信号新技术在武汉地铁2号线的工程应用

梁九彪 朱东飞

(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉 430063;2.武汉地铁集团有限公司 武汉 430030)

信号新技术在武汉地铁2号线的工程应用

梁九彪1朱东飞2

(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉 430063;2.武汉地铁集团有限公司 武汉 430030)

介绍武汉地铁2号线信号系统在设计过程中采用的多项信号新技术，包括自动化停车场、光线路自动切换保护系统、站间联锁条件复示、应答器设置疏散平台、信号系统与防淹门接口、设置应急调度指挥中心等，其中一些技术在地铁信号系统中首次应用。通过分析其技术应用特点，希望能对其他地铁信号系统的工程应用提供借鉴。

武汉地铁2号线;信号系统方案;新技术;工程应用

武汉地铁2号线一期工程线路北起汉口常青花园北端的金银潭站，穿越长江隧道，南至光谷广场站，线路全长约27.73 km，均为地下线路;正线车站21座，设置常青花园车辆段1座，在中山北路设停车场1座，在常青车辆段设综合维修中心、培训中心。2号线的控制中心设置在硚口路，与既有武汉轨道交通1号线共用控制中心，初期配置列车30列。

信号系统满足初、近期6辆编组、远期预留8辆编组的要求，初期行车间隔16对/h，近期行车间隔24对/h，远期行车间隔30对/h，正线设计行车间隔不大于90 s，折返站的折返能力和车辆段、停车场的出入段能力应与正线行车间隔相适应。

武汉地铁2号线一期工程于2012年底正式通车试运营。

1 信号系统方案

武汉地铁2号线一期工程信号系统采用功能完备、技术先进的基于无线通信的列车自动控制(ATC)系统，正线信号系统采用CASCO/ALSTOM公司的Urbalis888移动闭塞ATC系统。CBTC系统由列车自动监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)、列车自动运行子系统(ATO)、计算机联锁子系统(CBI)、数据传输子系统(DCS)和维护支持子系统(MSS)组成［1］。武汉地铁2号线的信号系统结构见图1。

2号线共设置7个设备集中站，分别为金银潭站、长港路站、中山公园站、积玉桥站、小龟山站、广埠屯站、光谷广场站。2号线的信号系统共设置3套区域控制器(ZC)，其中正线设置2套ZC，分别位于金色雅园站和小龟山站，试车线设置1套ZC。全线设置1套线路控制器(LC)和1套数据库存储单元(DSU)，均设于小龟山站。7个正线设备集中站、中山北路停车场、常青花园车辆段及试车线各配置1套计算机联锁设备(CBI)。

2 信号新技术应用

2号线作为武汉第一条地铁线路，为使武汉地铁信号系统有一个高水平的技术起点，结合2号线跨越长江的线路特点，同时满足运营维护要求，增强系统的可靠性，基于人性化设计理念，信号系统采用多项实用新技术，解决工程难点，在满足运营需求前提下，为乘客提供更好的服务。

2.1 采用自动化停车场

武汉地铁2号线在中山北路设置停车场，是全地下停车场。为提高列车运行效率，加快列车出入停车场能力，提升信号自动化水平，解决地面信号因结构立柱的遮挡而影响信号显示距离的问题，中山北路停车场采用自动化方式，停车场信号设备纳入正线ATC系统，采用基于通信的移动闭塞信号系统设备(CBTC)，信号设备配置与正线集中站相同的设备，在停车场内能够实现与正线一致的ATO驾驶模式运行、自动按照计划运行图运行［2］，设计的自动化停车场目前处于国内先进水平。

图1 信号系统结构

在中山北路停车场，调度人员通过停车场现地操作工作站建立出入库计划。根据出库计划，在司机操作的协助下，ATS子系统的时刻表触发列车，启动车载设备，在库内停车线上完成列车识别，系统根据列车识别号自动触发该车的出场进路，并对列车进路进行防护，列车以ATO驾驶方式从中山北路停车场进入正线运营［3］。

列车完成正线服务后，根据入库计划以ATO驾驶方式从正线进入停车场，并进入指定的停车线停车，依据ATS子系统向列车车载设备发送的“休眠”命令，列车接收到命令后在司机协助下进入“休眠”状态。

采用自动化停车场具有以下优点:

1)停车场设有ATP/ATO设备，便于监控列车运行、缩短列车出入正线的准备和转换时间，提高列车运行效率;

2)对地面信号瞭望条件无特殊要求，解决了地下停车场立柱遮挡信号的显示问题，以车载信号为主，信号对支撑地面建筑的立柱要求较低，便于地面商业开发;

3)减少了停车场联锁与正线不同供货商联锁设备间的继电接口，提高了列车的管理效率;

4)在库内停车线上完成列车识别和列车投入正线运行的功能，无需在出车场和正线间设置转换轨，实现驾驶模式的自动转换;

5)正线和车场间为系统内部接口，简化了不同供货商设备间的复杂接口方式;

6)自动化停车场的功能完备，预留车辆编组改造工程对既有运营影响较小。

2.2 采用光线路自动切换保护系统

在基于通信的移动闭塞CBTC信号系统中，信号系统的数据传输子系统(DCS)尤为重要。为解决数据传输子系统(DCS)传输通道——光纤线路故障率高的难题，提高数据传输系统的可靠性，武汉地铁2号线的数据传输系统的物理保护机制采用了光线路自动切换保护系统(OLP)［4］，用于光纤连接保护，从而提高了信号数据传输的可靠性。当工作线路的光纤损耗增大导致通信质量下降或工作线路的光纤发生中断时，用恢复机制作为第二道防线来对付网络范围的故障和失效，系统能够自动实时地将光通信传输系统从工作光纤切换至备用光纤，实现光缆线路的同步切换保护，恢复通信畅通，达到增强通信网络可靠性的目的［5］。此项技术在国内地铁信号系统中首次使用。

OLP光线路自动切换保护系统具有自动切换保护、光纤质量实时监测、主备路由应急调度功能，其原理见图2。

数据传输系统集中站间传输通道同时提供主备两根光缆连至OLP，分别敷设在线路的上、下行线。这两条主备光缆实现室外光缆传输的完全冗余，OLP将对主用接收到的光信号进行实时的光功率监控，备用则用OLP内部的光模块以向外发射红外线的方式进行监控。当检测到主用的光纤损耗增大或发生阻断时，OLP将在其内部进行切换［6］，将骨干网络传输切换到备用光缆上，切换时间在50 ms以内。在切换时间小于骨干网SDH传输设备检测到光路损坏并切换到复用保护环所用时间的情况下，将保证骨干网SDH持续以环网模式传输［7］。

图2 光线路自动切换保护系统原理

2.3 站间联锁条件复示

为保证信号系统在后备联锁模式下的运行可靠，避免数据传输系统(DCS)故障造成信号系统的彻底瘫痪，联锁设备在DCS设备正常的情况下，通过DCS设备传输信息，当DCS设备信息传输中断时，联锁设备通过站间硬线条件的继电接点复示，传输列车信号继电器 LXJ、轨道继电器 GJ、照查继电器ZCJ、紧急停车按钮继电器 ESPJ等的信息［8］，完成正常的站间联锁功能，从而起到保证列车正常运行的作用。

2.4 应答器设置疏散平台

图3 应答器设置疏散平台

信号系统的应答器安装在两轨间的排水沟上方，区间排水沟在紧急情况下作为乘客的疏散通道。为保证乘客的安全疏散，避免被应答器羁绊摔倒，在应答器上设置用玻璃钢制作的疏散平台安装罩;疏散平台安装罩按台阶式设计，便于乘客在疏散时以走台阶方式通过而不是直接跨过，起到保证紧急情况下安全疏散乘客的作用。应答器设置的疏散平台见图3。此项保护措施首次在地铁上应用，虽然列车开通初期可能对列车运行没有影响，但随着列车运营年限的增加，地铁环境对疏散平台产生腐蚀及振动，疏散平台将会逐渐松动甚至脱落，威胁列车运行安全，因此应答器疏散平台必须安装牢固，同时要求运营维护人员加强巡检，经常检查应答器疏散平台的牢固性，及时紧固安装螺丝，严防疏散平台松动、脱落。

2.5 信号系统与防淹门接口

武汉地铁2号线的线路下穿长江，如果下穿长江主航道的地铁2号线区间隧道因突发事件破裂，长江水就会倒灌进入地铁隧道和车站，进而造成威胁汉口、武昌的水灾。为避免事故情况下灾害范围的扩大，根据2号线的车站设置，在长江两岸的江汉路站、积玉桥站的上下行线分别设置各2处、共4扇下落式防淹门。

为实现信号系统对防淹门的监控，保证行车安全，武汉地铁2号线联锁系统与防淹门系统进行接口，通过继电接口方式实现。联锁系统通过采集继电器接点，实现防淹门请求关闭按钮信息、防淹门状态信息的接收;并通过安全型继电器，输出同意防淹门关门的请求信息［9］。

信号联锁系统通过安全采集板，采集防淹门状态继电器的接点，以判断当前防淹门的状态。

如果未采集到防淹门的开启状态，则防淹门防护区域内的信号机及防淹门的防护信号机就不允许开放。

当防淹门的操作员需要关闭防淹门时，按下相应的防淹门请求关闭按钮;在联锁系统采集到请求关闭按钮继电器的接点状态后，经检查确认过江隧道内无车后，关闭相应的防淹门防护信号机以及防淹门防护区域内的所有信号机，并输出允许关门的继电器信息;在防淹门系统采集到允许关门的继电器接点后，可以实施关门操作［10］。

联锁系统收到防淹门请求关闭的信息后，如果防淹门的接近区域内有车占用，在联锁模式下经过判断，列车出清防淹门的防护区段，经检查过江隧道内无车后向防淹门控制台发送同意关闭防淹门的信息，输出允许关门的继电器信息;在CBTC模式下，如果收到所有接近列车的停稳信息，经检查过江隧道内无车后，向防淹门发送同意关闭防淹门的信息，输出允许关门的继电器信息。防淹门系统采集到该允许关门的继电器接点后，就可以实施关门操作。

2.6 设置应急调度指挥中心

为保证设在硚口路主控制中心的信号设备在故障情况下能正常运营，或保证穿越长江段的地铁线路因故中断时长江以南线路的有序行车调度，在长江以南的小龟山站设置有应急调度指挥中心设备，其行车调度控制功能与长江以北硚口路主控制中心一致，能够实现信号系统的所有监控功能，并能满足运营指挥使用的需要。当硚口路主控制中心信号设备故障或穿越长江段地铁线路因故中断需要应急控制时，设置在小龟山站的信号应急调度指挥设备可以继续指导列车运行。

在小龟山站信号设备室增设ATS数据服务器、应用服务器、磁盘阵列、网关计算机等冗余配置设备，在应急控制室设置行车调度工作站、打印机等设备，完成上述状况下的应急调度指挥功能。

3 结语

武汉地铁2号线一期工程信号系统采用新技术，经运营开通近一年的现场验证，表明应用良好，达到了设计的目的和预期的效果，对提高运营效率和信号系统的可靠性、可用性作用明显，乘客疏散通道体现了人性化设计。因此，希望2号线信号系统的新技术对其他工程的推广应用具有很好的借鉴意义。

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Application of New Technologies of Signaling in Wuhan Metro Line 2

Liang Jiubiao1Zhu Dongfei2
(1.China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan 430063;2.Wuhan Metro Group Co.，Ltd.，Wuhan 430030)

Abstract:Many new technologies were adopted in designing signaling system of Wuhan Metro Line 2, including automated depot, optical line auto switch protection system, inter station interlocking condition repeater, the transponder setting of evacuation platform, signal system and flood gate interface,emergency dispatch control center and so on. Some technologies were applied for the first time in metro signaling system. Authors analyzed technical characteristics of these applied technology and expected to offer references for other metro signaling projects.

Key words:new technology; signaling system; metro;engineering application

U231.7

A

1672－6073(2014)03－0112－04

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.03.027

收稿日期:2013－09－05

2014－01－18

作者简介:梁九彪，男，大学本科，高级工程师，从事轨道交通信号研究设计工作，ljb611@126.com

(编辑:郭 洁)