北京地铁亦庄线CBTC示范工程的实施

2011-06-19牛英明黄友能智国盛

都市快轨交通 2011年4期

牛英明黄友能智国盛张扬

(北京交控科技有限公司北京 100070)

1 研究背景

基于通信的列车控制系统(CBTC)是一种采用先进的通信、计算机技术，可连续控制和监测列车运行。它采用无线数据传输实现地面控制系统和列车信息的双向传输，是现代轨道交通的发展方向，是20世纪末期运输和通信技术高度结合的产物，是提高运输效率、保证行车安全的重要手段。

自2004年以来，国内新建和改扩建的轨道交通信号控制系统基本都采用了CBTC系统，但信号控制系统的提供方都是国外信号系统供货商，相应的核心技术也都掌握在国外供货商手里，给国内的业主在项目实施、过程控制以及质保期间的工作带来很大的挑战，急切呼唤有国内自主知识产权的信号系统供货商来满足各地快速发展的CBTC系统建设需求。

历经十几年的核心技术研发，特别是亦庄示范工程的实施，北京交控科技有限公司采用核心技术研发与实际工程并进的方式，成功研发并实施了一套符合国际最高安全等级——SIL4国际标准的CBTC信号系统，解决了长期困扰国内引进这项技术与装备的瓶颈问题，创造了2010年12月30日亦庄线全功能开通CBTC国内信号系统的建设奇迹，使中国一举成为继德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大阿尔卡特后第4个成功掌握轨道交通信号系统CBTC核心技术并顺利应用于实际工程的国家。

2 亦庄线信号系统的工期计划

北京轨道交通亦庄线信号系统示范工程自合同签订到开通运营，前后历时18个月，其中主要节点见表1。

表1 亦庄线信号系统的工期计划

从表1的工期节点可以看出，整个亦庄示范工程项目节点计划以天为单位，环环相扣，对亦庄示范工程的开通制订了明确的工期节点目标，为了保质保量按期完成各项工作，主要从以下几个方面展开具体工作。

3 亦庄线信号系统的实施过程

3.1 系统设计

在亦庄示范工程的前期，研发人员就需求情况同用户进行了深入交流，并进行了充分的系统设计工作，这期间形成并优化了多条设计原则:

1)实现了不同控制功能的标准化模块配置，系统设备接口标准化、模块化，便于设备间的兼容扩容以及线路延伸。

2)亦庄示范工程信号主系统是移动闭塞，为了增加系统的可用性，同时还配备了点式系统。在两种控制等级的切换过程中，主体信号显示可自动转换，并提出了在转换过程中保证信号显示的连续性、唯一性、准确性标准。

3)结合以往的经验教训，细化了作业流程，并在作业时间后进行了能力分析。通过对亦庄线的运行能力进行理论分析，组织运营专家进行了讨论，调整了测试方案及参数。经过现场能力测试，亦庄示范工程CBTC系统完全能够满足2 min追踪间隔的能力。

4)通过在站内布置无线设备，实现了点式下的屏蔽门联动。

5)为提高运行能力，在CBTC模式下实现了亦庄火车站站后无人自动折返，司机可以从车内或站台两种方式到达另一端驾驶室。在宋家庄站，实现了站前开门折返，列车在进站停车后，先自动打开下车侧车门，一段时间后，再自动打开上车侧车门，司机按下折返换端按钮并完成折返流程。保证了司机在折返过程中车门打开不影响乘降作业。

6)在车辆段试车线长度有限的条件下，创新地实现了完整的试车功能。包括点式、CBTC两种级别的自动转换、两端的站前折返、站后折返、无人折返、出入段、校轮、屏蔽门联动等功能。

3.2 安装与调试

亦庄示范工程的现场安装与调试阶段历时8个月，经历了室内轨旁设备安装、联锁调试开通、分区域动车调试，信号系统现场调试阶段，共投入人力137人、累计投入约6 000人/天、调试代码分析量近千万条。

地面段波导管在既有线由于热胀冷缩会引起一定的位移，因此在工程设计时应优化设计，以抵消由于热胀冷缩造成的位移。

为了保证应答器安装位置的精准性及线路数据的高精度、高准确性，示范工程使用专业测量仪器做了高质量、反复多次的数据定测。同时，投入人力、物力反复多次地进行CI-LEU-应答器数据一致性的测试，保证了动车调试之前数据的一致性。

车载系统在整个工程调试过程中主要有安装督导、静态调试和动态调试等工作，分别在客车厂和车辆段进行了大量的督导和调试工作，确保列车上线后无问题，可以与地面系统进行充分联调。

3.3 测试工作

通过对CBTC系统需求的研究，结合CTCS3的测试用例生成技术和以往信号系统的经验，编写了一套完整的CBTC系统集成测试用例和系统确认测试用例;结合CBTC科研项目一期和二期以及北京地铁1号线52、53站的通信专项测试的试验经验，编制了DCS无线静态测试和动态大纲;结合用户、监理、设计等各方面专家的经验，编制了一套动车调试大纲;根据实际的工程设计图纸、联锁表、系统技术规格书，编制了与之对应的测试表格。

依据“最小系统”架构原则搭建的室内测试平台，实现灵活的虚实互换和虚实互控，完成设计、研发、工程实施、系统升级等不同阶段的系统特定功能及全功能验证，大大降低了每个阶段的风险。所有应用程序和数据发布，到现场前严格按照流程完成室内测试，大大提高了现场测试的安全性、高效性。

在紧张的调试测试间隙，研发人员主动联系了部队单位，对无线系统进行了安全测试，确保CBTC系统在开放应用环境下的安全、可靠、可用。

3.4 安全管理

为了保证轨道交通系统的运行安全性，亦庄示范工程必须在其投入运行之前进行独立第三方安全认证，只有取得安全授权部门的验收审批，才能投入运行使用。参照国外发展成熟的轨道交通系统的标准和认证体系，国内也在逐步发展适合本国开发和运行实际情况的轨道交通安全认证体系框架，从而保证国内线路的运行安全。然而，系统的安全认证并不是一味强调绝对的安全，更为重要的是把安全意识和新理念体现在系统设计开发全过程中。系统安全见证和测试及认证见表2、表3。