曼谷高架軌道交通信號系統(tǒng)的改造

曼谷高架軌道交通信號系統(tǒng)的改造

為了適應(yīng)日益增長的客運需求和擴大公共交通路網(wǎng)，泰國曼谷公共交通系統(tǒng)公司（BTS）開展了一個項目，將其高架軌道交通基于軌道電路的信號系統(tǒng)改造為基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)。該項目面臨一些重要挑戰(zhàn)。

1　高架軌道交通系統(tǒng)擴建概況

投資改造曼谷的高架軌道交通系統(tǒng)，即BTS的Skytrain（圖1），該系統(tǒng)自1999年12月開通運營以來，客運量快速增長，到20世紀末，已迫切需要將線路延長和升級改造其信號系統(tǒng)。

曼谷市政府（BMA）和曼谷公共交通系統(tǒng)公司（BTS）計劃擴建該系統(tǒng)，以滿足客運需求以及提高系統(tǒng)運營效率和裁減一些工作人員，并優(yōu)化系統(tǒng)維護成本，BTS決定升級其信號系統(tǒng)到CBTC系統(tǒng)，并增加列車以提高運力。隨后在2008年底從CNR采購了12列4節(jié)編組的列車，目前主要服務(wù)于席隆（Silom）線，同時也將列車從現(xiàn)有3節(jié)編組加長到4節(jié)編組。

該路網(wǎng)最初的擴建包含席隆線延伸2.2 km到王威安亞（Wong Wian Yai），這段延伸線于2009 年5月開通運營，還有1段5.3 km延伸到素坤逸（Sukhumvit）線的Bearing站，該段線路于2011年開通。在2007年中期，龐巴迪公司獲得信號改造合同，同時提供新的列車，分階段引進并與線路擴建開通計劃綁定。

2　信號系統(tǒng)更新項目的實施

新的信號系統(tǒng)由龐巴迪CityFlo 450組成，采用計算機聯(lián)鎖和基于無線通信的列車自動防護（ATP）系統(tǒng)，有1個中心運營控制系統(tǒng)，布設(shè)1個無線傳輸和通信網(wǎng)絡(luò)。新的信號系統(tǒng)可提供1 min 30 s的列車運營間隔，而采用軌道電路的列車運營間隔為2 min。

新的列車只配備了新的列車自動控制（ATC）系統(tǒng)，因此，與原有的信號系統(tǒng)不兼容。為此，新的信號系統(tǒng)安裝和調(diào)試工作要在列車調(diào)配之前進行，改造計劃需要7個階段。

圖1　Skytrain系統(tǒng)

階段1：隨著席隆線從沙潘塔克辛站（Saphan Taksin）穿過湄南河延伸到王威安亞，立即出臺1個臨時解決方案。新的信號系統(tǒng)僅在延伸線安裝，期間，原有的信號系統(tǒng)控制原有的席隆線。因此，一些3節(jié)編組的列車配備2個信號系統(tǒng)的車載設(shè)備。

階段2：在整個席隆線上引入新的ATC軌旁設(shè)備和新的中心控制系統(tǒng)。一些新的4節(jié)編組的列車在席隆線上逐步投入運營，僅裝備新的ATC車載設(shè)備的列車被允許在席隆線上以人工ATP模式運營。不允許操作列車自動運行（ATO）模式，可以選擇返回到第1階段的運營模式。

階段3：更多新的列車在席隆線上投入運營，而素坤逸線從奇?。–hitlom）車站到曼谷北站（Mo Chit）的1段線路鋪設(shè)（覆蓋）新的軌旁設(shè)備，在這段線路上允許混合列車運行。為素坤逸線服務(wù)的列車在原有的ATC系統(tǒng)下運行。轉(zhuǎn)換到席隆延伸線上運行的新的列車在新的ATC系統(tǒng)下以人工ATP模式運行，直到轉(zhuǎn)換到席隆線，所有列車，新的列車和原有3節(jié)編組列車，都在新的信號系統(tǒng)下運行。

階段4：在整個席隆線上引入ATO運營模式。

階段5：進行車輛段信號系統(tǒng)改造，原有的信號系統(tǒng)和新的信號系統(tǒng)并行工作。

階段6：在整個素坤逸線上從曼谷北站到Bearing站安裝新的軌旁設(shè)備，開通信號系統(tǒng)全部功能。

階段7：原有的信號系統(tǒng)逐步退出，包括車載設(shè)備和軌旁設(shè)備。

在以上每個階段都不可避免地遇到重大挑戰(zhàn)，特別是在項目成形的早期階段。

在階段1的初始階段，開始的工作是在假設(shè)原有的信號系統(tǒng)和新的信號系統(tǒng)之間接口可以通過交換2個系統(tǒng)的聯(lián)鎖狀態(tài)完成。BTS找過原有信號系統(tǒng)供應(yīng)商要求其提供接口服務(wù)報價。然而，到信號改造項目進行1年后，隨著許多信函和電子郵件交流后，該供應(yīng)商沒有表明愿意提供任何支持。

隨著時間的流失，未達到政府計劃2009年5月的開通目標，項目團隊和承包商提出了1個臨時的解決方案，在原有的信號系統(tǒng)和新的信號系統(tǒng)之間沒有任何接口。這個過渡階段將持續(xù)到新信號系統(tǒng)完成和整個席隆線投入運營。

隨后開始最適合系統(tǒng)運行切換的車站的研究，主要著重于實現(xiàn)最好的列車運行間隔可能性。這項研究也考慮到了從1個車載系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另1個車載系統(tǒng)時的臨時停車次數(shù)，并考慮在正常情況和降級運行模式下列車運行的適應(yīng)性。

最終這項研究認定蘇叻沙克（Surasak）站是理想的位置，減少了在原有線路的終點站沙潘塔克辛站的臨時停車次數(shù)，由于在舊的和新的區(qū)段建立了一個明確的“緩沖區(qū)”，其好處是，可以使所有列車在進入延伸區(qū)段之前都在新的信號系統(tǒng)下運行。這樣也可早期識別非通信列車，使其折返向西運行，最小限度地中斷運營，同時防止在一個地點發(fā)生所有的列車延遲。

緩沖區(qū)的信號系統(tǒng)布置如圖2所示。應(yīng)答器安裝到鐘那席（Chong Nonsi）站的系統(tǒng)運營邊界，能夠提前識別接近蘇叻沙克站的非通信列車，而道岔指示器并行操作從蘇叻沙克站的邊緣到延伸段的原有信號機。新的聯(lián)鎖系統(tǒng)提供從蘇叻沙克站的邊界到沙潘塔克辛站的全部線路控制，相同于原有的信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)。

在制定這個臨時解決方案時，保持高水平的運行安全是不可避免地要關(guān)注的一個問題，特別是在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換期間以及需要在相對較短的時間內(nèi)完成維持列車運行。安裝緊急按鈕，撤銷移動授權(quán)以及2個系統(tǒng)的并行連接，盡量減少這種風(fēng)險。

此外，必須在列車司機和線路控制中心人員之間提供連續(xù)的無線通信。依賴于列車管理系統(tǒng)到語音無線系統(tǒng)的接口文件傳輸，采用一個XML文件，其中包含客室編號、車輛編號、列車ID、司機人數(shù)、工作站ID、車站ID的信息。線路控制中心人員每天當(dāng)列車第1次進入系統(tǒng)以及當(dāng)列車通過緩沖區(qū)進入原有的系統(tǒng)時將這些ID輸入到系統(tǒng)中。

因此，操控2個系統(tǒng)之間的列車通過，需要原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)的線路控制中心人員之間的密切合作。在控制中心，原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)控制工作站并排放置，便于操控人員之間的交流和促使列車有效的交接。這種安排還提供了在運營期間2條線路操控人員之間的直接通信，這是線路區(qū)段重疊控制的安全運行的關(guān)鍵。在緊急情況下，如果1條線路堵塞則另1條線路采用雙向運行，幸運的是在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換期間沒有發(fā)生這樣的情況。

隨著臨時系統(tǒng)的成功實施，注意力轉(zhuǎn)移到擴大新信號系統(tǒng)到整個席隆線，使列車在ATP模式下運營。新系統(tǒng)控制所有的軌旁設(shè)備，包括在席隆線的道岔和信號機（道岔指標燈）。

圖2　在緩沖區(qū)的信號系統(tǒng)布置

素坤逸線和席隆線可在暹羅（Siam）站轉(zhuǎn)乘，在可能移動授權(quán)之前，新系統(tǒng)和原有系統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)需要側(cè)面防護。由于2條線路之間沒有接口連接，在2個系統(tǒng)之間提供一個真正的聯(lián)鎖是不可能。因此，為了保留原有系統(tǒng)運營的備用方案，而且沒有從原有系統(tǒng)供應(yīng)商有效地獲得原始設(shè)計信息，唯一的選擇是尋求從原有系統(tǒng)獲取基本聯(lián)鎖狀態(tài)的可能性。

項目團隊和承包商開發(fā)了一個簡單的方法來實現(xiàn)這一目標，通過在其他線路的外側(cè)道岔處設(shè)置1個道岔檢測器，所有這些都在原有聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制下，新聯(lián)鎖系統(tǒng)鋪設(shè)在頂端，但是沒有任何控制操作。道岔密貼檢測公差設(shè)定在1 mm，小于原有系統(tǒng)，這意味著原有系統(tǒng)的任何密貼不好也會導(dǎo)致新系統(tǒng)檢測的密貼誤差。

一個新的軌旁系統(tǒng)鋪設(shè)延伸到Rathchathewi站，允許將所有列車發(fā)送到席隆線，在新的信號系統(tǒng)下運營。因此，任何非運營和非通信列車可在素坤逸線繼續(xù)其安全服役。

在素坤逸線運營保持不變，除了鎖定道岔為席隆線提供側(cè)面防護，在這個位置不會通向另1條線。同樣適用于席隆線上的側(cè)線道岔，但原有系統(tǒng)負責(zé)維持道岔控制。因此，2條線路的操控人員必須對任何列車轉(zhuǎn)換進行協(xié)同工作，包括打開道岔鎖閉和在原有聯(lián)鎖系統(tǒng)中設(shè)置跨線徑路，隨后是設(shè)定新聯(lián)鎖系統(tǒng)的相同路徑。

素坤逸線和席隆線2條線路在曼谷北站只有1個車輛段，任何新的席隆線列車在進入席隆線運行之前必須通過素坤逸線從曼谷北站車輛段轉(zhuǎn)換到暹羅站。

最初只引入少數(shù)新的列車到席隆線，在素坤逸線清晨采用人工模式運營，當(dāng)列車進入席隆線，切換到新系統(tǒng)。在非高峰期間，列車停放在側(cè)線，運營結(jié)束后，列車以限制人工模式反向運行再返回到車輛段。

然而，隨著更多的新列車投入運營，車庫側(cè)線不足，導(dǎo)致一些列車返回到車輛段。這種轉(zhuǎn)換1天發(fā)生2次——在早高峰1個回程，晚高峰又1次，列車必須在素坤逸線快速安全運行，才能防止中斷運營。結(jié)果，在素坤逸線北段，從暹羅站到曼谷北站，包括折返線，采用相同的方法跨線運營。新信號系統(tǒng)的軌旁設(shè)備覆蓋這段線路，而道岔檢測器被部署在素坤逸線主要的運行路線的所有道岔處。除了路徑設(shè)置排序，所有在新列車前運行的列車配備CBTC列車位置報告系統(tǒng)且可見，這樣在素坤逸線上運行的任何新的列車可以線路允許速度在ATP模式下運行。

半人工模式的成功實施后，開始項目的第4階段工作，修改車載軟件，允許列車在ATO模式下在整個席隆線上運行。隨后進行車輛段信號改造項目，從曼谷北站折返，這樣列車通過這段兼容新信號系統(tǒng)和原有信號系統(tǒng)的延長線。由于列車在曼谷北站和車輛段之間運行，消除了要求所有新列車在轉(zhuǎn)換期間在限制人工模式下運營，使列車運營效率提高。

倒數(shù)第2階段是對整個素坤逸線的信號改造，并修建1條連接到Bearing站的延長線。在這個階段不需要布置特殊的信號，同樣僅需在素坤逸線南部區(qū)段簡單地鋪設(shè)新的軌旁設(shè)備，連接素坤逸延長線到席隆線，在素坤逸線北段安裝聯(lián)鎖設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)。

隨著這些系統(tǒng)的成功部署，可以開始原有信號系統(tǒng)的退役工作。需要再次仔細的規(guī)劃，避免中斷新信號系統(tǒng)工作，項目團隊面臨重大挑戰(zhàn)，包括改進系統(tǒng)的可靠性，不能中斷運營，以及臨時調(diào)整工作。對ATP/ATO系統(tǒng)的軟件升級，連同一系列的高度復(fù)原和運行調(diào)試，確保系統(tǒng)已經(jīng)準備好。不過，工程師們還提供了1個后備計劃。

3　結(jié)束語

這是為數(shù)不多的一類信號改造項目，在整個系統(tǒng)改造過程中，原有信號系統(tǒng)和新信號系統(tǒng)之間沒有接口。這個項目表明，設(shè)計的創(chuàng)新方案可提供列車跨越系統(tǒng)邊界的安全運行，在軌旁設(shè)備重疊覆蓋區(qū)段，系統(tǒng)之間沒有聯(lián)鎖控制。對每日正常運營的路徑通過禁止所有沖突路徑，以及適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在一個系統(tǒng)中路徑鎖定的基本信號原理和在另一個系統(tǒng)中的移動授權(quán)控制，同時使用道岔探測器來連接這2個信號系統(tǒng)，這樣是切實可行的。

這是一個實施起來困難的項目，但它的成功表明，列車安全運營是可能的，即使沒有原有信號供應(yīng)商提供任何信息協(xié)助系統(tǒng)過渡。在要求的時間內(nèi)，完成了這個項目，這是一個團隊的努力和項目團隊和承包商及運營商之間密切合作的結(jié)果。

參考文獻

[1] L Y Lam，Chaisak Srisethanil. Boosting capacity in Bangkok [EB/OL]. [2015-01-16]. http:// www. railjournal.com/index.php/ signalling/boosting-capacity-inbangkok.html.

易 云 編譯

責(zé)任編輯 冒一平

收稿日期2015-04-20