市域（郊）鐵路部分弱電系統(tǒng)設(shè)計思路探討

張鵬雄，祝建成，張 波，3

（1．北京全路通信信號研究設(shè)計院集團有限公司，北京 100070;2．北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司，北京 100011；3．列車自主運行智能控制鐵路行業(yè)工程研究中心，北京 100070）

隨著國內(nèi)城市化建設(shè)的快速發(fā)展，都市圈建設(shè)呈現(xiàn)較快發(fā)展態(tài)勢，如何構(gòu)建以軌道交通為骨干，解決中心城至周邊主要城鎮(zhèn)間的1 h通勤圈需求，成為當(dāng)前亟待研究的重大課題。作為銜接國家高速鐵路網(wǎng)與城市軌道交通的紐帶，市域（郊）鐵路是干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通“四網(wǎng)”中非常重要的組成部分，是實現(xiàn)城市功能化模塊布局的重要支點。近年來，國家層面先后針對市域（郊）鐵路建設(shè)出臺一系列指導(dǎo)性文件，2020年12月國家鐵路局也正式出臺《市域（郊）鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10624-2020）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合目前國內(nèi)市域（郊）鐵路的快速發(fā)展，本文對市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)設(shè)計進行分析研究。

1 概述

市域（郊）鐵路服務(wù)對象主要是都市圈層內(nèi)部各功能區(qū)域間的通勤和商務(wù)人群，建設(shè)方式既有完全新建線路，也有利用既有鐵路資源改造線路。具有區(qū)間長、線路地面化、運行間隔短、行車密度大、候車時間短、部分路段存在與國鐵列車并網(wǎng)分時運行等特點，同時又具有與城市軌道交通貫通運行、零距離換乘等交通需求。

市域（郊）鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要參考國家鐵路局發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《市域（郊）鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB 10624-2020），中 國 城 市 軌 道 交 通 協(xié)會頒布團體標(biāo)準(zhǔn)《市域快軌交通技術(shù)規(guī)范》（T/CAMET 01001-2019），中 國 土 木 工 程 協(xié) 會 頒布團體標(biāo)準(zhǔn)《市域快速軌道交通設(shè)計規(guī)范》（T/CCES 2-2107），同時，北京市等地方城市也在研究相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，市域（郊）鐵路是未來軌道交通建設(shè)的重點之一，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)引起國家部門、行業(yè)協(xié)會、各地方政府的高度重視。做好市域（郊）鐵路的設(shè)計工作是設(shè)計單位面臨的重要課題。

本文重點針對市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)的設(shè)計提出一些思路。期望通過這些思路實現(xiàn)市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化，滿足城市建設(shè)市域（郊）鐵路的建設(shè)需求。

2 市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)的內(nèi)容

市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)的定義目前還沒有完整的標(biāo)準(zhǔn)進行支撐。城市軌道交通的弱電系統(tǒng)主要包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（含專用通信系統(tǒng)、政務(wù)通信系統(tǒng)、公安通信系統(tǒng)、民用通信系統(tǒng)等）、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)等。干線鐵路的弱電系統(tǒng)主要包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信息系統(tǒng)（含運輸信息系統(tǒng)、客票旅服系統(tǒng)、安檢系統(tǒng)等）、災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)等。

考慮到客運服務(wù)、運營保障的基本需求，市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)可以包含以下系統(tǒng)：

1）信號系統(tǒng)：保障列車正常運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)；

2）專用通信系統(tǒng)（主要包含有線傳輸系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、周界防護系統(tǒng)），保障各類信息正常傳輸?shù)南到y(tǒng)；

3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)：進行設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)；

4）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，對全線進行火災(zāi)預(yù)警的系統(tǒng)；

5）自動售檢票系統(tǒng)：進行客票銷售和檢票的系統(tǒng)。

上述弱電系統(tǒng)是保證市域（郊）鐵路正常運行較為重要的系統(tǒng)，在建設(shè)時可依據(jù)線路特點及當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)特殊規(guī)定予以拓展，比如，增加政務(wù)通信系統(tǒng)、公安通信系統(tǒng)、民用通信系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等其他弱電系統(tǒng)。經(jīng)過對上述系統(tǒng)設(shè)計要素進行分析，有助于厘清設(shè)計思路，形成弱電系統(tǒng)的設(shè)計方案。

目前，國內(nèi)部分市域（郊）鐵路線路在設(shè)計、建設(shè)時，弱電系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與干線鐵路的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，主要是滿足長途旅客運輸?shù)慕煌ㄐ枨?，在乘客服?wù)、交通銜接等方面與城市通勤客流的“快進快出”、“公交化出行”需求存在一些差異，在為乘客提供便捷服務(wù)方面存在不足。對市域（郊）鐵路的運行特點進行分析，建立一套適應(yīng)市域（郊）鐵路建設(shè)模式、滿足市域（郊）鐵路通勤客流需要的弱電系統(tǒng)設(shè)計方案、標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的?？紤]到設(shè)計方案、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容較多，本文僅對弱電系統(tǒng)部分設(shè)計要素作出分析。

3 設(shè)計思路分析

市域（郊）鐵路是城市軌道交通的一部分，主要提供城市通勤化旅客運輸服務(wù)，根據(jù)服務(wù)目標(biāo)的特點來考慮弱電系統(tǒng)的組成類型。根據(jù)市域（郊）鐵路的定位，一般為地面路基線路或高架線路，在個別區(qū)段會出現(xiàn)較為長大的地下區(qū)段或隧道。線路特點的復(fù)雜性決定市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)設(shè)計方案及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜度。從實踐探索來看，市域（郊）鐵路的弱電系統(tǒng)設(shè)計方案，采用以城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合干線鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，形成1套既有傳承，又有創(chuàng)新的繼創(chuàng)型設(shè)計方案。

3.1 信號系統(tǒng)

信號系統(tǒng)是保障列車運轉(zhuǎn)的核心系統(tǒng)。目前，市域（郊）鐵路工程的信號系統(tǒng)可采用中國列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）制式或城市軌道交通列車自動控制系統(tǒng)（ATC）制式。CTCS和ATC兩種制式的控制系統(tǒng)均可滿足市域（郊）鐵路自身的運行需求。

當(dāng)市域（郊）鐵路獨立運行、不與城市軌道交通或干線鐵路同網(wǎng)運行時，信號系統(tǒng)制式的選擇在技術(shù)上比較靈活，主要根據(jù)運營主體運營維護技術(shù)路線、銜接線路要求等。當(dāng)市域（郊）鐵路線路與城市軌道交通或干線鐵路網(wǎng)之一互聯(lián)互通、跨線運營時，市域（郊）鐵路信號系統(tǒng)主要應(yīng)與既有線路信號系統(tǒng)一樣或者依托信號系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的一致。

當(dāng)市域（郊）鐵路線路與城市軌道交通和干線鐵路網(wǎng)同時互聯(lián)互通、跨線運營時，信號系統(tǒng)制式的選擇就成為設(shè)計方案中技術(shù)難點。一般采用部分跨線運營的車輛安裝兩套不同的車載控制系統(tǒng)，根據(jù)不同區(qū)段的信號系統(tǒng)要求進行切換，以滿足列車運行控制的需要，來解決不同區(qū)段信號制式不同的問題。該方案在日本等國外軌道交通存在一些成功的案例，但該方案也面臨車輛內(nèi)空間不足、電源不足，信號車載設(shè)備不易安裝的難題。解決該問題的另一個思路是考慮構(gòu)建新一代軌道交通信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，以真正滿足市域（郊）鐵路與干線鐵路、城市軌道交通互聯(lián)互通、跨線運營的需求。不同制式信號系統(tǒng)的控制技術(shù)、控制算法應(yīng)實現(xiàn)融合，做到城市軌道交通信號系統(tǒng)中的線路控制單元（LC）與區(qū)域控制單元（ZC）等列控核心設(shè)備和干線鐵路中臨時限速服務(wù)器（TSRS）、列控中心（TCC）等列控核心設(shè)備的技術(shù)融合。融合后的系統(tǒng)應(yīng)成為新一代軌道交通信號系統(tǒng)的核心控制技術(shù)。新一代信號系統(tǒng)，將是保障未來市域（郊）鐵路正常運行的核心控制系統(tǒng)。

3.2 專用通信系統(tǒng)

專用通信系統(tǒng)中的無線系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)與信號系統(tǒng)密切相關(guān)。專用通信系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)與業(yè)務(wù)需求密切相關(guān)。干線鐵路建設(shè)中專用通信系統(tǒng)與城市軌道交通建設(shè)中的專用通信系統(tǒng)技術(shù)實質(zhì)差別不大。市域（郊）鐵路與城市軌道交通和干線鐵路網(wǎng)銜接時，專用通信系統(tǒng)需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音等各類信息的跨線傳遞，因此市域（郊）鐵路中專用通信系統(tǒng)中的各個系統(tǒng)建設(shè)時，可以在遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，重點做到標(biāo)準(zhǔn)一致，且與建設(shè)需求和運營需求相匹配。

3.3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)

城市軌道交通建設(shè)中，線路布局多位于地下，全線設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)、機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對全線車站、區(qū)間的電力設(shè)備、機電設(shè)備（通風(fēng)、照明、給排水等）進行統(tǒng)一監(jiān)控。電力監(jiān)控系統(tǒng)，機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過整合，形成一套基于C/S架構(gòu)的中心、車站、現(xiàn)場三級分布式監(jiān)控系統(tǒng)，即綜合監(jiān)控系統(tǒng)。近年來，伴隨全自動駕駛線路的建設(shè)，城市軌道交通中的電力設(shè)備、機電設(shè)備越來越要求與信號系統(tǒng)中的列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）進行聯(lián)動，因此綜合監(jiān)控系統(tǒng)又嘗試著整合ATS系統(tǒng)，構(gòu)建以行車指揮為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，即行車綜合自動化系統(tǒng)（TIAS）。

在干線鐵路中，全線設(shè)置電力遠動系統(tǒng)，負(fù)責(zé)監(jiān)控分布于全線的牽引、降壓變電所、開閉所、線路中的電力設(shè)備。目前在干線鐵路中，由于線路主要位于地面，不存在全線需要統(tǒng)一指揮的機電設(shè)備，因此未建設(shè)線路級的機電監(jiān)控系統(tǒng)。所以，干線鐵路中未形成綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

在市域（郊）鐵路中，長大地下區(qū)間不是主要建筑形式。如不考慮運維需求，全線統(tǒng)一的機電設(shè)備監(jiān)控可以弱化。為更好的統(tǒng)一調(diào)度，降低調(diào)度人員的勞動強度，市域（郊）鐵路全線可以設(shè)置綜合監(jiān)控系統(tǒng)，但綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)重點考慮ATS系統(tǒng)與電力遠動系統(tǒng)的整合與聯(lián)動，實現(xiàn)當(dāng)牽引電源故障時，供電系統(tǒng)能自動恢復(fù)或列車運輸系統(tǒng)自動屏蔽故障區(qū)段，自動進行預(yù)案處理。

3.4 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）在城市軌道交通中的中心、車站、車輛段、區(qū)間進行全面設(shè)置。FAS在干線鐵路中設(shè)置較為簡便，并有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)約束。在市域（郊）鐵路建設(shè)中，F(xiàn)AS的個別設(shè)計方案在選擇執(zhí)行規(guī)范時存在一些值得探討的問題。如根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的國標(biāo)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》2013版4.1.4條規(guī)定，消防水泵應(yīng)在消防控制室設(shè)置手動直接控制裝置。根據(jù)此項強制性條款要求，區(qū)間無人值守建筑單體內(nèi)的消防水泵應(yīng)在車站控制室設(shè)置手動直控裝置。市域（郊）鐵路區(qū)間長，區(qū)間單體多，若按上述規(guī)范執(zhí)行，不僅施工難、運營維護更難，在實際工作中控制效果也不理想。

市域（郊）鐵路建設(shè)的FAS需要有效參考城市軌道交通與干線鐵路雙方面的建設(shè)經(jīng)驗，根據(jù)系統(tǒng)方案的合理性、可行性和高效率，以及線路設(shè)置的特點和設(shè)備維修維護要求，來選擇具體設(shè)計實施方案，特別是針對區(qū)間無人值守設(shè)備站點，要強化本地聯(lián)動，弱化遠程操控，提高FAS自身的可靠性，降低運營風(fēng)險。

3.5 自動售檢票系統(tǒng)

市域（郊）鐵路作為城市主要通勤主干線時，是城市軌道交通線路中的組成部分，該線路應(yīng)納入城市軌道交通票務(wù)清分系統(tǒng)中，使用城市一卡通等票種，滿足“快進快出、公交化出行”需求，保障城市通勤線路在早晚高峰時段提供通勤交通運輸要求，保障乘客能夠在市域（郊）鐵路運輸服務(wù)中享受與城市軌道交通的同等服務(wù)，保障乘客在市域（郊）鐵路與城市軌道交通換乘中的便捷性。

利用干線鐵路既有資源的市域（郊）鐵路線路，原則上采用國鐵標(biāo)準(zhǔn)的客票系統(tǒng)和城市軌道交通票務(wù)系統(tǒng)雙模式，這樣可以滿足乘客的多種票種使用需求，使用城市軌道交通票務(wù)系統(tǒng)的部分乘客可以享受城市一卡通的便利性，減少乘客在市域（郊）鐵路與城市軌道交通的換乘不便性。

解決雙系統(tǒng)模式，可供選擇兩種方案，一種是在既有國鐵車站內(nèi)建立單獨的市域（郊）鐵路付費通道，此方案對車站需要進行較大改造；另一種方案是借鑒城市公交移動檢票的經(jīng)驗，市域（郊）鐵路利用站臺空間或車內(nèi)空間實施移動檢票，此方案更易實現(xiàn)，但需要較多的工作人員。

4 總結(jié)

市域（郊）鐵路中弱電系統(tǒng)的建設(shè)是其建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。本文通過對市域（郊）鐵路幾個核心弱電系統(tǒng)設(shè)計要素的探討，希望形成一個較為完整的設(shè)計思路支撐市域（郊）鐵路弱電系統(tǒng)的建設(shè)。較好的弱電系統(tǒng)的建設(shè)將有力支撐市域（郊）鐵路與干線鐵路的銜接，將更好的為城市疏解人口，更好的為城市居民“快進快出、公交化出行”而服務(wù)。