上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修項(xiàng)目后評(píng)估研究

龔 臣

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號(hào)分公司， 200235， 上海∥助理工程師)

上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“1號(hào)線(xiàn)”)是上海首條建成的城市軌道交通線(xiàn)路，該線(xiàn)于1993年開(kāi)始投入運(yùn)營(yíng)。2015年5月開(kāi)始，該線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)大修改造項(xiàng)目，改造區(qū)段為上海火車(chē)站站—莘莊站。該改造項(xiàng)目已于2019年2月完成信號(hào)系統(tǒng)割接。此次信號(hào)大修項(xiàng)目是上海城市軌道交通運(yùn)營(yíng)設(shè)備維護(hù)單位在項(xiàng)目全壽命周期的首次嘗試。本文通過(guò)對(duì)項(xiàng)目在決策階段及實(shí)施階段的目標(biāo)控制效果對(duì)1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修進(jìn)行后評(píng)估分析。

1 1號(hào)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)大修的背景簡(jiǎn)述

上海自1958年8月開(kāi)始籌建城市軌道交通1號(hào)線(xiàn)，1983年8月政府批復(fù)立項(xiàng)，1993年試運(yùn)營(yíng)段開(kāi)通時(shí)采用人工閉塞模式，1994年12月開(kāi)始信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備分多次進(jìn)行了投用。該線(xiàn)的信號(hào)設(shè)備是引進(jìn)美國(guó)GRS公司(現(xiàn)ALSTOM公司)的ATC(列車(chē)自動(dòng)控制)系統(tǒng)，與國(guó)內(nèi)聯(lián)鎖設(shè)備配套使用。

1號(hào)線(xiàn)全長(zhǎng)37.8 km，共有28座車(chē)站。如表1所示，1號(hào)線(xiàn)分多次進(jìn)行延伸建設(shè)，因此，不同延伸段的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備間存在一定的差異。

表1 上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)分段開(kāi)通運(yùn)營(yíng)年限表Tab.1 Service life of Shanghai rail transit line 1

上海火車(chē)站站—莘莊站(上海南站站除外，該站在2004年已改為微機(jī)聯(lián)鎖)區(qū)段的聯(lián)鎖采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)6502電氣集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，并按照城市軌道交通的特點(diǎn)予以改進(jìn)。該集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)為1號(hào)線(xiàn)的信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制，并通過(guò)繼電電路與ATP(列車(chē)自動(dòng)防護(hù))、ATO(列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行)、DTM(數(shù)據(jù)傳輸模塊)接口，與這些子系統(tǒng)交換必要的表示信息和控制信號(hào)。1993—2008年，1號(hào)線(xiàn)的信號(hào)設(shè)備基本能滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)的客運(yùn)量需求，可確保行車(chē)安全、行車(chē)密度等方面的要求，但由于其中的一些系統(tǒng)設(shè)備使用已超過(guò)設(shè)計(jì)壽命(15年)，以及6502電氣集中聯(lián)鎖技術(shù)的局限性，在經(jīng)過(guò)多次運(yùn)能升級(jí)后，1號(hào)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的故障率略有上升。2010年， 1號(hào)線(xiàn)的上?；疖?chē)站站出現(xiàn)了因DTM導(dǎo)致設(shè)備性能限制的問(wèn)題，該問(wèn)題無(wú)法通過(guò)修改內(nèi)部邏輯予以解決，出現(xiàn)了進(jìn)路無(wú)法自動(dòng)排列等問(wèn)題。

1號(hào)線(xiàn)的上海南站站于2004年進(jìn)行了改造，其聯(lián)鎖模式與1號(hào)線(xiàn)的北延伸段(上?；疖?chē)站站—共富新村站)、北北延伸段(共富新村站—富錦路站)保持一致，采用國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的VPI(Vital Process Interlocking,重要處理器聯(lián)鎖)系統(tǒng)。VPI的應(yīng)用簡(jiǎn)化了各信號(hào)子系統(tǒng)間的接口，降低了工程建設(shè)和設(shè)備維護(hù)的難度。在上海南站站、上海火車(chē)站站—富錦路站的線(xiàn)路上采用了新型的ATP軌道電路模塊，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖和ATP之間的數(shù)字接口。新型的ATP軌道電路模塊采用了AF_CPU(音頻中央處理單元)的音頻軌道電路插箱，原來(lái)由繼電電路執(zhí)行的速度選擇功能改為由VPI布爾邏輯實(shí)現(xiàn)。通過(guò)聯(lián)鎖和ATP之間的接口，將速度選擇信息發(fā)送給軌道電路，由軌道電路向列車(chē)發(fā)送正確的速度命令。

在1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修項(xiàng)目的前期策劃階段，在結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況及經(jīng)濟(jì)因素考量后，將大修改造范圍定為莘莊站—上海火車(chē)站站區(qū)段。項(xiàng)目目標(biāo)定位為基于既有的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，改造后的ATP、ATO、閉塞設(shè)計(jì)和軌道電路分割、頻率分配等與1號(hào)線(xiàn)上?；疖?chē)站站—富錦路站區(qū)段基本保持一致，將6502繼電聯(lián)鎖模式升級(jí)為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖模式。

2 1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修項(xiàng)目組織和管理后評(píng)估

建設(shè)性項(xiàng)目都具有差異性，不存在2個(gè)完全相同的項(xiàng)目。與城市軌道交通的新線(xiàn)建設(shè)相比，老線(xiàn)改造有很多實(shí)際存在的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)情況相對(duì)更為復(fù)雜。在改造項(xiàng)目的策劃前期就需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分析和論證，制定完善的改造方案，并配套相應(yīng)的組織關(guān)系和管理措施。

2.1 項(xiàng)目進(jìn)度管理

1號(hào)線(xiàn)作為上海第1條城市軌道交通線(xiàn)路。該線(xiàn)連通2個(gè)大型火車(chē)站，沿線(xiàn)途經(jīng)上海市中心的商業(yè)區(qū)及大型住宅區(qū)，因此1號(hào)線(xiàn)莘莊站—上?；疖?chē)站站區(qū)段的信號(hào)設(shè)備大修改造確定以不間斷正常運(yùn)營(yíng)為改造原則。該項(xiàng)目自2015年5月開(kāi)工至2019年2月全線(xiàn)割接完成，歷時(shí)3年多，超出了原計(jì)劃工期。究其原因，主要是為了保障既有線(xiàn)正常運(yùn)營(yíng)，頻繁的施工準(zhǔn)備及復(fù)原工作嚴(yán)重影響了施工功效，造成施工效率降低。

2.1.1 施工點(diǎn)資源不足

因?yàn)?號(hào)線(xiàn)已運(yùn)營(yíng)多年，設(shè)備老舊，各設(shè)備系統(tǒng)都存在著維護(hù)及大修的需求，這使得原本就十分緊張的夜間維修時(shí)間變得極其稀缺。而大修常態(tài)化的夜間施工不僅會(huì)影響本項(xiàng)目的施工效率，在時(shí)間上也會(huì)對(duì)其他各專(zhuān)業(yè)的維護(hù)及施工作業(yè)產(chǎn)生制約。因此，在前期工程策劃階段需要統(tǒng)籌考慮整個(gè)施工期的計(jì)劃安排，并在施工階段與其他各專(zhuān)業(yè)協(xié)商，對(duì)施工點(diǎn)的資源進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)配置。如可利用項(xiàng)目管理軟件(Project等)繪制甘特圖，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤及糾偏，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)偏差進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警；還可采用管理結(jié)構(gòu)圖、工作任務(wù)分工表等對(duì)組織關(guān)系和任務(wù)界面進(jìn)行分解，以有效提高項(xiàng)目的組織和管理水平。

2.1.2 施工利用率偏低

為保障日間的正常運(yùn)營(yíng)，1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修施工只能利用夜間線(xiàn)路停運(yùn)窗口期實(shí)施。施工調(diào)試前后的準(zhǔn)備及調(diào)試后的復(fù)原工作在整個(gè)施工時(shí)長(zhǎng)中占比較大，造成每日的施工利用率偏低。碎片化的施工時(shí)間不僅影響了整個(gè)工程的進(jìn)度，對(duì)施工流暢性的破壞也在一定程度上造成施工質(zhì)量的下降。如圖1所示，以區(qū)間內(nèi)的安裝調(diào)試工作為例，施工前的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備和施工后的收工清場(chǎng)共需1 h，在此情況下單次過(guò)短的施工總時(shí)長(zhǎng)會(huì)造成施工無(wú)法開(kāi)展，而隨著施工總時(shí)長(zhǎng)的增加，施工的有效利用率也呈現(xiàn)顯著增加的變化趨勢(shì)。

圖1 施工有效利用率與施工總時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)

工時(shí)安排應(yīng)盡量保障每次施工所需時(shí)間。在無(wú)法改變施工總時(shí)長(zhǎng)的情況下，制定充分的施工準(zhǔn)備與資源配置方案，可有效提高施工有效利用率，具體的措施如圖2 所示。

圖2 施工準(zhǔn)備方案的具體措施Fig.2 Specific measures for construction preparation scheme

充分合理的技術(shù)方案、技能熟練的施工人員、先進(jìn)配套的施工器械、完善的設(shè)備及軟件，以及施工前充分交底，能最大程度地減少試錯(cuò)成本，提高施工效率。在設(shè)備安裝調(diào)試前，應(yīng)先組織用戶(hù)單位、監(jiān)理等人員進(jìn)行廠(chǎng)驗(yàn)；軟件在新版軟件升級(jí)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)成功后利用夜間施工點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證無(wú)誤后將軟件備份，并進(jìn)行組織安全交底，方可實(shí)施軟件的升級(jí)及割接。此外，施工前對(duì)技術(shù)方案、施工人員及工器具進(jìn)行交底，也是提高施工效率的有效手段。

2.1.3 施工環(huán)境管控

從設(shè)計(jì)到施工的全過(guò)程，應(yīng)在滿(mǎn)足工程目標(biāo)的情況下盡可能減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。城市軌道交通是一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，且面臨大修的既有軌道交通線(xiàn)路的環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，因此在大修改造的設(shè)計(jì)初期就要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察。在改造項(xiàng)目實(shí)施的同時(shí)，還必須竭力保障線(xiàn)路日常運(yùn)營(yíng)的安全，減少對(duì)空間及環(huán)境的影響。為了避免施工過(guò)程受到制約，以及不影響既有設(shè)備的正常運(yùn)行，應(yīng)盡量在既有機(jī)房周邊設(shè)置獨(dú)立的新機(jī)房。若受制于環(huán)境、只能在既有機(jī)房進(jìn)行施工，應(yīng)設(shè)置有效的隔離措施，以創(chuàng)造較為有利的施工條件。暴露于公共部位的施工應(yīng)設(shè)立臨時(shí)幕墻，以有效降低粉塵、噪聲的污染，避免對(duì)過(guò)往人員造成意外傷害。

2.2 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制

項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中會(huì)面臨著許多不可預(yù)估的因素，因此風(fēng)險(xiǎn)是客觀存在、不以人為意志而轉(zhuǎn)移的。建立項(xiàng)目的質(zhì)量及安全控制管理體系、落實(shí)質(zhì)量安全制度，是項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制的有效手段之一。由于1號(hào)線(xiàn)的信號(hào)大修改造項(xiàng)目是上海首次進(jìn)行信號(hào)大修的項(xiàng)目，面臨著風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別困難、在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中無(wú)施工經(jīng)驗(yàn)可借鑒等難題。雖然信號(hào)專(zhuān)業(yè)的維保單位內(nèi)部已有相對(duì)完善的質(zhì)量安全管理體系，為了進(jìn)一步規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，該項(xiàng)目通過(guò)工程咨詢(xún)服務(wù)的方式對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。例如，在項(xiàng)目初期簽訂了初步設(shè)計(jì)咨詢(xún)合同，請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)項(xiàng)目前期的規(guī)劃及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估；在實(shí)施過(guò)程中簽訂了工程監(jiān)理合同和投資監(jiān)理合同等，利用其專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的進(jìn)度、安全、質(zhì)量及資金進(jìn)行有效的管控。

1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修的風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在決策風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)方面。因在項(xiàng)目前期決策保留1號(hào)線(xiàn)原美國(guó)GRS公司(現(xiàn)ALSTOM公司)的信號(hào)制式，因此在中美貿(mào)易戰(zhàn)及全球新冠疫情爆發(fā)時(shí)面臨著政治風(fēng)險(xiǎn)：在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，美方頒布的限制出口清單造成該線(xiàn)的進(jìn)口設(shè)備大批次延誤，嚴(yán)重影響了改造的進(jìn)度。

2.2.1 決策風(fēng)險(xiǎn)

1號(hào)線(xiàn)因設(shè)備壽命周期不同，采用了保留原信號(hào)制式、區(qū)段性大修的改造方案，此方案的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：投資費(fèi)用少；原有信號(hào)制式不變，用戶(hù)及維護(hù)單位的適應(yīng)期較短。但是，該方案存在著下列問(wèn)題：未實(shí)現(xiàn)設(shè)備全國(guó)產(chǎn)化，面臨政治風(fēng)險(xiǎn)，后期的維護(hù)受到制約；設(shè)備性能提升不大，舊的接口制式在城市軌道交通線(xiàn)網(wǎng)中不易形成統(tǒng)一；智能化程度相對(duì)較低；設(shè)備兼容性差等。如圖3所示，自2015年1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修改造工程開(kāi)展以來(lái)，信號(hào)系統(tǒng)的故障接報(bào)次數(shù)較大修前有所減少。但在2020年全球新冠疫情爆發(fā)后，美國(guó)累計(jì)感染者超過(guò)千萬(wàn)，成為了重災(zāi)區(qū)，系統(tǒng)供應(yīng)商缺少了ALSTOM的技術(shù)支持，導(dǎo)致信號(hào)故障無(wú)法在短時(shí)期內(nèi)排除，信號(hào)故障的接報(bào)次數(shù)又呈現(xiàn)為上升態(tài)勢(shì)。

圖3 上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)信號(hào)故障接報(bào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2.2.2 實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)

在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)風(fēng)險(xiǎn)通常具有隱蔽性，而人們常常容易被一些表面現(xiàn)象所迷惑。在實(shí)踐中，風(fēng)險(xiǎn)主要有3種存在形式：真風(fēng)險(xiǎn)、潛伏風(fēng)險(xiǎn)和假風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目管理中首先應(yīng)正確識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的識(shí)別，然后制定與之相應(yīng)的管理措施。此外，可通過(guò)有效的項(xiàng)目溝通(如定期的項(xiàng)目例會(huì))來(lái)識(shí)別、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)并解決這些問(wèn)題。

2.3 項(xiàng)目質(zhì)量安全管理

在項(xiàng)目壽命周期的不同階段對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量都有不同的作用，并且在不同階段影響質(zhì)量的因素也有所不同，而項(xiàng)目往往具有多目標(biāo)性。各目標(biāo)之間是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，如質(zhì)量、時(shí)間和費(fèi)用之間的三角制約關(guān)系，需要用系統(tǒng)的思想來(lái)對(duì)待。作為建設(shè)單位不僅需要考慮決策及實(shí)施階段的質(zhì)量安全，更應(yīng)通過(guò)決策及實(shí)施階段的質(zhì)量安全控制來(lái)提高運(yùn)營(yíng)階段的安全性及穩(wěn)定性，以減少后期的維護(hù)成本。1號(hào)線(xiàn)作為上海首條信號(hào)大修的城市軌道交通線(xiàn)路，其信號(hào)大修項(xiàng)目存在分項(xiàng)工程多、隱蔽工程多、接口單位多等特點(diǎn)，沒(méi)有可參考的程序化過(guò)程來(lái)對(duì)照?qǐng)?zhí)行，而施工過(guò)程是不可逆的，因此項(xiàng)目質(zhì)量很容易產(chǎn)生波動(dòng)和變異。盡管在項(xiàng)目定義和設(shè)計(jì)階段對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量提出了具體的要求，但幾乎沒(méi)有哪個(gè)項(xiàng)目是完全按照項(xiàng)目定義和設(shè)計(jì)階段確定的項(xiàng)目質(zhì)量完成的，大多會(huì)在實(shí)施過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行變更、修訂和更新。所以，在1號(hào)線(xiàn)信號(hào)大修項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，可利用TQC(全面質(zhì)量管理)思想進(jìn)行管理，利用PDCA(計(jì)劃-執(zhí)行-檢查-處理)循環(huán)原理來(lái)促進(jìn)項(xiàng)目質(zhì)量及安全的不斷完善與提高?？偨Y(jié)得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)可為將來(lái)其他的信號(hào)改造項(xiàng)目提供重要的參考和依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

與新線(xiàn)建設(shè)相比，城市軌道交通老線(xiàn)的改造面臨著施工風(fēng)險(xiǎn)大、有效施工利用率低、組織協(xié)調(diào)困難等問(wèn)題。如何在工程項(xiàng)目全壽命周期通過(guò)科學(xué)的管理理論進(jìn)行組織項(xiàng)目的具體實(shí)施，滿(mǎn)足成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全及合同的目標(biāo)控制和健康持續(xù)發(fā)展，是項(xiàng)目管理的首要目標(biāo)。具體的措施包括：一是需要加大前期準(zhǔn)備工作的深度，完備的決策方案是保障后期實(shí)施階段順利的前提；二是重視工程籌劃的可實(shí)施性和靈活性；三是強(qiáng)化工程管理職能，充分調(diào)度各單位的積極性；四是預(yù)判、識(shí)別項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)科技方法與組織手段攻堅(jiān)克難；五是在確保質(zhì)量與安全的前提下，抓好進(jìn)度管理，通過(guò)編制管理結(jié)構(gòu)圖、工作任務(wù)分工表等對(duì)組織關(guān)系和任務(wù)界面進(jìn)行分解，有效提高組織管理水平；六是注重統(tǒng)籌兼顧各系統(tǒng)、各專(zhuān)業(yè)，協(xié)同推進(jìn)工程，保證信號(hào)與其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)接口施工的順利實(shí)施。