基于點(diǎn)連式ATP 的中低速磁懸浮信號(hào)處理

鄒國(guó)卿

（中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，湖北武漢 430074）

0 引言

磁懸浮技術(shù)主要是依靠磁力克服重力，讓物體保持懸浮狀態(tài)額定技術(shù)?，F(xiàn)階段我國(guó)磁懸浮列車主要依靠磁懸浮力推動(dòng)列車，運(yùn)行期間在沒有產(chǎn)生接觸的磁力支撐、磁力導(dǎo)向下，構(gòu)成軌道交通系統(tǒng)。結(jié)合本工程施工概況，采用點(diǎn)連式ATP 磁懸浮信號(hào)處理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的成功改造。

1 工程概況

長(zhǎng)沙磁浮快線工程，線路全長(zhǎng)18.255km，于2016年5 月6 日開通試運(yùn)營(yíng)。設(shè)計(jì)最高速度100km/h，車站3 座，分別為長(zhǎng)沙南站、榔梨站和黃花機(jī)場(chǎng)站。本次磁浮信號(hào)提速升級(jí)改造工程包括：1 座控制中心升級(jí)改造；3座正線車站升級(jí)改造；既有線改造接入引起的相關(guān)設(shè)備調(diào)整及改造。提速至140km/h 信號(hào)改造方案中，對(duì)于軌旁信號(hào)設(shè)備，需新增9 個(gè)填充應(yīng)答器，敷設(shè)相應(yīng)的應(yīng)答器電纜；對(duì)于區(qū)間所信號(hào)設(shè)備，需在區(qū)間所一LEU 機(jī)柜新增模塊。此外還包含配合系統(tǒng)調(diào)試工作，同時(shí)需配合鐵科完成升級(jí)改造過(guò)程中涉及的新增設(shè)備自身功能調(diào)試。項(xiàng)目嚴(yán)格依據(jù)《城市軌道交通信號(hào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50578—2010）、《鐵路信號(hào)故障－安全原則》（TB/T 2615—1994）、《時(shí)速140 公里磁浮交通工程施工及驗(yàn)收暫行規(guī)定》進(jìn)行信號(hào)提速升級(jí)改造[1]。

2 信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

信號(hào)系統(tǒng)按照系統(tǒng)基本可以劃分為ATS 子系統(tǒng)、ATP 子系統(tǒng)、DCS 子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)以及集中監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)等部分，按照地域劃分可以分為控制中心設(shè)備、車站軌旁設(shè)備、車載設(shè)備、車輛段設(shè)備等部分。

3 中低速磁懸浮信號(hào)處理方法

3.1 室內(nèi)外設(shè)備安裝施工

對(duì)于室外設(shè)備的安裝與施工，最主要的是電纜的敷設(shè)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和電纜運(yùn)輸，在施工現(xiàn)場(chǎng)完成電纜敷設(shè)與防護(hù)工作，依據(jù)設(shè)計(jì)文件繪制電纜徑路圖，測(cè)量電纜長(zhǎng)度，標(biāo)出需要防護(hù)的地點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)防護(hù)方案，確保3km 之內(nèi)的電纜中間不會(huì)發(fā)生接續(xù)情況。在電纜敷設(shè)與防護(hù)工作中，按照施工計(jì)劃組織施工，結(jié)合工期與周圍環(huán)境條件，設(shè)一位負(fù)責(zé)人和兩位技術(shù)人員，材料卸車之后，在疏散平臺(tái)固定滑輪，開始敷設(shè)電纜，要求線纜盤處于支架中央位置，從上部放出電纜，隨后做好綁扎工作，相隔3m 的位置需要綁扎鋼扎帶，同時(shí)避免電纜交叉綁扎。完成上述操作后，需要對(duì)電纜進(jìn)行電氣特性檢查，采用1000V 兆歐表查看芯線導(dǎo)通情況。箱盒安裝與電纜配線時(shí)，軌旁箱盒以電纜終端盒為主，采用SMC 新型復(fù)合材料，按照電纜導(dǎo)通測(cè)試、電纜做頭、灌膠、電纜配線、芯線整理的施工順序完成安裝和配線施工。最后部分需要安裝應(yīng)答器，采取支架安裝方式，將應(yīng)答器安裝在工型軌間，安裝時(shí)保持平穩(wěn)[2]。

對(duì)于室內(nèi)設(shè)備的安裝與施工，首先為室內(nèi)設(shè)備間的配線與電纜引入施工。要求施工人員做好電纜引入口的封堵施工，以達(dá)到防火和防鼠要求，保證電纜排列整齊，在制定的位置盤好，引入電纜柜的時(shí)候不能存在任何硬彎和背扣情況。嚴(yán)禁將電纜外部的護(hù)套剝除，做好電纜去向標(biāo)識(shí)工作，保證室內(nèi)設(shè)備安裝合理，完成配線與電纜的引入施工，為后期各項(xiàng)設(shè)備的安裝奠定基礎(chǔ)。

3.2 既有應(yīng)答器更換

本項(xiàng)目中，信號(hào)工程施工有6 個(gè)有源應(yīng)答器更換既有無(wú)源應(yīng)答器，下軌行區(qū)時(shí)需佩戴安全帶，拆除既有應(yīng)答器后，安裝新的應(yīng)答器之前刷入默認(rèn)報(bào)文，安裝后對(duì)于接續(xù)盒位置需拆除尾纜線，安裝接續(xù)線，測(cè)試新裝有源應(yīng)答器紅燈報(bào)文。隨后拆除新線，恢復(fù)既有線，測(cè)試相應(yīng)既有有源應(yīng)答器的紅燈報(bào)文。對(duì)于無(wú)源應(yīng)答器更換成既有有源應(yīng)答器的部分，應(yīng)在有源應(yīng)答器安裝與調(diào)試工作完成后再更換，拆除尾纜之后需要安裝箱盒擋板，避免內(nèi)部進(jìn)入灰塵，防止內(nèi)部潮濕，最后安裝無(wú)源應(yīng)答器，刷入默認(rèn)報(bào)文即可。應(yīng)答器IBX0315 軌旁倒線5.10 安裝，應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文為新FB0379 報(bào)文，操作步驟如下：①?gòu)能壟噪娎|盒處斷開舊IBX0315 電纜→修改舊應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文為新FB0379 報(bào)文→讀取、驗(yàn)證新FB0379 報(bào)文正確。②安裝新IBX0315→未接線纜時(shí)驗(yàn)證報(bào)文為無(wú)效報(bào)文→將新應(yīng)答器電纜連接到軌旁電纜盒對(duì)應(yīng)端子上。③測(cè)量檢驗(yàn)并記錄新IBX0315的安裝高度。④測(cè)試、驗(yàn)證新IBX0315 紅燈報(bào)文的正確性。⑤倒切線纜斷新接舊，測(cè)試、驗(yàn)證舊IBX0315 紅燈報(bào)文的正確性。

3.3 信號(hào)系統(tǒng)工程施工

3.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

信號(hào)系統(tǒng)的具體構(gòu)成情況如下：①ATS 系統(tǒng)，這是列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，指的是中央行車指揮系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行集中監(jiān)控，同時(shí)可對(duì)列車進(jìn)路展開自動(dòng)設(shè)置，旨在提升鐵路運(yùn)營(yíng)管理水平，降低人員工作強(qiáng)度，提高服務(wù)水平與工作效率。②ATP 系統(tǒng)，這是列車行車安全保障設(shè)備，能夠?qū)α熊囘\(yùn)行過(guò)程中的超速情況做好安全防護(hù)，防止因人為誤操作而造成行車危險(xiǎn)。③聯(lián)鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)包含較多聯(lián)鎖設(shè)備，可保證正線道岔、信號(hào)機(jī)以及軌道區(qū)段間保持可靠的聯(lián)鎖關(guān)系，加強(qiáng)對(duì)列車信號(hào)系統(tǒng)的進(jìn)路控制，該系統(tǒng)屬于安全設(shè)備。④集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)全線路車站與軌旁設(shè)備、車載設(shè)備、通信設(shè)備展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解各部分設(shè)備的工作狀態(tài)與故障情況，針對(duì)故障問題進(jìn)行故障報(bào)警，保證信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，為信號(hào)系統(tǒng)的狀態(tài)修提供可靠條件。⑤DOS 系統(tǒng)，這是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，一般是指寬帶通信系統(tǒng)，其中包含三個(gè)列車控制系統(tǒng)，即列車中央控制室、軌旁系統(tǒng)與車載系統(tǒng)沿線地面設(shè)備數(shù)據(jù)交換。⑥培訓(xùn)系統(tǒng)，可用于對(duì)鐵路信號(hào)運(yùn)維人員進(jìn)行培訓(xùn)，使信號(hào)維護(hù)人員了解ATC 系統(tǒng)的主要功能，掌握設(shè)備性能和工作原理，做好故障識(shí)別與處理工作，確保列車磁懸浮系統(tǒng)的日常運(yùn)營(yíng)。⑦ATO 系統(tǒng)，即列車自動(dòng)駕駛功能系統(tǒng)。ATO 系統(tǒng)可以在ATS 監(jiān)控范圍的入口及各站停車區(qū)域進(jìn)行車—地通信，將列車的有關(guān)信息傳送至ATS 系統(tǒng)，以便于ATS 系統(tǒng)更好的對(duì)在線列車進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)可自動(dòng)完成對(duì)列車的啟動(dòng)、牽引、制動(dòng)的控制，便于以較高的速度進(jìn)行追蹤和折返作業(yè)，來(lái)確保達(dá)到旅行速度。此外，ATO 自動(dòng)駕駛時(shí)可以實(shí)現(xiàn)車站站臺(tái)定點(diǎn)停車控制、舒適度控制及節(jié)省能源控制。

3.3.2 接口技術(shù)

高鐵站和車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)接口處，應(yīng)按照站間聯(lián)系方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用以太網(wǎng)通信接口方式。車輛段采用全調(diào)車進(jìn)路，出段調(diào)車進(jìn)路可以以不同進(jìn)路終端的按鈕識(shí)別進(jìn)路性質(zhì)，在D1 為終端的進(jìn)路下進(jìn)行段內(nèi)調(diào)車進(jìn)路，X0153 終端進(jìn)路成為出段調(diào)車進(jìn)路后，需要做好迎面進(jìn)路找茬，與此同時(shí)需出發(fā)正線接車進(jìn)路。

信號(hào)和屏蔽門系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①信號(hào)處于點(diǎn)連式運(yùn)行級(jí)別時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)屏蔽門的開關(guān)進(jìn)行控制，同時(shí)依據(jù)屏蔽門工作狀態(tài)進(jìn)行列車進(jìn)出站運(yùn)行的有效控制。②屏蔽門輸出關(guān)閉狀態(tài)與鎖定狀態(tài)給信號(hào)，信號(hào)向屏蔽門輸出開門與關(guān)門的命令。但是在特殊狀態(tài)下，屏蔽門可以處于互鎖解除的工作狀態(tài)，即取消和信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系，以保證列車信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行。③信號(hào)和屏蔽門之間的系統(tǒng)接口采用了繼電電路的接口方式，信號(hào)系統(tǒng)需要負(fù)責(zé)設(shè)備室到屏蔽門之間接口線纜的連接與敷設(shè)，同時(shí)需要得到屏蔽門的有效配合。

信號(hào)與IBP 即綜合后備盤之間的接口設(shè)計(jì)，BAS系統(tǒng)在IBP 盤上需要為信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行提供緊急停車與恢復(fù)、計(jì)軸復(fù)位按鈕，采用硬線接口方式，分界點(diǎn)主要位于IBP 盤配線端子排。該接口設(shè)計(jì)下，信號(hào)系統(tǒng)需要負(fù)責(zé)信號(hào)設(shè)備室到IBP 盤接口線纜的鋪設(shè)與連接工作，同時(shí)需要得到IBP 系統(tǒng)的有效配合。

關(guān)于信號(hào)和道岔系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)，相應(yīng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)大致如下：①信號(hào)系統(tǒng)和道岔系統(tǒng)主要在繼電接口下實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔系統(tǒng)的轉(zhuǎn)轍控制，具有模式轉(zhuǎn)換功能，集中監(jiān)控與道岔系統(tǒng)采用RS485 的接口方式，主要負(fù)責(zé)對(duì)道岔系統(tǒng)的運(yùn)行故障信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。②道岔系統(tǒng)的控制模式主要有聯(lián)鎖集中控制、現(xiàn)地控制、強(qiáng)控制三種模式。③道岔接口電路的正常運(yùn)行需要滿足相應(yīng)技術(shù)條件：首先，道岔區(qū)段有車或者區(qū)段鎖閉時(shí)不能轉(zhuǎn)換；進(jìn)路處于鎖閉工作狀態(tài)時(shí)不能轉(zhuǎn)換；啟動(dòng)電路之后，如果因故障轉(zhuǎn)轍電機(jī)未動(dòng)，應(yīng)啟動(dòng)電路并停止工作，將其復(fù)原。其次，聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠進(jìn)行人工單操作道岔，使其回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換完成后，需要將電機(jī)電源切斷。最后，進(jìn)入現(xiàn)地控制模式之后，在沒有工作人員操作下，值班人員不能單方面撤銷該控制模式；強(qiáng)控模式無(wú)須經(jīng)過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)同意就能進(jìn)入現(xiàn)地操作工作狀態(tài)。

信號(hào)和供電PSCADA 系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)，控制中心內(nèi)，PSCADA 系統(tǒng)需要向信號(hào)系統(tǒng)提供接觸網(wǎng)分段供電信息，與此同時(shí)ATS 系統(tǒng)需要顯示接觸網(wǎng)的帶電狀態(tài)，采用以太網(wǎng)接口方式。信號(hào)系統(tǒng)在該處需要負(fù)責(zé)設(shè)備到PSCADA 系統(tǒng)接口線纜的連接與敷設(shè)工作。在控制中心內(nèi)，信號(hào)ATS 需要通過(guò)顯示屏接口工作站與OCC 背投顯示屏進(jìn)行接口[3]。

3.3.3 系統(tǒng)設(shè)備與材料

ATP 與車地?zé)o線通信系統(tǒng)的提供商為鐵科院。正線與車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)采取TYJL 安全冗余結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，配置集中監(jiān)控系統(tǒng)。ATS 系統(tǒng)采用CSRATS-1 系統(tǒng)，計(jì)軸系統(tǒng)采用RTJZ-2 型系統(tǒng)。信號(hào)智能電源屏采用PZG 系列產(chǎn)品，DCS 骨干網(wǎng)交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均為工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品，防雷分線柜按照信號(hào)要求進(jìn)行布置。車站內(nèi)控制電纜的信號(hào)為ZC-PTYA03（芯數(shù)）×1.0mm，骨干網(wǎng)與無(wú)線AP 光纜的信號(hào)為WDZBGYFTZA53-4B1 型。將電纜和光纜引入車站和設(shè)備室之后，干線位置的電纜需要使用低煙無(wú)鹵阻燃電纜。應(yīng)答器數(shù)據(jù)傳輸電纜WDZC-LEU-BSYL231*4*1.53，光纜ZC-GYFTA53-8B1。

3.3.4 施工技術(shù)要求

明確信號(hào)工程施工條件：要求工作環(huán)境溫度在-12～43℃范圍內(nèi)；相對(duì)濕度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%；海拔高度低于1000m，大氣壓力在66～108kPa 范圍內(nèi)。設(shè)備安裝在戶外，車站設(shè)備安裝時(shí)，需要明確以下施工技術(shù)要點(diǎn)：①信號(hào)系統(tǒng)施工之前應(yīng)核對(duì)預(yù)埋管、預(yù)留孔墻洞以及樓板孔洞數(shù)量，確定具體施工位置，按照信號(hào)電纜敷設(shè)要求明確施工規(guī)模，一部分管線孔洞需要依據(jù)信號(hào)管線的大致位置，在信號(hào)施工人員的指導(dǎo)下完成開孔。②信號(hào)設(shè)備室內(nèi)，設(shè)備機(jī)柜的安裝需使用熱鍍鋅角鋼材料制作的支架，使機(jī)柜固定牢固，采用膨脹錨栓將機(jī)柜支架固定在結(jié)構(gòu)樓板中，機(jī)柜與支架采取螺栓的連接方式，保證機(jī)柜可以牢固的固定在樓板上，且不會(huì)在外力的作用下發(fā)生傾倒。③設(shè)備室內(nèi)，要求電源配電箱的輸出端必須安裝電源防雷箱，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際位置確定配電箱，室內(nèi)線槽需要結(jié)合實(shí)際情況有效調(diào)整。④對(duì)于信號(hào)設(shè)備室的地板下和吊頂上走線位置，應(yīng)做好防護(hù)施工，使用熱鍍鋅鋼材料制作的電纜槽進(jìn)行有效防護(hù)。⑤車站設(shè)備區(qū)，走廊與站臺(tái)層的吊頂位置，信號(hào)電纜槽可以與通信電纜共用。部分電纜橋架可以由信號(hào)專業(yè)的施工人員鋪設(shè)，電纜橋架的位置應(yīng)根據(jù)車站管線圖設(shè)計(jì)情況來(lái)確定，防止與其他管線發(fā)生沖突，避免其他管線受到破壞。⑥吊頂上電纜槽采取吊桿與托臂支架的安裝方式，要求支撐間距處于1.5m 左右，在電纜槽的上方需要保持100mm 左右的凈空距離。⑦一部分信號(hào)電纜穿過(guò)通信設(shè)備室和車控室，施工時(shí)應(yīng)避免和其他管線發(fā)生沖突，緊急停車按鈕采用嵌入式安裝方式，將其安裝在與屏蔽門靠近的立柱處，發(fā)車指示器需要在站臺(tái)端口位置安裝，該位置同時(shí)會(huì)安裝通信監(jiān)視器，應(yīng)保持各項(xiàng)設(shè)備的協(xié)調(diào)安裝。

區(qū)間軌旁設(shè)備安裝時(shí)，要求信號(hào)設(shè)備和電纜光纜被安裝在疏散平臺(tái)處，本項(xiàng)目線路敷設(shè)采取右側(cè)行車制，為了方便設(shè)備的安裝與維護(hù)，信號(hào)機(jī)會(huì)布置在行車左側(cè)，信號(hào)機(jī)如果受到了安裝條件的限制，可布置在行車右側(cè)。信號(hào)設(shè)備室端，室外電纜屏蔽層應(yīng)當(dāng)和接地端子相連，應(yīng)答器電纜的屏蔽層需要做好室外接地處理。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，一部分電纜終端盒需要采取側(cè)面電纜引出形式，從而達(dá)到項(xiàng)目施工要求[4]。

施工期間，系統(tǒng)設(shè)備安裝不僅要按照施工圖紙的技術(shù)要求，還要嚴(yán)格依據(jù)《鐵路信號(hào)施工規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容，無(wú)論是施工安裝，還是材料選用，都要按照合同規(guī)定進(jìn)行信號(hào)設(shè)備的安裝施工，且不能對(duì)其他專業(yè)的線纜與設(shè)備造成損壞。施工期間，按照產(chǎn)品技術(shù)資料，信號(hào)系統(tǒng)軌旁設(shè)備的安裝要求信號(hào)設(shè)備間保持50mm的安全距離，設(shè)備采取錨栓的形式安裝在橋面與軌道梁上，先用鋼筋探測(cè)設(shè)備對(duì)鋼筋的所在位置進(jìn)行探測(cè)分析，要求固定錨栓避開橋梁鋼筋，防止對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，結(jié)合工程實(shí)際案例完成中低速磁懸浮列車信號(hào)系統(tǒng)的升級(jí)與改造，依據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成優(yōu)化接口技術(shù)，明確施工材料與設(shè)備安裝要點(diǎn)，在施工期間嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，保證施工質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)工程施工進(jìn)度的有效控制，從而推動(dòng)我國(guó)磁懸浮列車信號(hào)技術(shù)的發(fā)展。