八通线信号系统改造工程设计关键点分析

2020-10-09白艳琴

铁路通信信号工程技术 2020年9期

白艳琴

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

北京地铁八通线是北京地铁路网规划中1号线的东段，路网如图1所示。全线既有段长18.964 km，共设13座车站（其中高架车站9座、地面车站4座）。八通线南延工程从既有运营的八通线向南延伸至通州区规划环球影城，南延线工程线路全长约4.47 km，新设地下站2座（施园站和环球影城站）。

全线设置1座车辆段、1条试车线（车辆段内）、1座控制中心（小营）、1座备用控制中心（京通大厦）、1座维修中心（京通大厦）、1座培训中心（车辆段综合楼）。配属列车为37列6辆编组（其中既有列车30列，南延工程新采购7列），均为B型车。全线各站均设置站台门，供电制式采用DC 750 V接触轨。

1 方案:系统改造+新建衔接+贯通预留设计

八通线信号系统改造工程将既有速度台阶固定闭塞制式的信号系统改造为基于无线通信的移动闭塞制式的信号系统（CBTC）。本工程在完成系统改造的同时，实现与南延新建线路的衔接，南延两站设置新的信号系统；并在与1号线的换乘车站（四惠、四惠东）实现与1号线的贯通预留设计。

1.1 系统改造方案

信号全系统改造工程在北京地铁1、2号线均有成熟的改造经验，本文只对改造方案进行简要概述。八通线信号系统改造方案为新建1套完全独立于既有系统的新信号系统——CBTC系统。信号系统改造实施方案须保证既有信号系统不停运、不降低运输能力和安全等级；过渡实施方案须保证在过渡过程中，新、旧轨旁设备，车载设备能相对独立运行，确保过渡过程中的统一行车指挥；过渡倒接时，新、旧系统实现“无缝切换”，包括轨旁设备、控制中心设备、车辆段设备和车载设备。

图1 北京地铁八通线路网图Fig.1 Overview of Batong Line of Beijing Subway

1.2 南延衔接

本工程线路南延，在终端土桥站进行线路改拨线，线路结构变化如图2、3所示。拨线后，既有信号系统在终端折返站、车辆段将无法正常运营。设计方案首要考虑最大程度的保证运营，须统筹考虑既有信号系统改造风险和改造成本；推荐采用在不改动既有信号系统的设计原则下，实现线路改拨线工程的实施与新建信号系统的开通运营相匹配。

信号系统改造实施采用非拨线区域提前具备开通运营条件；线路拨线实施期间，拨线区域集中施工调试；改造工程一次性开通运营的方案如图4所示，保证了既有线非拨线区域各站的小交路正常运营。

图3 延伸后新的线路结构Fig.3 Structure of the extended lines

图4 拨线实施期间小交路正常运营Fig.4 Normal operation of small routing during implementation of extending line

1.3 贯通预留设计

八通线在四惠、四惠东站与1号线可实现换乘，站场图如图5所示。北京地铁1号线信号系统改造工程于2015年底开通运营，随着两线贯通工程（通过新增八组道岔线路贯通）的推进，八通线信号系统改造工程在设计、实施过程中须考虑两线的兼容性，并为贯通工程预留好切实可行的衔接接口。八通线信号系统改造工程建设时，系统的监控能力及系统容量按贯通全线总能力设计，并预留扩展余地。

为便于全线统一行车指挥，贯通工程推荐采用两线信号系统进行完全整合，即：两条线控制中心整合成1套；两条线换乘车站（四惠、四惠东站）的信号系统设备（包括联锁设备、车站ATS、ATP/ATO、DCS、MSS以及电源等设备）分别整合成1套，合并集中站；两条线车载设备分别进行软件升级的方案。

图5 四惠、四惠东站站场图Fig.5 Layout of Sihui and Sihui East Stations

贯通的关键难点在于联锁子系统的整合。八通线四惠、四惠东两站新信号系统通过与1号线进行机房整合设计，在充分利用1号线既有组合等设备的基础上，对八通线联锁子系统考虑预留接入条件进行方案设计。该方案在联锁接口架处进行信息倒接，具体实现原理如图6所示。

图6 八通线信号联锁子系统贯通预留方案Fig.6 Reservation scheme of signal interlocking subsystem for Batong line

2 关键电路转辙机控制电路

本工程土桥站和环球影城站分别新建9号曲尖轨和12号曲尖轨道岔，道岔控制电路采用ZDJ9双机牵引道岔控制电路。结合以往运营经验，五线制ZDJ9双机牵引道岔控制电路中的2DQJ在转极过程中有拉弧、烧焦现象。

根据有极加强接点继电器的电寿命，接通为1×105次，断开为1×103次，通过电流7.5 A。正线折返道岔使用频率高，容易达到寿命期。根据道岔控制电路继电器的动作时序，1DQJF先吸起，在2DQJ继电器还未转极时，表示线将三相电短暂接通，2DQJ的111/121接点在带电的情况下转极，导致拉弧。

本工程结合业主需求，将终端两站的五线制控制电路改为八线制控制电路，即：将控制电路与表示电路分开设计。

电路实现原理如图7所示。

3 改造降效、设备定制

改造工程须保证既有线路的正常运营，工程的实施一般只能在夜间停运后进行，并对既有在线运营设备做好防护。待新信号系统开通后，需要对既有信号系统室内、外设备及线缆进行拆除，拆除过程中不得影响新建系统设备的正常运营。根据京建发[2015]245号文，改造工程人工降效增加费按照人工费的65%计列。

改造工程的现场实施条件复杂。机房/列车司机室的新、旧设备机柜均需要摆放于同一机房/司机室内；新系统设备的走线方式须避免与既有设备的走线方式冲突；轨旁设备的安装位置须避免新、旧相互遮挡；无安装空间的转辙机等须设计道岔控制倒接电路等。

信号机柜等产品图纸设计完，须再进行现场测量，根据具体车站、不同批次列车的实际情况，制定适合于各站/列车的定制产品，方可工厂投产。

4 工程协调的重要性

4.1 专业配套全面

信号系统是轨道交通中涉及安全的设备系统，其接口专业较多。信号系统改造将引起与其接口的相关专业进行配套改造。本工程涉及配套改造专业包括：车辆、线路、低压供电、牵引供电、机电、通信、机房建筑等。

图7 ZDJ9八线制道岔控制电路Fig.7 ZDJ9 eight-wire switch control circuits

4.2 输入资料的准确性，必要时进行勘察、复测

改造工程的基础资料一般为档案竣工资料，并结合现场调查、及其他调研资料。由于线路运营十多年后，线路可能会有所沉降、部分设备专业会有局部改造，或使用功能变化等的调整。如基础资料不足以支撑设计时，需要进行勘察及复测工作，以保证输入基础资料的准确性。本工程在实施过程中进行了机房结构承载的勘测，对不满足同时承载两套设备机柜的机房进行结构加固设计；对全线线路的平、纵断面等基础线路参数进行复测，对线路限速、岔尖、警冲标等基础数据进行多次现场测量调查。