关于同条地铁线路同时配置两套信号系统的设计与实现

王铁军

（中国中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

关于同条地铁线路同时配置两套信号系统的设计与实现

王铁军

（中国中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

从城市轨道交通工程自身复杂性及特殊性出发，介绍同条地铁线路同时配置2套信号系统的主要设计原则与设计方案，可为城市轨道交通设计提供参考。

城市轨道交通；地铁；信号系统

信号系统是城市轨道交通自动控制系统的重要组成部分，该系统以安全为核心，以保证和提高列车准点率为目标。目前世界范围普遍是1条地铁线路配置1套信号系统。然而某些地铁工程由于其自身复杂性及特殊性（如需要提前开通，且开通以后不允许停运），若原有已招标的信号系统不具备先期开通能力时，则需另行招标1套信号过渡系统，以便先利用信号过渡系统保障先期开通运营。在先期开通阶段，信号正式系统利用夜间停运时间进行施工调试，日间运营时切回至信号过渡系统。待信号正式系统具备开通能力后，再全线恢复至信号正式系统并投入运营，同时废除信号过渡系统。这样，在同一工程范围内，同段时间需同时装设2套不同的信号系统，具有一定的设计难度。

1 系统制式及功能

1.1 正式系统

采用无线车地通信方式的CBTC移动闭塞信号系统，系统主要分为连续式/点式ATP/ATO子系统、ATS子系统及联锁子系统等。

ATP子系统是确保列车运行安全的系统，提供列车间隔保护、超速防护、车门和屏蔽门监督等安全防护。ATO子系统根据ATP、ATS、联锁系统提供的线路条件、道岔状态、列车位置等信息及速度调整指令，实现列车的速度控制。连续式/点式ATP/ATO子系统实现不同自动化级别、多种驾驶模式下的混跑混运，具有使用应答器的固定闭塞点式列车控制级别到通过运用连续双向车-地数据通信实现高精度列车定位和移动闭塞列车间隔的连续式列车控制级别之间的多种配置方式。

联锁子系统确保列车运行进路的安全。联锁设备在规定的联锁条件和规定的时序下对进路、信号和道岔实行控制，确保进路上轨道区段、道岔、信号机之间的安全联锁。对于涉及安全的操作采取安全保证措施。对于来自操作设备的错误操作，具备有效的防护能力。

ATS子系统由位于控制中心、各车站、车辆段/停车场、维修中心、培训中心的ATS设备通过网络及传输设备构建而成。ATS系统的数据传输通道应采用冗余网络结构，具有列车自动识别、跟踪、车次号显示、时刻表编制及管理、列车运行调整等功能。

1.2 过渡系统

为节约造价，可采用点式ATC系统，主要包括点式ATP/ATO子系统、联锁子系统、ATS子系统。

点式ATP/ATO为连续式ATP/ATO的后备模式，由于无法进行连续双向车-地数据通信，因此仅使用应答器的固定闭塞制式，不具备移动闭塞功能。ATS、联锁子系统主要功能如上所述，只是采用不同厂家产品而已。

2 设计方案

2.1 设计总则

由于本工程范围内有2套信号系统，且部分设备共用。因此设计过程中需要考虑2套系统的特殊情况，充分考虑后期正式系统实施时的便捷倒切。

设计思路为共用设备室外电缆先接至正式系统分线架上，然后再从分线架一一配线至倒切分线柜，实现正式系统与过渡系统对室外设备的控制倒切。

由于信号与车辆接口比较复杂，因此不推荐车载设备之间的倒切。先期开通阶段可采用点式ATC系统所用列车数较少的特点，部分列车安装过渡系统车载设备以满足先期开通阶段运营要求，其余列车安装正式系统车载设备进行夜间调试。待正式系统开通条件具备后，再将原先安装过渡系统车载设备的列车改装成正式系统车载设备。

2.2 正式系统与过渡系统正线倒切设计

正线过渡系统与正式系统共用设备包括：室外转辙机、信号机、发车指示器、与屏蔽门/防淹门接口、与IBP盘接口。

上述设备在同一时刻仅允许接入1套系统中，另1套系统则需保证与之安全隔离。2套系统的接口技术条件和接口原则需保持一致。

1）室外转辙机、信号机、与屏蔽门/防淹门接口、与ESB/IBP盘接口的倒切

在设备集中站设置室内倒切装置，完成共用设备在正式与过渡系统间的倒切。过渡系统采用的室内倒切装置与过渡系统设置的分线柜进行一体化设计，正式系统利用电缆终端架作为正式系统的室内倒切装置。过渡系统和正式系统分别设置的室内倒切装置配合使用，协同完成两系统共用设备的室内倒切。

将共用的室外设备控制线缆接入正式系统电缆终端架CTR的输入端（输入端指连接室外电缆的CTR端子侧），再由此端并联接入到过渡系统分线柜的输入端（输入端指靠近室外设备侧）。正式系统通过设置在相应CTR端子上短接插头的插入/拔出状态，来控制CTR端子的输入端与输出端（输出端指连接室内电路的CTR端子侧）是否导通；过渡系统通过设置在相应分线端子上短接插头的插入/拔出状态，来控制分线端子的输入端与输出端（输出端指连接室内电路的分线端子侧）是否导通；对共用室外设备来说，通过CTR端子和分线端子上短接插头的配合使用，即可满足同一时刻仅允许接入1套系统的要求，如图1所示。

图1 室内倒切装置连接示意图

如欲将共用室外设备倒切至由过渡系统控制时，则需将在正式系统电缆终端架上设置的相应控制线缆处的短接插头拔出，断开接线端子两侧的通路，在过渡系统分线柜上设置的相应控制线缆处的短接插头插入，导通接线端子两侧的通路，以上步骤即可将共用设备倒切至过渡系统控制；反之，欲将共用室外设备倒切至正式系统控制时，将过渡系统对应共用设备设置在分线柜上的短接插头拔出，插入正式系统对应共用设备设置在电缆终端架上的短接插头，即可将共用设备倒切至正式系统控制。

2）DTI的倒切

DTI的倒切方式：由于DTI数量较少，将DTI先连至正式系统ATS机柜内，通过光电转换器转换后，采用超五类双绞线与过渡系统ATS机柜相连，因此其倒切过程不会花费过多时间，较为便利。

2.3 正式系统正线与过渡系统正线在车辆段接口处设计

车辆段联锁系统需与正线2套信号系统联锁进行接口，并且2套信号系统同时只能有其中的一个系统与车辆段联锁实现接口。由于车辆段联锁与正线联锁多为不同信号供货商提供，因此普遍采用继电接口方式。

在进行接口电路设计时，采用以下原则设计：

1）车辆段联锁与正式系统和过渡系统的接口技术条件和接口原则一致。

2）车辆段联锁输出给正式系统和过渡系统的接点分开使用。

3）车辆段联锁从正式系统和过渡系统的输入条件分开使用，使用同一接口继电器，采用外线倒切方式。

4）过渡系统与正式系统同时只能有其中的一个系统与车辆段联锁实现接口。

5）便于后期拆除。

对于车辆段向正线输出的条件，采用接点、芯线和端子分开设计，分别提供给正式系统和过渡系统，这部分信息和电缆芯线完全分开，不存在倒切问题，如图2所示。

图2 车辆段向正线输出条件示意图

对于车辆段输入的条件，采用考尔斯与蓝默尔KN开关进行倒切，每个倒切开关可以提供20组接点，每组接点通过共用接点可接通过渡系统接点或接通正式系统接点。工程实施时，每个倒切开关可以同时倒切20根芯线。

倒切原理如图3所示。

图3 车辆段输入条件倒切示意图

人工开关倒切的优点：

1）正式系统与过渡系统接口完全分隔，不存在混线问题。

2）能够实现一次倒切，满足倒切需要，且倒切符合一致性的要求。

3）易于拆除。

4）需要进行人工倒切的电缆芯线较少，实施容易。

2.4 过渡系统试车线与正式系统试车线在车辆段接口处设计

需配置2套试车线设备与车辆段联锁的交接权逻辑接口。

接口方案采用双采双驱接口电路，正式系统与过渡系统试车线分别将“试车请求”送至车辆段联锁，车辆段联锁进行采集，由车辆段联锁系统进行逻辑判断。在办理非进路后，条件满足时车辆段联锁将驱动正式系统或过渡系统的同意试车继电器，并将允许试车命令发给对应的正式系统或过渡系统试车线，如图4所示。

接口主要技术条件如下：

1）正式系统、过渡系统对于试车线交接权的办理流程以及相关的技术条件应完全一致。

2）车辆段控制台对试车线轨道占用/空闲的监视应与正式系统和过渡系统控制台显示基本一致。

3）车辆段控制台上设2套非进路调车按钮及表示灯、非进路故障复原按钮。

4）车辆段控制台上应能区分过渡系统试车和正式系统试车。

5）采用“请求平等，谁先有授权，允许谁试车”的试车原则。车辆段联锁同时仅能允许1套系统试车（正式或过渡系统试车）。

6）联锁收到任何系统的试车请求时，对应的试车请求表示灯均可点亮。

7）办理非进路作业前，若两个系统试车请求同时存在，此时，车辆段值班员不应办理非进路调车作业，如误办理，则此办理命令无效，并给出报警（非进路办理无效）。此时，调度员与试车人员协调，取消一个试车请求。

图4 试车线与车辆段接口示意图

8）办理非进路作业前，若有且仅有一个系统请求试车。此时，办理非进路调车，非进路锁闭，信号开放后，给出此系统对应的允许试车条件。从办理非进路调车至试车结束前，另一个系统试车请求视为无效，并有相应的报警。

9）办理非进路作业前，若两个系统试车请求都不存在。此时，可以锁闭非进路，但不允许给出允许试车条件。并且在此非进路解锁前，再收到任何试车请求，均视为无效。

10）车辆段联锁在未接到试车请求时可单独办理非进路调车作业，以便支持车辆专业的试车。

采用该方案，需要车辆段联锁系统分别对2套系统的试车请求继电器与同意试车继电器进行采集和驱动，需由车辆段联锁负责判断同时请求试车时命令无效，由车辆段联锁负责将允许试车条件发送给对应的正式系统或过渡系统。

接口电路设计原则如下：

1）车辆段将试车线轨道区段条件复示给2套系统试车线，用于2套系统试车时的进路排列。

2）平西府车辆段为2套系统设置共用的非进路调车按钮及表示灯。控制台上分别设置2套系统试车请求、允许试车、试车结束表示灯并配有铭牌标示以方便车辆段调度员分辨是过渡系统还是正式系统。

3）正式系统、过渡系统试车线的试车请求分别独立送至车辆段联锁，并由车辆段联锁分别进行采集。

4）车辆段联锁分别为过渡系统及正式系统试车线驱动试车允许继电器，“试车允许”、“试车结束”表示灯。

5）为满足车辆专业对试车线的试车需要，在车辆段联锁系统办理非进路的条件中，不检查试车请求继电器的状态；但在信号专业试车时，车辆段联锁允许试车条件中需要检查试车请求继电器的状态。

6）办理非进路调车，且满足允许试车条件后，车辆段联锁系统驱动允许试车继电器吸起。

7）在非试车时，试车线正线信号机灭灯，在车辆段允许试车后，试车线正线信号机按规定（将开关打至点灯位）点灯。过渡系统（或正式系统）试车时，应保证正式系统（或过渡系统）试车线信号机为灭灯状态。

3 总结

2套系统共存，其中2套系统之间的倒切是难点。通过设置各种倒切装置及前期施工时为后期倒切事先做好筹划及工程预留，可以确保地铁线路的提前开通及后期的完整开通。

[1]文仁广.北京地铁8号线信号系统不停运切换设计[J].铁路技术创新，2012（6）：14-16.

[2]中华人民共和国铁道部.TB10007-2006（J529-2006） 铁路信号设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006.

Based on the complexity and particularity of urban rail transit, this paper introduces the main design principles and schemes for one subway line equipped with two signal systems simultaneously, for providing reference for the design of urban rail transit.

urban rail transit; metro; signal system

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.02.017

2014-09-10）