上海轨道交通5号线信号系统改造工程风险管理

朱经纬

(上海轨道交通五号线南延伸发展有限公司，200235，上海//中级工程师)

上海轨道交通5号线既有线信号系统改造项目是国内首个“边运营、变改造、边建设”的城市轨道交通项目。2018年10月20日，在不影响既有线正常运营的前提下，实现了既有线新旧信号系统的无缝割接。2018年12月底，上海轨道交通5号线南延伸线与既有线贯通运营。截至目前，搭载了全新的双CBTC(基于通信的列车控制)信号系统的上海轨道交通5号线，运行安全、平稳、高效、可靠。

本文以上海轨道交通5号线信号系统改造工程为研究对象，结合项目特点、现场实际情况及上海轨道交通的现行管理办法，对该工程的重点、难点进行分析研究，对项目进程中存在的重大风险进行辨识，对相应的风险管控措施进行梳理。项目团队在确保不停运、不影响既有线运营的原则下，高效、安全、保质保量地完成了上海轨道交通5号线信号系统信号改造任务，并实现了新系统运行安全、稳定的总体目标。

1 工程概况及项目特点

上海轨道交通5号线既有线段，北起闵行区莘庄站，南至闵行开发区站，线路全长17.206 km，共设有车站11座，全线设置剑川路车辆段1处，控制中心设于颛桥站附近。自2003年开通以来，5号线一直是闵行区最重要的轨道交通线路，运营15年来，日均客流量已经突破了16万人次。由于5号线既有线段的信号系统采用点式结构，行车间隔较长，难以适应沿线地区发展以及5号线南延伸段建成后的客流增长需求。为了改善5号线沿线地区的交通出行条件，对5号线既有线信号系统的全面升级改造势在必行。

上海轨道交通5号线信号系统改造工程，采用全新的TSTCBTC®2.0技术，整体替换原点式ATP(列车自动保护)信号系统。在短短不到1年的时间内，仅利用夜间天窗施工点，完成了信号系统施工、调试、演练及割接的所有工作。作为全国首条“边运营、变改造、边建设”的城市轨道交通项目，5号线信号系统改造项目主要有以下4个特点：

1)信号技术新。全国首次采用上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司(以下简称“TST”)提供的TSTCBTC®2.0技术，TSTCBTC®2.0系统采取双重、多重冗余，确保多个故障情况下不影响正常运营；上海轨道交通首次采用1.8 GHz LTE(长期演进)技术和2.4 GHz跳频扩频双通道车地通信技术，确保车地通信安全、稳定、可靠；采用准全自动无人驾驶(DTO)模式及自动化停车场，高度自动化可以有效缩短停站时间，增加运能，节省人力，从技术层面保障和提高运营服务水平。

2)工程工期紧。从项目正式开工至新系统上线运营用了共计10个月的时间，期间需要完成信号设备的安装、静态调试、动车调试、系统联调及运营演练等所有工作。10个月的工期对于一条全新的建设线路尚属不易，对于既有线改造工程更是难上加难。5号线作为上海市闵行区唯一的一条轨道交通线路，无法停运实施改造，为了确保白天运营不受影响，全部施工、调试、演练等工作只能利用夜间停运后天窗点进行，每个天窗点有效作业时间只有3.5 h。

3)施工调试风险高。为了确保既有线运营不受影响，夜间天窗点调试期间必须保证5号线既有线的西门子信号设备不受丝毫影响及破坏，而既有线西门子信号设备已经使用近15年，部分设备老化，对既有设备的保护工作尤为重要。因此，必须制定相应的防护措施和方案，既要确保既有线信号设备完好无损，又要保证新信号系统调试工作顺利开展，保质保量完成调试任务，确保新信号系统按计划节点，安全、可靠地投入使用。

4)割接难度大。割接工作的前提是，5号线既不停运，又不减少运营时间。在5号线运营未受任何影响的前提下，仅仅利用某个夜间施工点，约3.5 h左右，进行新旧信号系统的割接工作，用新的TST提供的TSTCBTC®2.0信号系统，整体替换旧的西门子信号系统。这不仅要确保新信号系统的运行高效、稳定、可靠，同时又要实现维护人员、运营司机、管理人员、调度操作人员的无缝衔接、平稳过渡。

2 风险辨识及管控措施

为进一步提高工程安全风险管控水平，规范轨道交通工程建设风险管控工作，本着“安全第一、预防为主”的原则，坚持风险预控、关口前移，建立健全安全风险分级管控工作制度，构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，形成点、线、面有机结合、无缝对接的安全风险分级管控体系，促进安全质量隐患排查治理的科学化、规范化、标准化、信息化，加大安全生产管理的力度，杜绝较大安全质量风险事故的发生。根据上海轨道交通5号线信号系统改造工程的特点，本文梳理了该工程的主要风险及管控措施。

2.1 技术风险及管控措施

上海轨道交通5号线信号系统改造工程为全新的TSTCBTC®2.0系统的首次应用，系统可靠性、可用性、安全性未在任何一条运营线路上得以验证。同时，虽然新增设备如计轴、AP(无线访问接入点)、LTE等设备与既有系统的轨道电路工作频率不同，但仍然存在相互干扰的风险。5号线远期运营存在4、6节编组列车混合运营模式，在东川路站“Y”形进路存在不同编组列车开错方向的潜在风险。针对以上技术风险的管控措施如下：

1)搭建现场运行架构验证系统方案。信号系统供应商TST与上海轨道交通双方项目团队协力合作，在项目实施之前，率先在上海轨道交通6号线港城路基地试车线搭建了三站两区间验证系统，进行系统测试，以减少新系统在实际工程实施时的工期及技术风险。

2)制定了完善的系统测试方案。信号系统供应商TST具有完善的实验室仿真测试环境，子系统及系统级的软件测试的绝大部分工作可以在实验室完成。现场进行输入输出验证、现场数据一致性检查、部分与列车起动运行相关的测试、系统联调等。同时结合充分的列车起动运行测试以及完整的测试流程，确保将信号系统改造工程的技术风险降至最小。

2.2 工期风险及管控措施

按照现行上海轨道交通既有线施工作业管理规定，除确保既有线设备正常的维护作业点和抢修作业点外，用于施工调试作业最多只有4到5个作业点，按照每个作业点有效施工作业时间3.5 h计算，累计平均每周的有效作业时间只有16 h。如果按照有效作业时间计算，既有线一周零星化施工完成的作业量仅相当于新建线路1到2天的作业量。同时，既有线站台扩建等施工又与信号系统动车调试相冲突，夜间施工资源存在严重不足。按此推算，既有线信号系统改造工程施工工期将会是新建线路信号系统工程施工工期的3倍以上。但由于开通节点已定，既有线与新建延伸线必须同步开通，既有线甚至要提前开通。因此，本工程具有较高的工期风险。针对以上工期风险的管控措施如下：

1)在设计、工厂验收阶段严格把关，从技术、质量层面确保设备的稳定性，提高施工、调试效率，以确保工期和开通节点。

2)建设方和各参建单位积极筹划，以周例会的形式适时调整并优化工程筹划，多作业面同时开展，以提高作业效率。

3)合理配置调试人员，在保证安全前提下，在同一时间多断面进行调试任务。

4)利用南延伸线较多的调试时间和施工资源，进行系统验证，以节约既有线调试时间。

5)优化动车调试流程，在南延伸线停放列车，以节约夜间出车行走时间。

2.3 施工调试风险及管控措施

既有线站台改造造成多作业面铺开、多专业交叉施工，势必带来较大的施工风险。新信号设备安装在既有线路上，存在侵限风险。白天使用既有信号设备维持运营，夜间使用新信号设备进行调试，新旧设备上千次倒接，存在设备故障后影响既有线运营的风险。针对以上施工调试风险的管控措施如下：

1)在设计阶段做好限界管理，同时按照设计要求，严格执行设备安装首件定标制度，后续设备参照首件定标标准实施，严防因设备侵限造成列车冲撞事故发生。

2)完善并细化既有线信号系统改造方案。基于项目的特点，根据不同区域(正线及停车场)制定不同的信号系统改造方案。为确保不影响既有线设备及运营安全，施工方案经设计、施工、监理方确认后，还要经维保、运营、运管等部门逐一审批通过后方可实施。

3)确认调试倒接方案行之有效。项目实施前，倒接方案通过了同济大学及轨道交通业内相关专家评审，后经过现场反复试验，确认该方案行之有效后正式实施。实践证明，在上千次的倒接进程中，未发生任何一起倒接引起的故障及安全事件。

4)严控施工审批流程，强化施工管理，严格执行施工要点销点制度，加强施工监护，以降低施工风险。

5)加强既有信号设备维护保养，确保白天运营及夜间调试期间既有设备运行稳定。

2.4 割接风险及管控措施

割接当晚启用新信号系统，核对室内外设备一致性之后起动列车验证设备运行情况。在有限的3.5 h施工作业时间内完成了全部割接工作，同时需要司机、站务员、调度员等相关人员协调配合，快速熟悉设备。如果发生设备故障，会影响割接进展；如果相关作业人员操作不熟练，会增加次日运营的风险。针对以上割接风险的管控措施如下：

1)编制割接方案。项目公司牵头维保、运营、运管等相关部门，对割接方案反复讨论并确认后，通过上海市交通运输行业协会专家评审后实施。

2)优化割接流程，细化割接方案。从中央控制中心、车站、停车场及区间层层分步设置专人管控割接节点，有针对性地制定相应应急预案，确保割接施工万无一失。

3)利用夜间天窗点进行全实景演练。通过全实景演练验证系统稳定性的同时，达到培训司机、调度员、站务员等相关人员的效果，使其快速熟悉新信号系统设备，熟练操作；同时，全实景演练由车辆、信号、屏蔽门等相关专业设备维护人员全程保驾，实时指导，以便第一时间排故，确保系统运行正常。割接前，利用夜间3.5 h的天窗点，共进行了12次全实景演练，参与演练的列车从6列逐步增加至27列，模拟正常运营时的交路行驶，相关操作人员及管理人员按照正常运营时段配备。正是这12次全实景演练，为顺利割接及割接后的运营稳定打下了坚实的基础。

4)全天候保驾方案。割接当天及后续的一周时间内，核心专业采取全天候保驾方案，项目公司牵头施工单位、信号系统供应商，以及维保、运营等各个部门全部联动，确保信号系统正常，运营安全、稳定。

3 结语

上海轨道交通5号信号系统改造项目的成功实施和投用，既离不开新信号系统(TSTCBTC®2.0)及LTE等新设备自身的设计优势及强大的可靠性和稳定性，同时也离不开项目团队团结协作、稳扎稳打、严控风险、追求卓越的精神。项目公司在确保项目安全、质量和进度的同时，积极与维保、运营等相关单位紧密沟通、密切合作，使参建各方形成合力，为5号线顺利割接这同一个目标共同努力，合作以致共赢。上海轨道交通5号线信号系统改造的成功经验可为业内其他线路的信号系统改造项目提供借鉴。