既有站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備改造方案研究

池春玲

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

1 概述

隨著鐵路網(wǎng)的不斷發(fā)展，大量既有線需要進(jìn)行擴(kuò)能改造或新線接入既有樞紐地區(qū)車站，造成車站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化等，其中信號(hào)設(shè)備是改造工程的重難點(diǎn)之一，施工過程中需要停用既有信號(hào)設(shè)備，對(duì)鐵路造成運(yùn)輸影響和干擾，而作為鐵路運(yùn)輸“中樞神經(jīng)”的聯(lián)鎖改造是信號(hào)設(shè)備改造的核心內(nèi)容。改造站的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備（以下簡稱聯(lián)鎖設(shè)備）是新設(shè)還是利舊改造，才能滿足改造工程的需求，保證信號(hào)設(shè)備的順利開通呢？本文綜合分析改造工程對(duì)聯(lián)鎖設(shè)備的需求以及聯(lián)鎖設(shè)備改造方案需要考慮的關(guān)鍵因素，并以工程實(shí)例介紹改造站聯(lián)鎖設(shè)備宜新設(shè)還是利舊，總結(jié)出基本的研究方法。

2 既有站聯(lián)鎖設(shè)備改造方案影響因素分析

對(duì)既有站聯(lián)鎖設(shè)備的改造只存在兩種方案。

方案一、利舊改造，即聯(lián)鎖設(shè)備硬件利舊，僅根據(jù)站場規(guī)模變化增減聯(lián)鎖采集驅(qū)動(dòng)模塊以及軟件修改。

方案二、新建聯(lián)鎖設(shè)備，聯(lián)鎖系統(tǒng)軟硬件設(shè)備新設(shè)。

改造站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備到底是利舊改造還是新建，一般從以下幾方面進(jìn)行分析。

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化的影響分析

鐵路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指對(duì)鐵路建筑物和設(shè)備的類型、功能、規(guī)模等所作的技術(shù)規(guī)定。本文所說改造站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)僅僅是指隨著鐵路運(yùn)輸能力提高和路網(wǎng)擴(kuò)展的需要，對(duì)可擴(kuò)建或改建的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如線路提速需要換鋼軌或更換道岔、鐵路運(yùn)輸能力需要擴(kuò)建站場、新線引入后鐵路網(wǎng)的互聯(lián)互通等需求引起的改造。改造站從功能需求分為以下兩類。

1）規(guī)模變化

此類改造站的車站平面布置會(huì)發(fā)生變化，引起變化的原因主要包括新線的引入,線路輸送能力或車站作業(yè)量發(fā)生變化而要求增加或減少車站道岔、股道等。

2）功能提高

此類改造站的車站平面布置不變化，一般是線路提速或新建客專鐵路引入后既有站需滿足接發(fā)動(dòng)車組的需求，即車站性質(zhì)及運(yùn)營要求發(fā)生了變化。比如既有僅有車載設(shè)備為通用（或主體）機(jī)車信號(hào)+安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置的車（LKJ）運(yùn)行，改造后需要滿足車載設(shè)備為ATP的動(dòng)車運(yùn)行，此時(shí)車型的運(yùn)營需求發(fā)生變化。

對(duì)于第一類的改造站，由于站場發(fā)生了變化，聯(lián)鎖系統(tǒng)必須配套改造，至于聯(lián)鎖設(shè)備是新設(shè)還是利舊改造，需要結(jié)合站場改動(dòng)的規(guī)模、站場的過渡實(shí)施方案、既有聯(lián)鎖設(shè)備情況等因素綜合考慮。

對(duì)于第二類的改造站，站場沒有發(fā)生變化，信號(hào)系統(tǒng)配套需要進(jìn)行升級(jí)改造。如上面提到需增加車載設(shè)備為ATP的列車需求，則要求改造站進(jìn)行C2或C3級(jí)列控系統(tǒng)改造，相應(yīng)要求聯(lián)鎖增加與列控中心（以下簡稱TCC）的接口。由于聯(lián)鎖設(shè)備的更新?lián)Q代，老型號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在功能上不滿足與TCC接口的要求，如卡斯柯VPI型、鐵科TYJL-TR9和TYJL-II型、通號(hào)設(shè)計(jì)院DS6-11型、北京交大JD-1A型等，此時(shí)因既有聯(lián)鎖系統(tǒng)不滿足與TCC接口要求時(shí)需要新建計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備；若既有站聯(lián)鎖系統(tǒng)可以滿足與TCC接口需求，則需要綜合考慮其他因素分析是否需要新設(shè)。

2.2 改造工程影響范圍以及實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)的影響分析

若站場變化大，過渡工程復(fù)雜，在既有聯(lián)鎖設(shè)備上進(jìn)行過渡時(shí)需要的時(shí)間過長，甚至可能影響工期；或改造工程造成信號(hào)系統(tǒng)停用范圍大，對(duì)既有的運(yùn)輸干擾大；或?qū)嶋H實(shí)施過程中，由于每次換裝軟件均需要修改、恢復(fù)室內(nèi)既有組合配線，從而存在較大安全隱患及施工風(fēng)險(xiǎn)；而新建聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行過渡僅需更換一次設(shè)備，新聯(lián)鎖軟件將新的站場一次到位，進(jìn)行簡單的繼電電路即可配合站場完成過渡時(shí)應(yīng)考慮新建聯(lián)鎖設(shè)備。

有些改造雖然站場變化范圍較大，但變化部分與既有線路相對(duì)獨(dú)立，雖然站場過渡工期長，但由于新建線路與既有線路交叉施工少，聯(lián)鎖關(guān)系簡單，可以考慮利舊改造。但前期聯(lián)鎖廠家需要做好相應(yīng)支持，調(diào)試期間借用測試工具與施工方做好新增采驅(qū)碼位的核對(duì)工作，確保正式開通的一次性倒替軟件，減少信號(hào)系統(tǒng)實(shí)施的影響范圍。

2.3 改造工程運(yùn)營需求的影響分析

不同線路、不同樞紐的運(yùn)輸組織需求不同，配套站場改造后，將可能出現(xiàn)站場過大，運(yùn)輸組織發(fā)生變化。比如需要分場控制，重新劃分控制區(qū)域等情況，此時(shí)若在既有聯(lián)鎖設(shè)備基礎(chǔ)上改造可能無法實(shí)施，需要配套運(yùn)營需求進(jìn)一步確定新建1套還是2套聯(lián)鎖設(shè)備或新設(shè)1套利舊1套聯(lián)鎖設(shè)備。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益的影響分析

在改造工程中，盡量節(jié)約工程投資是一個(gè)重要原則。信號(hào)系統(tǒng)包括聯(lián)鎖、列控、行車指揮、集中監(jiān)測、電源等子系統(tǒng)，改造站新建聯(lián)鎖，必然造成其他系統(tǒng)是否新設(shè)的問題，而且還有附屬的設(shè)備房屋、暖通、電力、通信等專業(yè)的配套工程，工程投資較聯(lián)鎖利舊改造方案增加較多，經(jīng)濟(jì)效益分析需要納入工程設(shè)計(jì)中。

2.5 其他影響因素

若改造工程由于新建線路線位原因，將既有線信號(hào)樓占?jí)?，或者?lián)鎖設(shè)備已到大修期等情況，聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)新設(shè)。

3 工程實(shí)例

在實(shí)際改造工程中，上述文中提到的影響既有站聯(lián)鎖設(shè)備改造方案的因素一般同時(shí)出現(xiàn)，需要結(jié)合具體工程分析各因素的影響比重，均衡后確定改造站是新建計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖還是利舊改造。下面以滬杭高鐵引入筧橋站、鄭徐高鐵引入鄭州東動(dòng)車所和大湖站為例進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)備改造方案研究。

3.1 筧橋站(案例一）

3.1.1 工程概述

滬杭高鐵在筧橋站與既有滬杭線交匯，筧橋站作為高鐵與既有線的接口站，承擔(dān)著高鐵與既有線連接的橋梁作用。既有滬杭線采用C0級(jí)列控系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營，為此需要將筧橋至杭州改成C2級(jí)列控系統(tǒng)，滬杭高鐵引入杭州樞紐示意如圖1所示。

3.1.2 聯(lián)鎖改造方案

在滬杭高鐵引入筧橋站改造工程中，筧橋站增加了2個(gè)進(jìn)站口，站場增加4組道岔，站場改造比較簡單，為滿足滬杭高鐵350 km/h的動(dòng)車（無LKJ設(shè)備）下線運(yùn)行至杭州站，筧橋站需要進(jìn)行C2改造，增加TCC，由于筧橋站既有聯(lián)鎖設(shè)備是TYJL-II型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，不能滿足與TCC接口的條件，因此，筧橋站需要新建冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。

3.2 鄭州東動(dòng)車所（案例二）

3.2.1 工程概述

鄭州東動(dòng)車所于2012年京石武建設(shè)的C2列控系統(tǒng)車站，鄭徐高鐵在其站場規(guī)?；A(chǔ)上增設(shè)17條存車線、47組道岔。改造后的鄭州東動(dòng)車所站場布置沒有按京廣場、徐蘭場獨(dú)立布置，存車場上行咽喉滿足各存車線與D1、D2、D3、D4線間均可進(jìn)行接發(fā)動(dòng)車組作業(yè)；存車場下行咽喉區(qū)各存車線與各檢庫線聯(lián)通，滿足各存車線上的動(dòng)車組可入庫檢修的作業(yè)需求。為了方便下文描述，將京石武工程存車線簡稱京廣場、鄭徐高鐵新增存車線簡稱徐蘭場，動(dòng)走線和庫檢線與存車線連接示意如圖2，3所示。

3.2.2 聯(lián)鎖方案分析

3.2.2.1 聯(lián)鎖控制方案

鄭徐高鐵引入鄭州東動(dòng)車所后， D1～D4線間及與存車線間、各存車線與各檢庫線間均通過渡線道岔銜接，場間列車和調(diào)車作業(yè)頻繁，因此盡管站場規(guī)模大，考慮到實(shí)際運(yùn)營需求，不宜分場控制，宜按1套聯(lián)鎖設(shè)備控制。有如下2個(gè)方案。

方案一：鄭徐高鐵引入后所增加的存車線、道岔均納入既有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，對(duì)既有京石武設(shè)置的聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容改造，既有室內(nèi)、室外設(shè)備利舊，鄭徐高鐵新增的存車線、道岔等的室內(nèi)、室外設(shè)備新設(shè)。

方案二：設(shè)置1套全新的聯(lián)鎖設(shè)備，管轄既有道岔、存車線、D1、D2線以及鄭徐高鐵新增的道岔、存車線、D3、D4線等。配套新增TCC、CTC、監(jiān)測、電源屏（含UPS）等設(shè)備，并利用既有信號(hào)樓進(jìn)行倒層。既有京石武以及鄭徐高鐵增加的所有道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路等室內(nèi)電路新設(shè)，既有京石武室外除干線電纜新設(shè)外，其余設(shè)備利舊，鄭徐引入新增的室外設(shè)備均新設(shè)。

3.2.2.2 方案分析

方案一：既有擴(kuò)容改造方案

1）信號(hào)設(shè)備修改范圍

鄭徐高鐵引入后，引起信號(hào)設(shè)備變化主要內(nèi)容如下：

增加鄭徐高鐵工程相應(yīng)的道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路等室內(nèi)外設(shè)備器材及控制電纜等；

配合站場改造既有聯(lián)鎖、列控、調(diào)度集中、信號(hào)集中監(jiān)測、電源系統(tǒng)，增加硬件板卡及修改系統(tǒng)軟件；

調(diào)度所京石武臺(tái)調(diào)度臺(tái)軟件修改。

2）影響范圍

在實(shí)施過程中因影響既有運(yùn)營設(shè)備，必須在施工天窗內(nèi)進(jìn)行，施工時(shí)點(diǎn)內(nèi)影響范圍如下。

停用鄭州東動(dòng)車所聯(lián)鎖、列控、CTC、信號(hào)集中監(jiān)測、電源設(shè)備，停用鄭州東動(dòng)車所至鄭州東京廣場、鄭州東動(dòng)車所至鄭州東城際場間場聯(lián)，鄭州東動(dòng)車所轉(zhuǎn)非常站控。

鄭州東動(dòng)車所、鄭州東動(dòng)車所至鄭州東京廣場、鄭州東動(dòng)車所至鄭州東城際場場間不行車。

要求盡量清空動(dòng)車所股道。

由此可知，施工對(duì)運(yùn)輸影響范圍很大。3) 現(xiàn)場實(shí)施需求及風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，鄭徐高鐵實(shí)施時(shí)鄭州東動(dòng)車所每月可給電務(wù)用天窗不足8天，每次垂直天窗點(diǎn)時(shí)長2 h。本方案動(dòng)車所所內(nèi)設(shè)備調(diào)試均要在施工天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，主要步驟如下。

給點(diǎn)后對(duì)既有部分組合配線進(jìn)行修改。同時(shí)聯(lián)鎖機(jī)插上新增板卡并換裝各系統(tǒng)新版軟件，確認(rèn)各系統(tǒng)間接口無誤，時(shí)長35 min。

針對(duì)新版軟件進(jìn)行聯(lián)鎖實(shí)驗(yàn)等各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作，時(shí)長30 min。

試驗(yàn)完成后恢復(fù)既有組合配線，拔出聯(lián)鎖機(jī)新增板卡并回退舊版軟件，并確認(rèn)各系統(tǒng)間接口狀態(tài)正常，時(shí)長35 min。

電務(wù)段對(duì)回退的舊版軟件進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)并開通，時(shí)長20 min。

根據(jù)鄭州電務(wù)段和通號(hào)施工單位既有現(xiàn)場試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在天窗點(diǎn)為2 h的情況下，鄭州東動(dòng)車所現(xiàn)場施工試驗(yàn)及電務(wù)驗(yàn)收時(shí)間大致需要90個(gè)天窗，持續(xù)約11個(gè)月，對(duì)運(yùn)輸干擾大。

另外，該方案在實(shí)施過程中，每次換裝軟件均需要修改、恢復(fù)室內(nèi)既有組合配線，存在較大安全隱患及施工風(fēng)險(xiǎn)。

方案二：新設(shè)1套聯(lián)鎖

方案二在現(xiàn)場實(shí)施過程中，所有施工、試驗(yàn)均在新聯(lián)鎖系統(tǒng)下完成，無換裝新、舊軟件過程，對(duì)既有設(shè)備及正常行車無影響。室內(nèi)利用模擬盤進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)試驗(yàn)和進(jìn)路試驗(yàn)，可以保證軟件邏輯、室內(nèi)配線正確無誤。京廣場室外所有信號(hào)設(shè)備利舊，僅開通當(dāng)天對(duì)既有干線電纜進(jìn)行接續(xù)倒接。其他信號(hào)系統(tǒng)均為新設(shè)，系統(tǒng)間的接口試驗(yàn)可在安裝完成后隨時(shí)進(jìn)行且不影響既有設(shè)備的運(yùn)行，將既有站場改造的安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低，大大降低了對(duì)運(yùn)營的影響和施工風(fēng)險(xiǎn)、難度，可實(shí)施性較高。

此方案投資較聯(lián)鎖利舊改造方案增加投資約2 300萬元（含房屋配套工程）。

3.2.3 推薦方案

從上述分析可知，為了保證鄭徐高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試動(dòng)車進(jìn)徐蘭場的節(jié)點(diǎn)需求，同時(shí)減少對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，降低既有線改造的安全風(fēng)險(xiǎn)，鄭州東動(dòng)車所鄭徐高鐵引入后宜按新設(shè)1套聯(lián)鎖的方案設(shè)計(jì)。

3.3 大湖站（案例三）

3.3.1 工程概述

大湖站于2011年6月配合京滬高鐵進(jìn)行改造，新建通號(hào)設(shè)計(jì)院K5B冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，并設(shè)TCC，按C0級(jí)列控系統(tǒng)開通。鄭徐高鐵通過新建銅山聯(lián)絡(luò)線在銅山站東端與既有隴海線接軌，經(jīng)既有徐州西站至徐州站，新建徐州—大湖客車聯(lián)絡(luò)線外繞大湖站后，在大湖站東端經(jīng)西北聯(lián)絡(luò)線接入徐州東站，為滿足鄭徐高鐵動(dòng)車組進(jìn)徐州站，需要對(duì)銅山聯(lián)絡(luò)線經(jīng)銅山—徐州西站—徐州站—大湖站—徐州東站進(jìn)行C2改造，改造工程增加的大湖站東端的徐州至大湖客車聯(lián)絡(luò)線與既有隴海線之間增加的隴海上、下行客車聯(lián)絡(luò)線及相關(guān)道岔均納入大湖站控制，如圖4所示。

3.3.2 聯(lián)鎖方案分析

1）站場改造情況分析

鄭徐高鐵引入大湖站站場規(guī)模擴(kuò)大，但仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，徐州—大湖客車聯(lián)絡(luò)線外包大湖站，該線的實(shí)施并不影響既有隴海線的運(yùn)營，大湖站信號(hào)系統(tǒng)僅需在最后的撥接接入大湖站即可；隴?？蛙嚶?lián)絡(luò)線的目的是將既有隴海線方面的客車和貨車進(jìn)行分離，在徐州—大湖客車聯(lián)絡(luò)線形成后，將隴海線客車經(jīng)徐州—大湖客車聯(lián)絡(luò)線接入徐州站，因此隴?？蛙嚶?lián)絡(luò)線可以和徐州—大湖客車聯(lián)絡(luò)線一起開通；西北聯(lián)絡(luò)線在鄭徐高鐵工程需要進(jìn)行撥線，大湖站部分道岔拆除和移位，信號(hào)配套改造可以通過利用既有道岔室內(nèi)，室外按新站場布局實(shí)施到位的方案進(jìn)行過渡，西北聯(lián)絡(luò)線撥接無需進(jìn)行聯(lián)鎖軟件修改。

2）信號(hào)設(shè)備情況分析

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，大湖站信號(hào)機(jī)房和機(jī)械室空位可滿足鄭徐高鐵新增設(shè)備需求，既有大湖站聯(lián)鎖和列控系統(tǒng)設(shè)備于2011年京滬高鐵設(shè)置，至2016年鄭徐高鐵開通才5年，同時(shí)聯(lián)鎖設(shè)備功能滿足C2改造的需求。

3.3.3 推薦方案

從上述分析可知，鄭徐高鐵引入大湖站改造聯(lián)鎖設(shè)備宜利舊，配合站場進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)備軟硬件擴(kuò)容改造即可滿足工程要求，聯(lián)鎖設(shè)備利舊可節(jié)約工程投資。

4 結(jié)論

本文介紹的實(shí)際案例一因?yàn)榧扔新?lián)鎖設(shè)備不滿足功能需求（與TCC接口）應(yīng)新建聯(lián)鎖；案例二主要是從實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)、影響范圍等方面分析，宜新建聯(lián)鎖；案例三因既有聯(lián)鎖設(shè)備滿足功能需求且實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)小宜利舊改造。3個(gè)均為改造工程較典型的案例，但鐵路站場、線路改造情況千變?nèi)f化，既有信號(hào)設(shè)備制式、不同車站的運(yùn)輸需求、影響范圍、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)等要求均不同，本文案例并不能反映全部改造工程中聯(lián)鎖設(shè)備改造方案情形，但文中介紹的基本方法可用于大部分改造工程，可為改造站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備改造方案設(shè)計(jì)提供參考。

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