)車驗(yàn)證，全部列車使用ATO模式。動(dòng)車過程中由司機(jī)確認(rèn)并回復(fù)列車運(yùn)行狀態(tài)，包括：IATO模式、TOD自檢信息、下一站與目的地顯示正常、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)確、聯(lián)動(dòng)開關(guān)門、有無EB等異常信息。動(dòng)車驗(yàn)證策略如下：首兩列車進(jìn)行桐嶺-甌采大交路跑圈，1人跟首車確認(rèn)運(yùn)行狀態(tài)并記錄MCT;第3列車進(jìn)行桐嶺-奧體中心交路跑圈，1人跟車確認(rèn)運(yùn)行狀態(tài)并記錄MCT;后續(xù)列車進(jìn)行桐嶺-高鐵站小交路跑圈，由司機(jī)確認(rèn)列車運(yùn)行狀態(tài)。

五、安全防護(hù)限制條件

1.西段開通運(yùn)營時(shí)，在奧體-永中區(qū)間設(shè)置臨時(shí)隔離門，防止東段施工人員誤入運(yùn)營區(qū)段。

2.在西段開通運(yùn)營時(shí)禁止辦理以下進(jìn)路：

S1502-S1506進(jìn)路;X1508-X1607進(jìn)路;X1510-X1504進(jìn)路;X1504-X1601進(jìn)路;S1512-S1517進(jìn)路。

3.在西段開通運(yùn)營時(shí)，采取設(shè)置S1502、X1508、X1510、X1504和S1512信號(hào)機(jī)封鎖的方式，防止運(yùn)營人員誤操作。

4.在運(yùn)營時(shí)間，禁止列車采用信號(hào)模式進(jìn)入非運(yùn)營區(qū)域。

5.在東段DCS網(wǎng)絡(luò)與西段DCS網(wǎng)絡(luò)割接完成后，禁止東段臨時(shí)OCC相關(guān)信號(hào)設(shè)備上電。

六、結(jié)束語

對(duì)于市域鐵路分段開通及全線貫通的信號(hào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是制定合適的策略，使所有相關(guān)施工和調(diào)試在不影響首通段運(yùn)營的前提下完成。同時(shí)考慮測(cè)試，升級(jí)的投入成本、技術(shù)復(fù)雜程度，貫通接入作業(yè)時(shí)升級(jí)、驗(yàn)證工作的時(shí)間效率、可行性等因素，通過設(shè)定安全防護(hù)限制條件，確保運(yùn)營平穩(wěn)、高效。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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