合肥轨道交通4、6号线拆分工程信号系统的关键问题分析

徐 蒨

（合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

1 问题的提出

目前，很多城市轨道交通建设不可避免地存在线路拆分工程。由于建设时间紧迫，设备的兼容性差，无法保证正常运营的需求等一系列原因，线路的拆分工程存在一定的风险。信号系统作为保障城市轨道交通系统安全运行的核心系统，也成为线路拆分工程中必须克服的关键瓶颈。对于目前国内轨道交通线路拆分工程，信号系统基本采用了同一厂家的设备，虽然避免了兼容方面的问题，但在招标上具有明显的局限性。

文章主要结合合肥城市轨道交通4、6号线拆分工程的自身特点，对拆分过程中遇到的关键问题进行细致分析，并提出如何在设计初期解决4、6号线拆分工程中的差异性、衔接问题和兼容性问题。

2 工程概况

4号线西端起于鸡鸣山路，北至东方大道站，全长41.37 km。4号线南延线起于4号线丰乐河路站，止于铜锣寨路站。6号线一期工程起于鸡鸣山路站，止于东风大道站，线路全长35.1 km，其中西端利用4号线科学城车辆段，如图1所示。

图1 合肥轨道交通4、6号线线路图

第一阶段，4号线工程开通运营；第二阶段，4号线南延线建成后与4号线在丰乐河站相接形成Y字运营；第三阶段，新建6号线一期工程建成后与4号线拆分段贯通运营；4号线南延线与其余4号线在丰乐河路站相接并贯通运营。

实现拆分后，4号线的最高速度标准为80 km/h，采用传统的控制模式。6号线为市域快线，最高速度标准为100 km/h，采用全自动运行系统。

3 4、6号线拆分工程信号系统关键点分析

结合4号线与6号线的工程建设时序及轨道交通建设流程，4、6号线的拆分工程应遵循以下原则：（1）不中断4号线运营；（2）充分利用既有线设备、尽量减小废弃；（3）减少对既有线运营的影响；（4）充分利用4号线设计，为线路拆分和全自动运行系统预留条件。因此，拆分工程给信号系统带来了几个关键性问题亟待解决：一是4、6号线的衔接问题。4、6号线的工期不一致，后期要面临贯通运营，4号线在设计时需提前预留近期拆分和延伸线接入的条件。二是4、6号线在不同阶段的差异性，速度的目标值不同及列车运行自动化等级差异给贯通运营提出了更高的要求，这就要求在4号线拆分段做好预留预埋的工作。三是信号系统设备的兼容性问题。由于招标具有不确定性，而信号系统各供货商在系统设计理念上均有所差异，因此4、6号线信号系统遵循互联互通的标准和规范进行设计，实现信号系统的标准化。

（1）4、6号线的衔接问题。信号系统的拆分方案应考虑既能满足拆分前线路的功能需要和运营需求，还要考虑满足拆分后4、6号线各自的运营需求和技术发展的综合要求。4号线在设计时需提前预留近期拆分和延伸线接入的条件。

首先，根据目前的线路条件做好4、6号线的界面划分。两组双动道岔的中间分割处分别设置计轴点，作为两条线控制范围的分界点，即两条线的联锁边界，两套联锁设备采用联锁照查继电接口（或网络接口）。第一阶段，4号线工程开通运营，渡线作为列车正常进路的一部分，正常情况下，由ATS子系统自动办理列车进路，不需人工介入。4、6号线拆分后，该两组渡线作为联络线处理，如有列车转线作业，按站间联系方式办理列车进路，如图2所示。

其次，根据拆分的情况及4、6号线的联锁边界设置设备集中站。设备集中站分为两级，一级是ZC的设置，二级是联锁的设置。联锁设备的配置方案直接影响拆分工程量以及工程实施难度，应考虑在拆分时对运营的影响最小，并方便拆分前的设备调试。首先考虑联锁区的设置，丰乐河路站联锁按2套联锁设备进行设计，一套为丰乐河路联锁区（单独丰乐河路站），另一套为创新大道联锁区（鸡鸣山路站—丰乐河路站）。两套联锁设备控制范围按照上文所述道岔中间的计轴点进行分界，拆分前，两套联锁设备均属于4号线，拆分后，丰乐河路联锁区属于4号线，创新大道联锁区属于6号线。考虑到ZC的拆分相对简单，因此，拆分段配置一套ZC设备，控制丰乐河路联锁区和创新大道联锁区。拆分后，ZC 设备按照4、6号线独立配置即可。

图2 4、6号线线路条件及界面划分

（2）4、6号线在不同阶段的差异性。4、6号线在不同阶段的差异性主要体现在速度目标值的不同和运行等级的差异。

4号线速度目标值采用80 km/h；6号线速度目标值采用100 km/h。速度目标值的不同主要对信号系统的ATP、ATO运行曲线以及轨旁设备的布点产生影响。ATP、ATO运行曲线的更新可以在4、6号线拆分工程中一并升级数据库实施。轨旁设备的布点，在4号线先期设计过程中，对于拆分段的应答器、计轴、信号机等室外设备的布点（包括安装位置和安装方式）采取包容性原则，按照100 km/h的速度目标值进行设置，并满足互联互通的规范和标准。

4号线采用传统的列车驾驶系统ATO；6号线采用全自动运行系统FAO，列车运行自动化等级高。对于信号系统来说，传统的列车驾驶系统ATO与全自动运行系统FAO区别主要是基于核心设备系统RAMS的升级，配套系统及土建工程功能的增加或增强。首先，4号线轨旁设备的命名和系统网络应该按照6号线的原则统一命名、统一规划IP地址。其次，4号线拆分段需要考虑6号线全自动运行的需求，增加必要的预留预埋。车站预留与站台门系统的网络接口，实现车门与站台门对位隔离的功能。全自动运行系统增设的站台关门按钮、人员防护开关（SPKS）、清客按钮考虑到后期施工的困难，由4号线统一采购，安装到位，功能暂不开通。另外，用于列车精确定位、自动唤醒、休眠等要求增设的应答器均属于无源应答器，在区间加装实施难度小，可以在拆分工程实施时进行增设。

对于科学城车辆段，场平布置按照全自动车场设置，包括列检库的长度及全自动区域的划分。由于4号线采用传统驾驶模式，拆分前设备系统按照独立的计算机联锁系统设备配置。当科学城车辆段拆分至6号线后，自动运行区域配置完整的列车自动控制系统，增设轨旁ATP/ATO计算机设备及相应的应答器设备。车辆段联锁应与正线联锁保持一致，宜与试车线联锁合设。试车线ZC应具备全自动车场的控制能力。同时，满足车辆段自动化区域无线覆盖范围的要求。

（3）信号系统设备的兼容性问题。从减少投资、网络化运营需求及资源共享、运营管理等综合考虑，考虑设备招标的不确定性，4号线拆分段工程需具有兼容CBTC系统、FAO系统的能力外，还应满足互联互通的技术要求。当6号线一期工程采用不同厂家信号系统设备时，仍然能够实现拆分后的贯通运营。

基于互联互通的要求，4、6号线一期工程信号系统需要制定统一的设计方案，包括统一的系统需求及功能规范、统一的系统架构及数据流、统一的工程设计及系统参数、统一车载电子地图、统一车地通信方式及通信协议、统一接口信息及报文规范。

通过分析4、6号线的线路特点，要实现后期的贯通运营，技术上等同于实现FAO系统的跨线运营。通过深入开展国内外轨道交通互联互通的调研，考虑到ATS系统各厂家工作机制差异很大，而本项目需要实现不同厂家中心ATS设备与车站ATS设备间的互联互通，难度较大。为便于工程实施，本项目需更换4号线拆分段的ATS系统车站级设备，其他设备均按互联互通的标准和规范进行设计，拆分时均可利旧使用，仅软件升级。基于上述分析，合肥4、6号线信号系统的互联互通在重庆互联互通示范工程研究成果的基础上，还需要重点研究以下两方面的问题：①CBTC系统互联互通向FAO系统互联互通的升级；②设备级互通互换的需求。问题一，实现FAO系统互联互通，首先，要求4号线拆分段需要具备升级FAO系统的能力。其次，在CBTC系统互联互通的基础上，需要重点研究FAO系统新增休眠、唤醒、跳跃的功能实现和接口统一。问题二，实现设备级的互通互换，根据本项目需求，在统一了VOBC-ZC、VOBC-CI、VOBCATS、ZC-ZC、CI-CI、ATS-ATS功能接口的基础上，还需要统一ATS-ZC、ATS-CI的接口功能。

4 结语

综上所述，对于合肥轨道交通4、6号线路拆分建设中遇到的问题，文章从线路差异、线路衔接以及后期系统兼容性等几个方面对信号系统进行了详细的分析，提出了在前期设计过程中思路和解决办法，希望能对合肥轨道交通4、6号线的建设给出一些启示。后续工作中，将重点研究FAO系统的互联互通技术难点及应用，更好地解决类似的线路拆分建设中遇到的问题。