上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造工程風(fēng)險(xiǎn)管理

朱經(jīng)緯

(上海軌道交通五號線南延伸發(fā)展有限公司，200235，上海//中級工程師)

上海軌道交通5號線既有線信號系統(tǒng)改造項(xiàng)目是國內(nèi)首個“邊運(yùn)營、變改造、邊建設(shè)”的城市軌道交通項(xiàng)目。2018年10月20日，在不影響既有線正常運(yùn)營的前提下，實(shí)現(xiàn)了既有線新舊信號系統(tǒng)的無縫割接。2018年12月底，上海軌道交通5號線南延伸線與既有線貫通運(yùn)營。截至目前，搭載了全新的雙CBTC(基于通信的列車控制)信號系統(tǒng)的上海軌道交通5號線，運(yùn)行安全、平穩(wěn)、高效、可靠。

本文以上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造工程為研究對象，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)、現(xiàn)場實(shí)際情況及上海軌道交通的現(xiàn)行管理辦法，對該工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析研究，對項(xiàng)目進(jìn)程中存在的重大風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識，對相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施進(jìn)行梳理。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在確保不停運(yùn)、不影響既有線運(yùn)營的原則下，高效、安全、保質(zhì)保量地完成了上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)信號改造任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)了新系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定的總體目標(biāo)。

1 工程概況及項(xiàng)目特點(diǎn)

上海軌道交通5號線既有線段，北起閔行區(qū)莘莊站，南至閔行開發(fā)區(qū)站，線路全長17.206 km，共設(shè)有車站11座，全線設(shè)置劍川路車輛段1處，控制中心設(shè)于顓橋站附近。自2003年開通以來，5號線一直是閔行區(qū)最重要的軌道交通線路，運(yùn)營15年來，日均客流量已經(jīng)突破了16萬人次。由于5號線既有線段的信號系統(tǒng)采用點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，行車間隔較長，難以適應(yīng)沿線地區(qū)發(fā)展以及5號線南延伸段建成后的客流增長需求。為了改善5號線沿線地區(qū)的交通出行條件，對5號線既有線信號系統(tǒng)的全面升級改造勢在必行。

上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造工程，采用全新的TSTCBTC?2.0技術(shù)，整體替換原點(diǎn)式ATP(列車自動保護(hù))信號系統(tǒng)。在短短不到1年的時間內(nèi)，僅利用夜間天窗施工點(diǎn)，完成了信號系統(tǒng)施工、調(diào)試、演練及割接的所有工作。作為全國首條“邊運(yùn)營、變改造、邊建設(shè)”的城市軌道交通項(xiàng)目，5號線信號系統(tǒng)改造項(xiàng)目主要有以下4個特點(diǎn)：

1)信號技術(shù)新。全國首次采用上海電氣泰雷茲交通自動化系統(tǒng)有限公司(以下簡稱“TST”)提供的TSTCBTC?2.0技術(shù)，TSTCBTC?2.0系統(tǒng)采取雙重、多重冗余，確保多個故障情況下不影響正常運(yùn)營；上海軌道交通首次采用1.8 GHz LTE(長期演進(jìn))技術(shù)和2.4 GHz跳頻擴(kuò)頻雙通道車地通信技術(shù)，確保車地通信安全、穩(wěn)定、可靠；采用準(zhǔn)全自動無人駕駛(DTO)模式及自動化停車場，高度自動化可以有效縮短停站時間，增加運(yùn)能，節(jié)省人力，從技術(shù)層面保障和提高運(yùn)營服務(wù)水平。

2)工程工期緊。從項(xiàng)目正式開工至新系統(tǒng)上線運(yùn)營用了共計(jì)10個月的時間，期間需要完成信號設(shè)備的安裝、靜態(tài)調(diào)試、動車調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及運(yùn)營演練等所有工作。10個月的工期對于一條全新的建設(shè)線路尚屬不易，對于既有線改造工程更是難上加難。5號線作為上海市閔行區(qū)唯一的一條軌道交通線路，無法停運(yùn)實(shí)施改造，為了確保白天運(yùn)營不受影響，全部施工、調(diào)試、演練等工作只能利用夜間停運(yùn)后天窗點(diǎn)進(jìn)行，每個天窗點(diǎn)有效作業(yè)時間只有3.5 h。

3)施工調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)高。為了確保既有線運(yùn)營不受影響，夜間天窗點(diǎn)調(diào)試期間必須保證5號線既有線的西門子信號設(shè)備不受絲毫影響及破壞，而既有線西門子信號設(shè)備已經(jīng)使用近15年，部分設(shè)備老化，對既有設(shè)備的保護(hù)工作尤為重要。因此，必須制定相應(yīng)的防護(hù)措施和方案，既要確保既有線信號設(shè)備完好無損，又要保證新信號系統(tǒng)調(diào)試工作順利開展，保質(zhì)保量完成調(diào)試任務(wù)，確保新信號系統(tǒng)按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)，安全、可靠地投入使用。

4)割接難度大。割接工作的前提是，5號線既不停運(yùn)，又不減少運(yùn)營時間。在5號線運(yùn)營未受任何影響的前提下，僅僅利用某個夜間施工點(diǎn)，約3.5 h左右，進(jìn)行新舊信號系統(tǒng)的割接工作，用新的TST提供的TSTCBTC?2.0信號系統(tǒng)，整體替換舊的西門子信號系統(tǒng)。這不僅要確保新信號系統(tǒng)的運(yùn)行高效、穩(wěn)定、可靠，同時又要實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員、運(yùn)營司機(jī)、管理人員、調(diào)度操作人員的無縫銜接、平穩(wěn)過渡。

2 風(fēng)險(xiǎn)辨識及管控措施

為進(jìn)一步提高工程安全風(fēng)險(xiǎn)管控水平，規(guī)范軌道交通工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管控工作，本著“安全第一、預(yù)防為主”的原則，堅(jiān)持風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、關(guān)口前移，建立健全安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控工作制度，構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制，形成點(diǎn)、線、面有機(jī)結(jié)合、無縫對接的安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控體系，促進(jìn)安全質(zhì)量隱患排查治理的科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，加大安全生產(chǎn)管理的力度，杜絕較大安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。根據(jù)上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造工程的特點(diǎn)，本文梳理了該工程的主要風(fēng)險(xiǎn)及管控措施。

2.1 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及管控措施

上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造工程為全新的TSTCBTC?2.0系統(tǒng)的首次應(yīng)用，系統(tǒng)可靠性、可用性、安全性未在任何一條運(yùn)營線路上得以驗(yàn)證。同時，雖然新增設(shè)備如計(jì)軸、AP(無線訪問接入點(diǎn))、LTE等設(shè)備與既有系統(tǒng)的軌道電路工作頻率不同，但仍然存在相互干擾的風(fēng)險(xiǎn)。5號線遠(yuǎn)期運(yùn)營存在4、6節(jié)編組列車混合運(yùn)營模式，在東川路站“Y”形進(jìn)路存在不同編組列車開錯方向的潛在風(fēng)險(xiǎn)。針對以上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的管控措施如下：

1)搭建現(xiàn)場運(yùn)行架構(gòu)驗(yàn)證系統(tǒng)方案。信號系統(tǒng)供應(yīng)商TST與上海軌道交通雙方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)力合作，在項(xiàng)目實(shí)施之前，率先在上海軌道交通6號線港城路基地試車線搭建了三站兩區(qū)間驗(yàn)證系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)測試，以減少新系統(tǒng)在實(shí)際工程實(shí)施時的工期及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

2)制定了完善的系統(tǒng)測試方案。信號系統(tǒng)供應(yīng)商TST具有完善的實(shí)驗(yàn)室仿真測試環(huán)境，子系統(tǒng)及系統(tǒng)級的軟件測試的絕大部分工作可以在實(shí)驗(yàn)室完成。現(xiàn)場進(jìn)行輸入輸出驗(yàn)證、現(xiàn)場數(shù)據(jù)一致性檢查、部分與列車起動運(yùn)行相關(guān)的測試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等。同時結(jié)合充分的列車起動運(yùn)行測試以及完整的測試流程，確保將信號系統(tǒng)改造工程的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降至最小。

2.2 工期風(fēng)險(xiǎn)及管控措施

按照現(xiàn)行上海軌道交通既有線施工作業(yè)管理規(guī)定，除確保既有線設(shè)備正常的維護(hù)作業(yè)點(diǎn)和搶修作業(yè)點(diǎn)外，用于施工調(diào)試作業(yè)最多只有4到5個作業(yè)點(diǎn)，按照每個作業(yè)點(diǎn)有效施工作業(yè)時間3.5 h計(jì)算，累計(jì)平均每周的有效作業(yè)時間只有16 h。如果按照有效作業(yè)時間計(jì)算，既有線一周零星化施工完成的作業(yè)量僅相當(dāng)于新建線路1到2天的作業(yè)量。同時，既有線站臺擴(kuò)建等施工又與信號系統(tǒng)動車調(diào)試相沖突，夜間施工資源存在嚴(yán)重不足。按此推算，既有線信號系統(tǒng)改造工程施工工期將會是新建線路信號系統(tǒng)工程施工工期的3倍以上。但由于開通節(jié)點(diǎn)已定，既有線與新建延伸線必須同步開通，既有線甚至要提前開通。因此，本工程具有較高的工期風(fēng)險(xiǎn)。針對以上工期風(fēng)險(xiǎn)的管控措施如下：

1)在設(shè)計(jì)、工廠驗(yàn)收階段嚴(yán)格把關(guān)，從技術(shù)、質(zhì)量層面確保設(shè)備的穩(wěn)定性，提高施工、調(diào)試效率，以確保工期和開通節(jié)點(diǎn)。

2)建設(shè)方和各參建單位積極籌劃，以周例會的形式適時調(diào)整并優(yōu)化工程籌劃，多作業(yè)面同時開展，以提高作業(yè)效率。

3)合理配置調(diào)試人員，在保證安全前提下，在同一時間多斷面進(jìn)行調(diào)試任務(wù)。

4)利用南延伸線較多的調(diào)試時間和施工資源，進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證，以節(jié)約既有線調(diào)試時間。

5)優(yōu)化動車調(diào)試流程，在南延伸線停放列車，以節(jié)約夜間出車行走時間。

2.3 施工調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)及管控措施

既有線站臺改造造成多作業(yè)面鋪開、多專業(yè)交叉施工，勢必帶來較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。新信號設(shè)備安裝在既有線路上，存在侵限風(fēng)險(xiǎn)。白天使用既有信號設(shè)備維持運(yùn)營，夜間使用新信號設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，新舊設(shè)備上千次倒接，存在設(shè)備故障后影響既有線運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)。針對以上施工調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)的管控措施如下：

1)在設(shè)計(jì)階段做好限界管理，同時按照設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備安裝首件定標(biāo)制度，后續(xù)設(shè)備參照首件定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，嚴(yán)防因設(shè)備侵限造成列車沖撞事故發(fā)生。

2)完善并細(xì)化既有線信號系統(tǒng)改造方案?；陧?xiàng)目的特點(diǎn)，根據(jù)不同區(qū)域(正線及停車場)制定不同的信號系統(tǒng)改造方案。為確保不影響既有線設(shè)備及運(yùn)營安全，施工方案經(jīng)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理方確認(rèn)后，還要經(jīng)維保、運(yùn)營、運(yùn)管等部門逐一審批通過后方可實(shí)施。

3)確認(rèn)調(diào)試倒接方案行之有效。項(xiàng)目實(shí)施前，倒接方案通過了同濟(jì)大學(xué)及軌道交通業(yè)內(nèi)相關(guān)專家評審，后經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)該方案行之有效后正式實(shí)施。實(shí)踐證明，在上千次的倒接進(jìn)程中，未發(fā)生任何一起倒接引起的故障及安全事件。

4)嚴(yán)控施工審批流程，強(qiáng)化施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行施工要點(diǎn)銷點(diǎn)制度，加強(qiáng)施工監(jiān)護(hù)，以降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

5)加強(qiáng)既有信號設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，確保白天運(yùn)營及夜間調(diào)試期間既有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

2.4 割接風(fēng)險(xiǎn)及管控措施

割接當(dāng)晚啟用新信號系統(tǒng)，核對室內(nèi)外設(shè)備一致性之后起動列車驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)行情況。在有限的3.5 h施工作業(yè)時間內(nèi)完成了全部割接工作，同時需要司機(jī)、站務(wù)員、調(diào)度員等相關(guān)人員協(xié)調(diào)配合，快速熟悉設(shè)備。如果發(fā)生設(shè)備故障，會影響割接進(jìn)展；如果相關(guān)作業(yè)人員操作不熟練，會增加次日運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)。針對以上割接風(fēng)險(xiǎn)的管控措施如下：

1)編制割接方案。項(xiàng)目公司牽頭維保、運(yùn)營、運(yùn)管等相關(guān)部門，對割接方案反復(fù)討論并確認(rèn)后，通過上海市交通運(yùn)輸行業(yè)協(xié)會專家評審后實(shí)施。

2)優(yōu)化割接流程，細(xì)化割接方案。從中央控制中心、車站、停車場及區(qū)間層層分步設(shè)置專人管控割接節(jié)點(diǎn)，有針對性地制定相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，確保割接施工萬無一失。

3)利用夜間天窗點(diǎn)進(jìn)行全實(shí)景演練。通過全實(shí)景演練驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，達(dá)到培訓(xùn)司機(jī)、調(diào)度員、站務(wù)員等相關(guān)人員的效果，使其快速熟悉新信號系統(tǒng)設(shè)備，熟練操作；同時，全實(shí)景演練由車輛、信號、屏蔽門等相關(guān)專業(yè)設(shè)備維護(hù)人員全程保駕，實(shí)時指導(dǎo)，以便第一時間排故，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。割接前，利用夜間3.5 h的天窗點(diǎn)，共進(jìn)行了12次全實(shí)景演練，參與演練的列車從6列逐步增加至27列，模擬正常運(yùn)營時的交路行駛，相關(guān)操作人員及管理人員按照正常運(yùn)營時段配備。正是這12次全實(shí)景演練，為順利割接及割接后的運(yùn)營穩(wěn)定打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4)全天候保駕方案。割接當(dāng)天及后續(xù)的一周時間內(nèi)，核心專業(yè)采取全天候保駕方案，項(xiàng)目公司牽頭施工單位、信號系統(tǒng)供應(yīng)商，以及維保、運(yùn)營等各個部門全部聯(lián)動，確保信號系統(tǒng)正常，運(yùn)營安全、穩(wěn)定。

3 結(jié)語

上海軌道交通5號信號系統(tǒng)改造項(xiàng)目的成功實(shí)施和投用，既離不開新信號系統(tǒng)(TSTCBTC?2.0)及LTE等新設(shè)備自身的設(shè)計(jì)優(yōu)勢及強(qiáng)大的可靠性和穩(wěn)定性，同時也離不開項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)協(xié)作、穩(wěn)扎穩(wěn)打、嚴(yán)控風(fēng)險(xiǎn)、追求卓越的精神。項(xiàng)目公司在確保項(xiàng)目安全、質(zhì)量和進(jìn)度的同時，積極與維保、運(yùn)營等相關(guān)單位緊密溝通、密切合作，使參建各方形成合力，為5號線順利割接這同一個目標(biāo)共同努力，合作以致共贏。上海軌道交通5號線信號系統(tǒng)改造的成功經(jīng)驗(yàn)可為業(yè)內(nèi)其他線路的信號系統(tǒng)改造項(xiàng)目提供借鑒。