城市轨道交通信号系统工程倒切开关应用研究

孙庆斌



城市轨道交通信号系统工程倒切开关应用研究

孙庆斌

针对既有地铁线路改造项目中信号专业正式系统与过渡系统同时存在、室外设备共用的情况，利用倒切开关完成双系统间快速、便捷的切换工作。通过对北京地铁8号线二期工程信号双系统倒切实际应用方案进行研究论述，证明该倒切方案的有效性，具有一定的参考意义。

城市轨道交通；信号系统；倒切开关

0 引言

随着城市轨道交通的日益发展，许多城市的地铁线路已经进入设备大修、设备升级改造阶段。北京地铁8号线是一条贯通北京南北中轴的线路，担负着重要的旅客运输任务。该线二期信号正式系统工程由于设备无法按期供货，前期由信号过渡系统代替，并先期开通8号线二期回龙观东大街—北土城站间的信号系统，待正式系统设备调试完成后，拆除过渡系统设备，正式系统正式投入运营。在正式系统进入调试阶段时，为保证过渡系统正常运行及8号线的运营安全，需在正式系统和过渡系统间加入倒切开关，以便在正式系统调试时实现与过渡系统之间的快速切换。

正式系统与过渡系统之间的倒切施工只能在每天停运后进行，即凌晨0：00至次日3：00。在正式系统与过渡系统共用室外设备的前提下，满足新系统的调试及试验任务，需在有限的时间内快速完成正式系统与过渡系统之间的倒切工作。为了实现快速倒切功能，需在8号线二期工程已开通的4个设备集中站加装倒切开关。为保证实施过程中不影响既有系统的正常运行，根据现场实际情况，制订相应的倒切柜安装及倒切配线的接入实施方案。

1 倒切开关方案简述

1.1 纳入倒切操作的共用设备

在北京地铁8号线信号系统项目中，部分室外设备为过渡系统与正式系统共用的设备，需对这些共用设备进行2个系统间的倒切，以实现不同系统对共用设备进行单独控制。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、与屏蔽门接口、与IBP盘接口等。

上述共用设备在同一时刻只允许接入其中一套系统中，并与另一套系统保持安全隔离。

1.2 倒切装置的设置情况

轨道交通信号设备控制系统统一设置在设备集中站，因此需在设备集中站设置倒切开关，并按标准采用一体化设计的分线柜模式安排、布设倒切开关，即倒切开关柜。倒切开关柜需分别接入2套系统，完成过渡系统与正式系统之间的倒切工作。

对于转辙机的倒切，除在室内进行倒切操作外，还需在室外每台转辙机处设置室外倒切装置，通过室内、外倒切装置共同配合，完成正式与过渡系统间转辙机的倒切操作。

1.3 室内倒切装置接入点情况

将室外共用设备的控制线缆接入正式系统电缆终端架（即CTR架）的输入端（连接室外电缆的端子侧），再由此端并联接入至过渡系统分线柜的输入端（靠近室外设备侧）。正式系统通过设置在相应CTR端子上的短接插头或防雷单元的插入/拔出状态控制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的短接插头的插入/拔出状态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；对室外共用设备来说，通过CTR端子和分线端子上的短接插头的配合使用，即可满足同一时刻只接入一套系统的要求。室内倒切装置连接示意如图1所示。

图1 现有室内倒切装置连接示意

1.4 室内倒切装置的操作情况

进行过渡系统和正式系统倒切时，通过电缆终端架上的短接插头进行相应操作，实现过渡系统接入、正式系统断开；反之正式系统接入、过渡系统断开。在进行倒切操作时，严禁同时插入2个系统的短接插头，以免发生设备故障。

2 倒切方案优化

为尽量减少现有倒切方案中短接插头的插接工作，缩短共用设备切换时所需的倒切时间，降低对倒切线缆进行确认的工作强度，减小倒切时出现人为错误的可能性，需将现有倒切方案进行优化。

2.1 优化倒切方案简述

倒切方案以安全、快速倒切和便于实施为原则，通过操作增设的倒切开关，倒切开关接通/断开相互隔离的2条通路，实现过渡或正式系统对共用设备的单独控制，从而取代通过短路片或防雷单元的拔插操作实现共用设备在不同系统间的倒切。使用过程中，过渡系统分线柜的短接插头插入，正式系统电缆终端架上短接插孔断开（不插入短接插头）。优化后倒切方案的共用设备倒切范围与现有倒切装置的倒切范围一致。图2为优化后倒切装置连接示意图。

图2 优化后倒切装置连接示意

2.2 倒切装置的组成

优化后倒切装置的组成及安装位置见表1。

表1 优化后倒切装置的组成及安装位置

2.3 倒切方案的关键点分析

2.3.1 倒切开关接入位置的选择

快速倒切开关作为过渡系统的一部分，应保证在过渡系统拆除时能够以最简便和快捷的方式实现正式系统室内设备与室外设备的直接连接，因此倒切开关接入位置应设置在正式系统CTR架上的室外电缆入线端与出线端之间，当过渡系统拆除时，直接拆除接入倒切继电器的端子连线，并插入CTR端子的短接插头或防雷单元即可。

2.3.2 系统防雷要求

除回龙观东大街站与车场联络线的部分线路为地面线路外，北京地铁8号线其余部分均为地下线路。回龙观东大街站中心至地面线路上设置的信号设备在引入室内时，应在过渡系统倒切分线柜和正式系统电缆终端架上分别设置防雷设备，以使室内控制设备满足防雷要求。

倒切方案优化时应考虑在倒切开关柜中预留专门用于安装正式系统防雷单元的位置，于此安装与正式系统型号一致的CTR端子和防雷单元，保证室外电缆在经过快速倒切端子后，经由正式系统防雷单元接入正式系统CTR端子的输出端。

2.3.3 倒切开关的选型

快速倒切开关的选型主要考虑以下2个方面因素：（1）需选用在地铁工程中经过实际应用并经过相关机构认证的产品；（2）倒切操作简便、明确，可选择二位开关，每一位独立对应接入过渡系统或接入正式系统。

根据上述要求，拟选用A11-A663-600-E，CA10B-A376-600-E 2种型号的倒切开关。每个A11-A663-600-E型倒切开关可提供20组接点，通过每组接点的共用接点实现接入过渡系统和正式系统共用1根芯线，每个倒切开关可同时倒切18根芯线（2组接点用于表示灯的控制电路）；每个CA10B-A376-600-E型倒切开关提供12组接点，每个倒切开关可同时倒切10根芯线（2组接点用于表示灯的控制电路）。图3所示为2种倒切开关。

当某集中站使用2种型号的倒切开关均可实现在1个倒切开关柜安装时，由于CA10B-A376- 600-E型开关成本较低，可优先选择，如永泰庄站和安德里北街站；当使用CA10B-A376-600-E型倒切开关需要2个倒切开关柜时，由于A11-A663- 600-E型倒切开关体积较小，考虑到空间条件和实施工作量，即使设备成本会有所增加，但仍建议采用A11- A663- 600-E型倒切开关安装在1个倒切开关柜中，如回龙观东大街站和森林公园南门站。

图3 2种倒切开关

2.3.4 倒切开关柜设计选型

倒切开关柜用于安装快速倒切开关、表示灯、防雷及接线端子（回龙观东大街站）等设备（图4）。倒切开关柜设计时需考虑以下因素：

（1）倒切开关柜的外形尺寸。为与已开通车站的室内设备一致，倒切开关柜的外形尺寸和颜色需与既有设备协调一致。另外，为保证倒切开关操作的安全性，机柜正面加装对开门并安装锁头，防止非专业人员进行倒切开关操作。

（2）倒切开关柜内开关装置的排布。该工程拟采用2种型号的倒切开关装置，根据开关的开孔尺寸、面板尺寸和接线柱尺寸，拟按照三纵列排布设计。其中，列间开关中心间距为200 mm，两侧开关至柜体边缘距离约为220 mm，行间开关中心间距为200 mm。

图4 倒切开关柜

（3）倒切开关柜走线槽的排布。为便于开关接线端子的接线和走线径路的整齐，拟在柜内两侧以及开关间安装纵向走线槽。

2.3.5 室内倒切装置状态表示

为检验倒切开关柜中所有配线接入过渡或正式系统后的状态是否统一、信号设备是否处于指定的控制系统控制下，在每个倒切控制柜上均设置1个黄色表示灯和1个绿色表示灯。当倒切开关柜内所有倒切开关均处于过渡系统位时，通过串联倒切开关接通过渡系统检测组接点，使该倒切开关柜上的黄色表示灯点亮，表示室外共用设备接通过渡系统；当倒切开关柜内所有倒切开关均处于正式系统位时，通过串联倒切开关接通正式系统检测组接点，使该倒切开关柜上的绿色表示灯点亮，表示室外共用设备接通正式系统；当倒切开关柜内倒切开关置于的位置不一致时，2个表示灯均不点亮。

快速倒切开关正常状态下置于过渡系统侧，当正式系统需要调试时，将倒切开关置于正式系统侧。正式系统调试期间，每天调试工作完成后需将倒切开关恢复置于过渡系统侧，并进行恢复后的室内外一致性测试，保证第二天线路正常运营。

3 倒切开关接入总体施工方案

3.1 倒切开关接入方案

按照既定计划，在8号线3个设备集中站室内分别增加1个倒切开关柜。

倒切开关接入方案实施时，根据施工点的批复情况，做好相应的施工准备工作。按照每天3 h计算，其中2 h用于进行一致性试验，1 h用于恢复及验证（在实施过程中无论出现何种情况均应在施工点结束前1小时开始设备恢复及验证工作，以免影响第二天运营）。施工过程中应做好相应的标示及防护，以免影响既有设备的正常使用。

每天按计划将倒切开关接入过渡系统，每次接入完成后，均需对接入的设备进行一致性功能检验，待倒切开关全部接入后，即可实现正式系统与过渡系统的快速倒切功能。

3.2 倒切后一致性试验内容

（1）转辙机倒切一致性试验。转辙机倒切仅涉及室内CRT架及过渡系统终端架间配线，倒切开关接入后，室内作业人员在综合控制室与室外作业人员相互配合进行道岔单独操作，进行室内外道岔定位表示和反位表示的核对。

（2）信号机倒切一致性试验。信号机倒切开关接入后，室内作业人员在综合控制室进行相应信号机的进路排列，核对每个灯位室内外的一致性。

（3）紧急关闭按钮倒切一致性试验。紧急关闭按钮倒切开关接入后，以站为单位进行试验，室内作业人员与室外作业人员相配合进行紧急关闭按钮一致性试验。

（4）屏蔽门倒切一致性试验。屏蔽门倒切开关接入后，以站为单位进行试验，检查屏蔽门相关控制继电器状态及屏蔽门动作的一致性，试验内容如表2所示。

表2 屏蔽门倒切试验内容

4 结语

本文通过对北京地铁8号线二期信号正式系统和过渡系统之间加装倒切开关的实际应用方案进行论述，可以得出以下结论：在地铁改造项目中，该倒切方案能够安全、快速地实现过渡系统与正式系统之间的切换，确保了系统间切换工作的安全性，为正式系统调试争取了有效时间，为今后城市轨道交通信号系统类似项目提供一定参考。

[1] 北京市规划委员会. DB11/995-2013 城市轨道交通工程设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

With regard to the situations that the signal formal system and transitional system are existed at the same time as well as the common use of outdoor equipment during reconstruction of existed subway line, the changing over switches are applied for rapid and convenient changing over between the dual system. On the basis of the researches and illustration of the actual application scheme for changing over of the signal dual system of second phase of line 8 of Beijing subway, the changing over scheme is proved to be effective and has certain value for reference.

Urban rail transit; signal system; changing over switch

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.03.019

U231.7

B

1007-936X(2018)03-0060-04

2018-04-03

孙庆斌.中铁电气化局集团第一工程有限公司，工程师。