簡談地鐵運(yùn)營線信號(hào)系統(tǒng)改造相關(guān)技術(shù)和控制措施

孫希艷

（中國鐵路通信信號(hào)上海工程局集團(tuán)有限公司濟(jì)南分公司，濟(jì)南 250100）

1969年10月1日，隨著第一條地鐵線路（北京地鐵1號(hào)線）的建成通車，使北京成為中國第一個(gè)擁有地鐵的城市。經(jīng)過30多年的發(fā)展，中國內(nèi)地已有22個(gè)城市擁有94條建成并正式運(yùn)營的城市軌道交通線路（地鐵+輕軌），運(yùn)營總里程達(dá)2 886 km，城市軌道交通逐漸成為城市公共交通的主干線，客流運(yùn)送的大動(dòng)脈。而信號(hào)系統(tǒng)的大修年限一般為15年，國內(nèi)早期建設(shè)的地鐵早已經(jīng)過一輪局部改造，各個(gè)城市的城軌信號(hào)系統(tǒng)也陸續(xù)進(jìn)入設(shè)備大修期。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加快，城市軌道交通越來越多的承擔(dān)起城市公共交通的運(yùn)送任務(wù)，客流壓力也越來越大，同時(shí)由于科技的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，新系統(tǒng)、新設(shè)備相繼研發(fā)并投入使用，新系統(tǒng)具有行車間隔更小、運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，而信號(hào)系統(tǒng)的改造也由局部升級(jí)改造，發(fā)展為整系統(tǒng)升級(jí)改造。國內(nèi)已于2008年成功完成并投入運(yùn)營第一條地鐵線路（北京地鐵2號(hào)線）的信號(hào)系統(tǒng)改造，目前北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造基本完成，已經(jīng)進(jìn)入動(dòng)車調(diào)試階段、上海地鐵1號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)改造工程也已開始。筆者參與了北京地鐵2號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)改造工程，負(fù)責(zé)北京地鐵1號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)改造設(shè)備安裝工程。為有效推進(jìn)工程的順利實(shí)施，結(jié)合在兩個(gè)工程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)從地鐵運(yùn)營線信號(hào)系統(tǒng)改造工程的主要特點(diǎn)、技術(shù)保障措施、風(fēng)險(xiǎn)控制措施等方面進(jìn)行簡單闡述。

1 運(yùn)營線信號(hào)系統(tǒng)改造工程的特點(diǎn)

1）運(yùn)營線改造在不停運(yùn)情況下進(jìn)行。由于進(jìn)入改造期的城市軌道交通線路基本上已成為城市繁華區(qū)域，隨著地鐵路網(wǎng)的發(fā)展已成為城市公共交通的命脈，為保證城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)，基本都是采用不停運(yùn)改造施工的方案。

2）系統(tǒng)設(shè)備安裝及調(diào)試技術(shù)要求高。不同于新線施工，設(shè)備安裝后有較長的人機(jī)磨合期和調(diào)試期，運(yùn)營線設(shè)備安裝完成后當(dāng)天就要接受運(yùn)營安全考驗(yàn)，調(diào)試期和人機(jī)磨合期也非常有限，組織安裝和調(diào)試復(fù)雜。

3）安全壓力較大。每天的施工安裝項(xiàng)目既要做好既有設(shè)備保護(hù)，還要確保每次施工完畢后新設(shè)備不能影響第二天的安全運(yùn)營。

4）有效作業(yè)時(shí)間短。軌行區(qū)設(shè)備安裝施工均在運(yùn)營結(jié)束并辦理好登記要點(diǎn)手續(xù)后進(jìn)行，正常有效作業(yè)時(shí)間約2.5～3 h，施工準(zhǔn)備和結(jié)束后的整理檢查時(shí)間較長。

5）作業(yè)空間受限。由于既有設(shè)備的空間占用，室外新裝設(shè)備與既有設(shè)備位置沖突時(shí)，需要進(jìn)行臨時(shí)安裝，待新系統(tǒng)開通后再進(jìn)行二次就位；電纜托架及人防門管孔中既有線纜較多，給新敷線纜帶來較大難度。新舊室內(nèi)設(shè)備常共用機(jī)房，新機(jī)柜需穿插臨時(shí)安裝，一般不能一次性安裝就位，從而造成新舊機(jī)柜間距較近，存在作業(yè)人員誤碰既有設(shè)備影響正常運(yùn)營的危險(xiǎn)。

6）協(xié)調(diào)工作量大。改造涉及地鐵供電、通信、線路、房建等多個(gè)專業(yè)，要與運(yùn)營管理相關(guān)業(yè)務(wù)部門、系統(tǒng)供貨商等開展大量的協(xié)調(diào)配合工作，才能保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。

2 主要技術(shù)保障措施

2.1 室內(nèi)設(shè)備安裝

運(yùn)營線改造室內(nèi)設(shè)備安裝一般仍利用既有機(jī)房，例如北京地鐵1號(hào)線正線共25站，6站是新設(shè)機(jī)房，其余19站均為既有機(jī)房。新設(shè)機(jī)柜在原機(jī)房內(nèi)，由于空間的限制，有些站還存在系統(tǒng)開通后設(shè)備二次就位的問題，施工難度較大。在運(yùn)營線機(jī)房進(jìn)行室內(nèi)設(shè)備安裝、配線時(shí)多存在的問題有：誤碰既有設(shè)備，引起故障，影響運(yùn)營；在進(jìn)行機(jī)柜安裝時(shí)，由于空間限制，易造成機(jī)柜設(shè)置不合理 ，在進(jìn)行線纜布放時(shí)沒有充分預(yù)留余量，造成二次就位難度較大，或無法就位等。

針對(duì)室內(nèi)設(shè)備安裝存在的問題，首先要在開工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)每個(gè)機(jī)房內(nèi)的現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，實(shí)際測量新裝機(jī)柜的安裝位置，使新裝機(jī)柜既能滿足為既有信號(hào)系統(tǒng)的正常維護(hù)提供操作空間，還能盡量減少或避免設(shè)備二次改移所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，選出新機(jī)柜最優(yōu)布置方案后，報(bào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)后實(shí)施；機(jī)柜配線時(shí)，要以設(shè)備的最終安裝位置為準(zhǔn)進(jìn)行綜合考慮預(yù)留線纜長度；線槽定做時(shí)，要充分考慮因改移后較多的線纜余量，尺寸要合適。對(duì)既有設(shè)備的保護(hù)可采取隔離措施，在北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造時(shí)，為保障既有設(shè)備安全，成功研制了繼電器柜防護(hù)罩 ，施工作業(yè)人員即使碰到防護(hù)罩，也不會(huì)影響到運(yùn)營設(shè)備。該防護(hù)罩安裝固定在既有機(jī)柜上，上面留有開孔，方便看到既有設(shè)備的工作狀態(tài)，又起到散熱作用，一旦設(shè)備發(fā)生故障能夠輕松取下，查找故障，該項(xiàng)發(fā)明獲得了2015年度全國工程建設(shè)質(zhì)量管理小組一等獎(jiǎng)。

2.2 轉(zhuǎn)轍機(jī)及安裝裝置更換

轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔的轉(zhuǎn)換和鎖閉設(shè)備，直接關(guān)系到行車安全，相對(duì)于整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)轍機(jī)和安裝裝置的更新改造相對(duì)獨(dú)立，是新信號(hào)系統(tǒng)與老信號(hào)系統(tǒng)的唯一疊加接口。要想達(dá)到改造目的，新信號(hào)系統(tǒng)的每組新轉(zhuǎn)轍設(shè)備必須提前安裝。

這就要求每組轉(zhuǎn)轍設(shè)備更換后次日就要投入運(yùn)營使用，因此在施工過程中的任何失誤，都有可能對(duì)運(yùn)營造成影響，所以在實(shí)施過程中一定要確保其安裝牢固、尺寸正確、室內(nèi)外一致性、密貼調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。受隧道內(nèi)限界的影響，在進(jìn)行安裝裝置長角鋼更換時(shí)，需要線路專業(yè)配合抬軌至適當(dāng)?shù)母叨?，才能把角鋼抽出，在有限的作業(yè)時(shí)間內(nèi)對(duì)本項(xiàng)工作準(zhǔn)備提出更高要求。

角鋼打孔占用時(shí)間比較長，本道工序一般放在更換前進(jìn)行，但必須仔細(xì)核對(duì)好現(xiàn)場測量尺寸，以避免出現(xiàn)測量錯(cuò)誤或是偏差過大無法安裝。為此，可采用甲乙兩個(gè)班組分別測量，然后對(duì)兩組數(shù)據(jù)比對(duì)的方式進(jìn)行，兩組數(shù)據(jù)一致，按照甲組測量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工打孔，若偏差超出范圍需兩組再次進(jìn)行測量核對(duì)，保證現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

轉(zhuǎn)轍機(jī)更換時(shí)，由信號(hào)樓至終端盒的電纜配線還是用既有電纜，因此在進(jìn)行電纜終端盒配線時(shí)要以既有圖為準(zhǔn)進(jìn)行配線。技術(shù)人員要核對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)新配線圖與既有配線圖是否一致。轉(zhuǎn)轍機(jī)的內(nèi)部配線必須在運(yùn)至現(xiàn)場前提前完成，運(yùn)到現(xiàn)場更換時(shí)，再次核對(duì)既有轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部配線，做到圖物一致。為了確保更換的轉(zhuǎn)轍機(jī)配線正確，動(dòng)作、表示正常，可在施工單位駐地搭建轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)場前進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)。確保每個(gè)環(huán)節(jié)可控，安裝時(shí)不出現(xiàn)任何問題。按照此方法，在北京地鐵1號(hào)線改造工程中，轉(zhuǎn)轍機(jī)及安裝裝置的更換及試驗(yàn)一般都是在2 h內(nèi)完成。

2.3 新信號(hào)系統(tǒng)調(diào)試

新的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，首先進(jìn)行子系統(tǒng)調(diào)試，各子系統(tǒng)調(diào)試完成且車載ATO設(shè)備安裝完成后，要進(jìn)行復(fù)雜的動(dòng)車調(diào)試。動(dòng)車測試是檢驗(yàn)新信號(hào)系統(tǒng)的功能、性能及穩(wěn)定性的重要步驟。需要分別進(jìn)行單車功能測試、2車追蹤測試、5車追蹤測試、20車測試、30車測試以及60車系統(tǒng)壓力測試等。以驗(yàn)證系統(tǒng)是否達(dá)到預(yù)期的要求，實(shí)現(xiàn)全部功能。由于列車數(shù)量多、測試時(shí)間長、涉及范圍大，需要運(yùn)營組織相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合，做好多車測試的準(zhǔn)備工作，通過多車測試，發(fā)現(xiàn)并徹底解決系統(tǒng)存在的問題，以保障系統(tǒng)投入正式運(yùn)營后的運(yùn)行穩(wěn)定。

由于新的CBTC信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試不同于新線系統(tǒng)調(diào)試，利用停運(yùn)間隙進(jìn)行調(diào)試周期特別長，同時(shí)還要兼顧設(shè)備單位的日常維修，調(diào)試時(shí)間長達(dá)一年多。在每次進(jìn)行調(diào)試時(shí)既要保證調(diào)試的順利進(jìn)行，還要保證第二天既有信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要采取大量細(xì)致而周密的技術(shù)措施，以保證系統(tǒng)的順利調(diào)試。

采用CBTC系統(tǒng)替代基于軌道電路的ATC系統(tǒng)，車站和軌旁設(shè)備與既有設(shè)備相互影響較少，其中計(jì)軸、波導(dǎo)管（或自由波天線）、應(yīng)答器和站臺(tái)設(shè)備等對(duì)舊設(shè)備沒有影響，這些設(shè)備可以獨(dú)立的進(jìn)行施工及單體調(diào)試，除個(gè)別信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)位置可能與老信號(hào)機(jī)的位置存在沖突，安裝時(shí)無法就位（可就近安裝并完成單體調(diào)試，需要在開通時(shí)拆除老信號(hào)機(jī)后方可安裝就位）外，其他大部分信號(hào)機(jī)都能一次安裝在設(shè)計(jì)位置。在進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及動(dòng)車測試時(shí)，需要對(duì)室外道岔進(jìn)行實(shí)際控制，而道岔在運(yùn)營時(shí)段由既有系統(tǒng)控制，如果在系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)晚進(jìn)行分組倒接后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，無法滿足調(diào)試時(shí)間要求。為此，必須采用對(duì)室外轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行集中切換的方式，也就是用新舊系統(tǒng)倒切開關(guān)（安裝在配有本地聯(lián)鎖的設(shè)備集中站設(shè)備室，即安裝在道岔控制的管轄站）進(jìn)行控制，在正常運(yùn)營時(shí)，切換開關(guān)在舊系統(tǒng)狀態(tài)，由既有系統(tǒng)控制室外道岔；在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，切換開關(guān)倒至新系統(tǒng)狀態(tài)，由新系統(tǒng)控制室外道岔，這樣就能實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)對(duì)室外轉(zhuǎn)轍機(jī)的交互控制，實(shí)現(xiàn)在不影響正常運(yùn)營的條件下，進(jìn)行新信號(hào)系統(tǒng)的動(dòng)車調(diào)試。新系統(tǒng)安裝與既有系統(tǒng)并行，兩個(gè)系統(tǒng)間的接口僅限于對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)的監(jiān)測和控制。倒切開關(guān)在工程開通后逐步要點(diǎn)進(jìn)行拆除。

倒切開關(guān)箱內(nèi)繼電器采用極性保持繼電器，即使斷電也不會(huì)造成繼電器掉下引起新舊系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)換，在開關(guān)箱上設(shè)有帶鎖的轉(zhuǎn)換開關(guān)、確認(rèn)開關(guān)及相關(guān)狀態(tài)表示燈。由于倒切開關(guān)直接關(guān)系到運(yùn)營安全，因此在調(diào)試期間需要對(duì)倒切開關(guān)的使用制定嚴(yán)格的專項(xiàng)安全管理措施：新/舊系統(tǒng)開關(guān)的啟動(dòng)必須由授權(quán)專人保管鑰匙，運(yùn)營和試驗(yàn)雙方共同啟用鑰匙才能轉(zhuǎn)換。每次動(dòng)用開關(guān)，必須有詳細(xì)記錄，動(dòng)用的人員、時(shí)間、調(diào)試轉(zhuǎn)轍機(jī)的號(hào)數(shù)、狀態(tài)等。在白天運(yùn)營時(shí)段，任何人都不允許切換開關(guān)的位置。

采用倒切開關(guān)后，系統(tǒng)切換非常方便，例如在北京地鐵1號(hào)線四惠車輛段有80組道岔，只需要10 min就能完成倒接及道岔狀態(tài)確認(rèn)工作。

3 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

1）每日施工執(zhí)行施工工作票制度

為了規(guī)范各項(xiàng)作業(yè)流程，保證作業(yè)安全，執(zhí)行工作票制度。作業(yè)班組每次施工前根據(jù)施工內(nèi)容進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)想，工作票中填寫安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和把控措施、檢查內(nèi)容等；作業(yè)完畢后，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行回檢，確保設(shè)備安裝牢固，不遺留任何施工機(jī)具、廢料，做到人走、料凈、場清。經(jīng)回檢確認(rèn)后，完成當(dāng)天作業(yè)票填寫內(nèi)容，并經(jīng)相關(guān)單位共同簽字確認(rèn)。

2）對(duì)主要作業(yè)進(jìn)行全程視頻監(jiān)控

對(duì)作業(yè)人員在施工過程中不遵守相關(guān)規(guī)章制度、不按作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)范作業(yè)等問題，各個(gè)班組配置視頻記錄設(shè)備，設(shè)專人對(duì)當(dāng)天作業(yè)過程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行攝錄，將信息數(shù)據(jù)交給調(diào)度集中存儲(chǔ)、檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)在安全例會(huì)上通報(bào)，起到對(duì)作業(yè)人員的違規(guī)約束作用，減少了違章作業(yè)，也對(duì)一旦出現(xiàn)問題進(jìn)行追溯和調(diào)查提供了依據(jù)。

3）使用限界檢查設(shè)備

對(duì)于涉及施工范圍較大的工作，如電纜、波導(dǎo)管、軌旁安裝等，每個(gè)點(diǎn)若進(jìn)行簡單限界測量，不但占用時(shí)間長，而且測量精度不準(zhǔn)，特別是高空安裝的設(shè)備，測量比較困難。根據(jù)限界尺寸制造可在鋼軌上推行的限界檢查車，便可以方便的檢查新裝設(shè)備是否侵限。施工完畢后，用限界檢查車進(jìn)行限界回檢，發(fā)現(xiàn)侵限情況時(shí)立即進(jìn)行處理整改。限界檢查車可以根據(jù)不同的工作面分別加工、組合，分為側(cè)面、軌底、隧道頂部幾種檢查車。在進(jìn)行北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造施工時(shí)，研制的限界檢查車獲得了2014年度全國工程建設(shè)質(zhì)量管理小組二等獎(jiǎng)。

4 結(jié)束語

保證運(yùn)營安全是信號(hào)系統(tǒng)改造施工的重中之重，在軌道交通運(yùn)營線施工中稍有疏忽將會(huì)發(fā)生各類安全事故。從北京地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造到目前的北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造施工，通過以上技術(shù)及安全措施的有效實(shí)施，確保了現(xiàn)場施工及調(diào)試安全。同時(shí)設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工以及相關(guān)配合方等都應(yīng)加強(qiáng)相互溝通和協(xié)作，并做好現(xiàn)場調(diào)查工作，選用合理的施工方法、方案，并堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化管理，強(qiáng)化施工現(xiàn)場作業(yè)安全技術(shù)措施落實(shí)及風(fēng)險(xiǎn)控制，不斷優(yōu)化作業(yè)流程、施工方案，以實(shí)現(xiàn)確保安全生產(chǎn)，減少事故發(fā)生，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。