市域鐵路信號系統分段開通及全線貫通設計

鄭儆醒

【摘要】? ? 文章結合溫州市域鐵路S1線一期工程信號系統分段開通的工程建設實踐，遵循最小化修改原方案以及便于全線貫通接入的原則，闡述了信號系統首通段開通、次通段調試、全線貫通接入方案設計的關鍵內容。重點分析了DCS網絡割接和聯鎖、ATS、ATP等子系統軟硬件配置調整的實施策略，并簡要說明方案實施過程中的風險及主要的安全防護限制條件。

【關鍵詞】? ? 市域鐵路? ? 信號系統? ? 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的蓬勃發展，許多城市規劃了市域鐵路建設。市域鐵路線路具有線路長、平均站間距大等特點，建設過程中若需要分段開通，信號系統的開通方案及接入設計是必須解決的關鍵問題。除設備的物理接入外，貫通設計方案還應考慮網絡割接、軟件升級、電子地圖數據統一等系統功能融合的相關要素，最終使次通段與首通段成為一個整體投入運營。本文以溫州市域鐵路S1線一期工程項目建設實踐為例，對市域鐵路分段開通及全線貫通設計方案進行初步研究和探析。

二、項目概況

溫州市域鐵路S1線作為國家示范工程，是構建未來溫州大都市核心區兩大中心——中心城和甌江口新城的快速聯系通道，承擔都市區范圍內東西向組團間快速交通聯系，串聯甌海中心區、中心城區、龍灣中心與永強機場和靈昆半島，并服務溫州南高鐵站、永強機場。溫州S1線一期工程線路全長53.507km，全線近期設置車站21座，其中地下站3座、高架站14座、地面站2座，預留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日全線開通初期運營。

三、總體方案設計概述

根據運營要求，首通段需配置完整的ATC系統功能，因而需選取功能完備或易于改造的折返站。系統貫通方案主要包括次通段信號系統中ATS、聯鎖和ATP系統設備（如：ZC/CC）的軟件版本升級以及DCS、ATS、聯鎖系統的接入。要求在不影響既有線運營的前提下，全線貫通作業有序、可控、平穩地實施。

以溫州市域鐵路S1線為例，東段的調試分為東段單獨調試、東西段接入調試兩個階段。東段單獨調試期間，需利用既有交換機構建DCS臨時網絡，完成東段聯鎖系統的現場調試。在靈昆站（東段集中站）搭建臨時OCC（設置服務器、調度員工作站等設備），構建東段獨立ATS子系統，進行東段ATS及ATP相關功能測試。東段接入西段的接口調試工作須在西段運營結束后進行，為了實現接入測試，需將東段信號系統網絡作為下掛節點臨時接入西段DCS骨干網，使用控制中心的服務器進行測試。接入測試時每天倒切軌旁相關系統服務器以免影響既有線運營。

四、信號系統分段開通及貫通設計

4.1西段開通方案

4.1.1 DCS子系統

原DCS設計方案：全線共4個骨干網絡節點，分別位于高鐵站、三垟濕地站、靈昆站及控制中心。其余聯鎖區及車輛基地網絡接入以上集中站的DCS骨干交換機，具體如圖1所示。

西段開通設計方案：有線網絡部分，由于靈昆站不具備施工條件，靈昆站無法接入到環網中，因而需敷設光纜將控制中心、高鐵站和三垟濕地站骨干環網打通，支持西段運營，如圖2所示;無線網絡部分，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聯鎖子系統

分段開通聯鎖系統設計方案的關鍵點在于分界車站及區間的軟硬件配置修改。根據項目情況，溫州S1線奧體中心站聯鎖的設計可能存在兩種方式：按照原平面圖奧體中心站作為中間站進行設計或按照不滿足原平面圖設計分界的方案進行設計?？紤]到西段開通時，列車需要憑X1507-X1508的進路進行站前折返，X1507-X1508的保護區段原系統設計為T1520（998.24m），如果計軸不滿足安裝條件時，會存在以下問題：1）軟件需要按照計軸能夠安裝位置進行修改，需要額外設計一版聯鎖、ATS、ATP軟件;2）如果安裝條件的原因導致T1520不滿足150m，即使額外增加一版軟件還會導致列車無法以ATP模式進行折返;3）多版軟件的設計、調試工作量都會增加，影響工期;4）奧體中心聯鎖區未安裝的設備，如果在西段運營后進行安裝，會對運營設備產生影響，風險高;5）東段調試接入時復雜，在貫通前一天的夜間硬件、軟件需同時進行接入，風險高;6）多版本的軟件維護存在風險。所以，為了實現東段順利接入，同時基于最小化修改原設計的原則，奧體中心站仍按照原平面圖作為中間站進行設計。另外，西段開通時，奧體中心站聯鎖區劃分分界范圍內的設備均需完成安裝。嚴禁西段運營期間進行奧體中心與機場聯鎖區分界處的施工，以免影響西段運營。

4.1.3 ATS子系統

西段開通設計方案中，需增加西段桐嶺站至奧體站的相關運營環路配置。同時需考慮以下因素：數據配置中增加東段DID及測試;東段調試時需要搭建臨時控制中心以滿足調試需要;增加東、西段接入測試，包含外部接口測試。

4.1.4 ATP子系統

原設計方案中CC/ZC/FRONTAM，均按照全線的數據庫進行配置設計。分段開通設計修改包括：1）CC方案修改：西段運營時，仍采用全線的線路數據庫配置（東段未安裝勘測的數據按照設計數據制作），但在東西段的交接區加入限制條件的配置（如T1519，T1520設計車檔），以支持西段運營。2）ZC/FRONTAM方案修改：西段運營時，設備位置保持運營時一致，采用和CC相同的數據庫以支持西段運營。增加數據庫制作（加入限制條件的運營線路數據庫制作、東段調試數據庫制作、東西段貫通調試數據庫制作），以及各個版本的ZC/FRONTAM/CC軟件生成、驗證與確認、和RAMS等工作。

4.2東段調試方案

4.2.1 DCS子系統

東段各車站DCS交換機接入到靈昆站骨干交換機，組成東段信號系統調試有線網絡。將各車站AS連接至所屬BS，各軌旁AP連接至所屬AS，完成有線網部分的配置調試，進行東段項目有線網絡和無線網絡調試。從靈昆站敷設四根4芯光纜至三垟濕地站ODF，用于后期東段項目接入已運營西段項目骨干網絡割接。

由于東段工程DCS割接無法一次成型，需設計一個臨時方案以滿足接口調試需求，臨時方案如圖3所示：在接口調試階段，對西段工程的DCS環網不做修改，將位于靈昆站的A＼B網骨干交換機作為一個下掛節點分別臨時接入三垟濕地站的A＼B網骨干交換機。

此臨時方案DCS網絡只需配置一次，東段項目設備是否斷電不影響西段項目網絡的運行，調試時設備加電即可，無需每次調試前后再做網絡相關的割接工作;待接口調試項目整體完成后，視現場條件完成永久性割接。

4.2.2聯鎖子系統

利用東段的獨立網絡，進行東段各集中站的聯鎖測試。東段的聯鎖系統測試完成后，在西段的非運營時間，將東西段的網絡連通，進行奧體中心站聯鎖區與東段機場站聯鎖區的接口測試。并根據聯鎖軌旁現場調試大綱進行具體測試內容。

4.2.3 ATS子系統

東段接入西段前，根據在靈昆站搭建的臨時OCC進行東段ATS相關功能測試;利用西段非運營時間，關閉臨時控制中心設備，將東段DCS有線網絡臨時接入西段網絡，在正式的控制中心進行ATS軟件同時監控東段和西段的相關功能測試;東段聯鎖級接入西段工程后，開展東段和西段的ATS、ATP相關功能調試。

4.2.4 ATP子系統

東段接入西段前，在靈昆站搭建臨時ZC/FRONTAM，東段臨時ZC/FRONTAM采用加入限制條件的全線線路數（東段測試時采用的全線線路數據，根據東段安裝，定勘測情況及時新數據及軟件，西段已經運營的數據保持不變）。根據ERATO測試大綱進行東段單獨的相關功能測試。東段單獨的相關功能測試完成后，進行西段與東段的接入測試。

接入測試需具備前提條件，包括：關閉臨時ZC、FRONTAM、臨時控制中心設備;東段與西段網絡連通;打開東段聯鎖設備、更新西段ATS系統軟件;調試列車的車載軟件更新為支持全線貫通的車載軟件、數據;西段的ZC、FRONTAM更新為支持全線貫通的軟件、數據。完成東段單獨調試時，為避免影響西段運營而無法測試的內容。各個子系統完成調試后，在西段非運營時間，完成全線集成測試。

4.3東段接入方案

東段聯鎖、ATS、DCS網絡與西段的相關接口調試、全線的系統級集成測試完成后可開展東段接入工作。

為了確保東西段全系統的割接，需要關閉東段臨時控制中心設備、聯鎖設備、測試用ZC、FRONTAM設備，在非運營時間開展割接演練。演練完成并確認測試通過后，根據項目總體進度安排，在非運營時間進行正式的網絡割接。割接后DCS網絡不再進行恢復，臨時控制中心、聯鎖、測試用的ZC設備等仍保持關閉狀態而進入次日運營。東西段DCS系統網絡對接時，應將東西段2個獨立的DCS網絡割接形成一個統一的RPR骨干環網。

以A網為例：首先需要打開西段工程的骨干環網。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，西段的環網斷開，形成總線形網絡，但根據RPR的自愈原理，此時網絡業務仍能保持正常工作。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網骨干網絡。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行跳接，連通靈昆站和控制中心的A網骨干網絡，形成一個新的環路，割接過程如下圖所示：

網絡割接完成后進行聯鎖、ATS、ATP系統的接入。主要工作包括開啟東段各聯鎖區設備。更新西段聯鎖軟件、ATS系統軟件，更新西段軌旁ZC、FRONTAM數據、軟件，對所有列車車載設備軟件進行升級。待軌旁升級確認完畢后，CC升級并確認完畢的列車由OCC與DCC互相確認，組織其上線進行動車驗證，全部列車使用ATO模式。動車過程中由司機確認并回復列車運行狀態，包括：IATO模式、TOD自檢信息、下一站與目的地顯示正常、對標準確、聯動開關門、有無EB等異常信息。動車驗證策略如下：首兩列車進行桐嶺-甌采大交路跑圈，1人跟首車確認運行狀態并記錄MCT;第3列車進行桐嶺-奧體中心交路跑圈，1人跟車確認運行狀態并記錄MCT;后續列車進行桐嶺-高鐵站小交路跑圈，由司機確認列車運行狀態。

五、安全防護限制條件

1.西段開通運營時，在奧體-永中區間設置臨時隔離門，防止東段施工人員誤入運營區段。

2.在西段開通運營時禁止辦理以下進路：

S1502-S1506進路;X1508-X1607進路;X1510-X1504進路;X1504-X1601進路;S1512-S1517進路。

3.在西段開通運營時，采取設置S1502、X1508、X1510、X1504和S1512信號機封鎖的方式，防止運營人員誤操作。

4.在運營時間，禁止列車采用信號模式進入非運營區域。

5.在東段DCS網絡與西段DCS網絡割接完成后，禁止東段臨時OCC相關信號設備上電。

六、結束語

對于市域鐵路分段開通及全線貫通的信號系統方案設計，關鍵是制定合適的策略，使所有相關施工和調試在不影響首通段運營的前提下完成。同時考慮測試，升級的投入成本、技術復雜程度，貫通接入作業時升級、驗證工作的時間效率、可行性等因素，通過設定安全防護限制條件，確保運營平穩、高效。

參? 考? 文? 獻

[1] GB 50157-2013城市軌道交通設計規范[S].2013.

[2]錢濤.青島地鐵3號線分段開通的風險分析與研究[J].廣東交通職業技術學院學報， 2015 （4） .

[3]童偉.地鐵信號系統分段開通方案設計[J].鐵路通信信號工程技術，2016，13（2）：80-84.