廣州地鐵一號線信號系統(tǒng)改造工程風(fēng)險(xiǎn)分析

袁雪源

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510006)

1 概述

廣州市軌道交通一號線是廣州市第一條投入運(yùn)營的地鐵線路，既有廣州地鐵一號線分兩階段開通：首通段（西朗—黃沙段）于1997 年6 月投入運(yùn)營；全線于1999 年6 月28 日投入運(yùn)營，開通至今已超過20 年[1]。既有信號設(shè)備性能無法滿足客流增長需求，且信號設(shè)備日趨老化，故障率明顯增高。為消除由于設(shè)備老化而可能導(dǎo)致的設(shè)備隱患，保障行車安全，滿足大客流運(yùn)營需求，需對既有信號系統(tǒng)進(jìn)行升級，對既有信號設(shè)備進(jìn)行更新替換，消除安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，保證信號系統(tǒng)技術(shù)水平和整體質(zhì)量滿足安全運(yùn)營需求，提高系統(tǒng)可靠性，提高一號線的運(yùn)行能力[2]。

既有廣州地鐵一號線信號系統(tǒng)采用德國西門子公司（SIEMENS）基于無絕緣數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動閉塞ATC 列車自動控制系統(tǒng)LZB700M，列車最高運(yùn)行速度80 km/h。改造方案在既有運(yùn)營線路實(shí)施，采用更新替換既有設(shè)備及系統(tǒng)的方案。本次更新改造以既有線路不停運(yùn)，不影響既有線運(yùn)營為前提，工程實(shí)施具有多方面風(fēng)險(xiǎn)。

2 工程特點(diǎn)

本工程的總體目標(biāo)是：通過對廣州市軌道交通一號線信號系統(tǒng)更新消除由于設(shè)備老化而可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患，提升系統(tǒng)可靠性和技術(shù)水平，以確保地鐵的安全運(yùn)營，提高一號線的運(yùn)行能力。一號線信號系統(tǒng)改造工程與地鐵新線建設(shè)中信號系統(tǒng)建設(shè)工程有較大區(qū)別，其特點(diǎn)如下。

1）更新改造過程以地鐵維持正常運(yùn)營、且運(yùn)營能力和安全可靠性不降低為前提，作業(yè)時(shí)間以結(jié)束運(yùn)營后至運(yùn)營開始前的3、4 h 為主，作業(yè)時(shí)間短、工期緊、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，難度較大[3]。

2）新舊系統(tǒng)倒切過渡期間，新舊系統(tǒng)和設(shè)備并存，白天既有系統(tǒng)和設(shè)備維持正常運(yùn)營，夜間新系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行調(diào)試[4]。頻繁的新、舊系統(tǒng)切換操作，容易發(fā)生由于操作錯(cuò)誤影響運(yùn)營的事故。

3）全線的信號設(shè)備目前按各站分散設(shè)置，設(shè)備集中站信號設(shè)備室面積偏小，特別是按照目前信號設(shè)備集中設(shè)置的方式，設(shè)備集中站的信號設(shè)備室面積更加緊張，需要擴(kuò)大房間面積。

4）現(xiàn)場環(huán)境早已成型并且運(yùn)營多年，現(xiàn)狀復(fù)雜，施工作業(yè)面狹窄，施工中影響既有設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)大。

5）既有線改造的主要工作必須在夜間結(jié)束運(yùn)營以后進(jìn)行，有效作業(yè)時(shí)間短。

6）系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)綜合測試和試運(yùn)行時(shí)間緊張，測試組織難度大。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

由于1 號線已運(yùn)營多年，線路土建環(huán)境、線路參數(shù)、線纜布置等均與最初設(shè)計(jì)有所偏差。限于當(dāng)年文檔管理水平，部分原始設(shè)計(jì)資料缺失。以上限制條件給本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大風(fēng)險(xiǎn)。

為保障設(shè)計(jì)方案可行性，設(shè)計(jì)單位充分考慮工程實(shí)施條件，在現(xiàn)有材料基礎(chǔ)上組織多輪現(xiàn)場踏勘，以現(xiàn)場實(shí)際條件為設(shè)計(jì)輸入。此外，充分考慮國內(nèi)施工安裝技術(shù)水平，對于無把握的工法、產(chǎn)品慎重采用[5]。機(jī)電設(shè)備選用成熟可靠的產(chǎn)品。方案論證透徹，在保證完整功能的前提下，針對乘客、運(yùn)營、維修開展設(shè)計(jì)，為運(yùn)營安全、可靠創(chuàng)造條件。

3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)

本工程是既有線更新改造，新設(shè)備在既有線路上施工安裝難度較大，行車風(fēng)險(xiǎn)影響大，既有線纜安裝路由及預(yù)留空間或孔洞較少。由于限界約束，室外設(shè)備安裝位置有限，當(dāng)新設(shè)備與既有設(shè)備的安裝位置沖突時(shí)，需要將新設(shè)備安裝在臨時(shí)過渡位置，待新舊系統(tǒng)設(shè)備過渡倒接時(shí)再進(jìn)行二次就位；過渡階段室內(nèi)設(shè)備新舊并存，由于設(shè)備房空間狹小，部分新設(shè)備需要進(jìn)行臨時(shí)安裝，新舊設(shè)備間距較小，施工作業(yè)時(shí)容易發(fā)生誤碰、誤操作而影響運(yùn)營。

信號與其他專業(yè)的接口多，施工組織協(xié)調(diào)難度大[6]。信號系統(tǒng)改造需要對信號設(shè)備房進(jìn)行重新布置改造，涉及建筑裝修、通風(fēng)空調(diào)、消防、低壓供電、通信、綜合監(jiān)控、車輛、屏蔽門、防淹門、軌道等多個(gè)專業(yè)，基于運(yùn)營規(guī)章制度要求，接口專業(yè)的施工作業(yè)需運(yùn)營中心維保部門專人配合，溝通協(xié)調(diào)工作量較大。施工在作業(yè)時(shí)間、作業(yè)計(jì)劃安排、人員及機(jī)械調(diào)度、材料運(yùn)輸及成品保護(hù)、既有設(shè)備設(shè)施防護(hù)等方面施工組織難度增大，對本項(xiàng)目施工組織水平提出了很高的要求。信號系統(tǒng)與其他專業(yè)接口較多，在進(jìn)行接口改造過程中，存在施工人員容易誤碰、誤操作其他專業(yè)線纜和設(shè)備，造成其他專業(yè)設(shè)備故障而影響運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)。

隧道內(nèi)及地下車站現(xiàn)場情況復(fù)雜，制約因素眾多。各專業(yè)設(shè)備使用年限均處于更新改造階段，區(qū)間照明光線較暗，因此對施工作業(yè)的安全防護(hù)有較高要求。每天的施工安裝內(nèi)容以不影響第二天正常運(yùn)營為前提，需對施工作業(yè)區(qū)域既有設(shè)備做好安全防護(hù)，并制定詳細(xì)的應(yīng)急處置預(yù)案。

安全管理困難。1）空間上的安全問題，設(shè)備房內(nèi)空間狹窄，新舊設(shè)備并存，新設(shè)備安裝不能影響舊設(shè)備運(yùn)行；區(qū)間隧道新舊設(shè)備安裝位置重合，需進(jìn)行拆除更換，同時(shí)要保證更換后的新設(shè)備安全可靠；2）施工現(xiàn)場管理安全問題，由于夜間作業(yè)時(shí)間只有約3 h，必須保證在3 h 內(nèi)完成作業(yè)請點(diǎn)登記、人員進(jìn)場、施工準(zhǔn)備到開始施工、現(xiàn)場出清、檢查確認(rèn)全過程，組織難度較大。3）設(shè)備過渡倒接與調(diào)試期間的安全問題，頻繁的新、舊系統(tǒng)切換易發(fā)生誤操作，影響正常運(yùn)營，可靠系數(shù)有所降低。

車站管線、槽道安裝環(huán)境復(fù)雜、難度大。由于信號系統(tǒng)在車站的管線及槽道主要敷設(shè)安裝在吊頂內(nèi)，而既有車站站臺與站廳區(qū)域各專業(yè)的公共管線、橋架比較混亂，現(xiàn)場空間環(huán)境又復(fù)雜狹小，且個(gè)別車站原預(yù)留管線孔洞不能滿足新系統(tǒng)的施工需求。

為有效規(guī)避以上施工風(fēng)險(xiǎn)，主要采取以下措施。

1）施工前準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況編制專項(xiàng)施工方案，方案中詳細(xì)列明施工風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并做好安全防護(hù)預(yù)案，報(bào)監(jiān)理、業(yè)主、運(yùn)營單位審批，并根據(jù)施工方案提前申報(bào)要點(diǎn)計(jì)劃。施工單位成立由項(xiàng)目經(jīng)理、總工程師、作業(yè)隊(duì)長、現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人組成的現(xiàn)場指揮小組，保證既有線施工指揮得力。從人、料、機(jī)三方做好充分的準(zhǔn)備：組織富有施工經(jīng)驗(yàn)的、充足的施工人員參加施工；保證所用的施工機(jī)械、儀器、儀表及照明設(shè)備具備良好的工作性能。

2）施工過程控制

嚴(yán)格執(zhí)行安全管理制度，認(rèn)真履行請點(diǎn)、登記、消記手續(xù)。施工負(fù)責(zé)人必須事先向全體施工人員做好安全技術(shù)交底，施工負(fù)責(zé)人、運(yùn)營單位配合人員共同簽字確認(rèn)[7]。施工現(xiàn)場需設(shè)置專職/兼職安全員，負(fù)責(zé)施工過程的安全把控，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通知車站值班員和施工負(fù)責(zé)人。嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，具體工序落實(shí)到人，嚴(yán)格控制時(shí)間點(diǎn)，確保上下工序之間的銜接緊密有序，保證在有限的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。確認(rèn)施工已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)后，恢復(fù)施工地點(diǎn)原貌，由專人按單清理施工用工機(jī)具，做到工完料清。經(jīng)檢查達(dá)到放行條件后，撤除防護(hù)信號，辦理開通登記消點(diǎn)手續(xù)。

3）施工中安全保護(hù)措施

對參加施工的人員提前進(jìn)行安全、技術(shù)教育，并做好相關(guān)技術(shù)交底工作。確保安全員、防護(hù)員、特種工作人員及主要技術(shù)工種人員持證上崗率達(dá)到100%；所有施工人員勞防用品穿戴整齊、證件齊全。熒光衣、紅閃燈及施工進(jìn)場作業(yè)令或外單位施工作業(yè)許可單。施工人員在進(jìn)入施工區(qū)域前，由專職安全防護(hù)人員確認(rèn)所進(jìn)入作業(yè)區(qū)域與施工進(jìn)場作業(yè)令相一致，不無計(jì)劃超范圍施工，確保人身安全。嚴(yán)守“三不動、三不離”的安全制度。三不動：未聯(lián)系登記好不動；對設(shè)備的性能、狀況不清楚不動；正在使用中的設(shè)備不動。三不離：設(shè)備有異狀，未查清原因不離；影響設(shè)備正常使用，未修復(fù)不離；工作完后，未試驗(yàn)好不離。室內(nèi)施工時(shí)，使用隔離帶將施工區(qū)域與既有設(shè)備區(qū)隔離開，防止施工人員誤入既有設(shè)備區(qū)域，確保既有設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)

既有線調(diào)試有效作業(yè)時(shí)間短，作業(yè)空間狹窄。由于既有線改造工程的主要工作時(shí)間為夜間非運(yùn)營時(shí)段，除去請點(diǎn)、消點(diǎn)、出清等環(huán)節(jié)，有效工程實(shí)施作業(yè)時(shí)間短（一般正常的有效作業(yè)時(shí)間約2.5 ～3 h），同時(shí)由于本工程是既有線更新改造，新設(shè)備暫時(shí)放在既有設(shè)備房里調(diào)試。并且新舊設(shè)備是共用機(jī)房，給新裝機(jī)柜預(yù)留空間狹窄，從而造成新舊機(jī)柜距離較近，開展調(diào)試作業(yè)時(shí)，可能出現(xiàn)作業(yè)人員誤碰既有設(shè)備而影響正常運(yùn)營的危險(xiǎn)，影響行車風(fēng)險(xiǎn)大。

調(diào)試設(shè)備種類多，安裝數(shù)量大。不同于新線調(diào)試，本項(xiàng)目涉及到OCC 調(diào)度大廳、車輛段等的室內(nèi)系統(tǒng)機(jī)柜、電源設(shè)備、各種工作站的安裝調(diào)試。

為保證第二天正常運(yùn)營，系統(tǒng)調(diào)試期間，需在新舊系統(tǒng)間來回切換。因?yàn)檎{(diào)試在晚上進(jìn)行，調(diào)試人員精神不夠集中，可能會存在誤操作，對系統(tǒng)造成未預(yù)知的影響。頻繁的新、舊系統(tǒng)切換操作，容易發(fā)生由于操作錯(cuò)誤影響運(yùn)營的事故。

為確保調(diào)試工作安全順利開展，主要采取了以下措施。

1）項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人員、技術(shù)管理人員、安全管理人員必須參加施工負(fù)責(zé)人培訓(xùn)并經(jīng)考試合格后持證上崗；所有參與本項(xiàng)目的人員必須經(jīng)過項(xiàng)目部安全、技術(shù)培訓(xùn)并經(jīng)考試合格后持證上崗。組織相關(guān)調(diào)試人員學(xué)習(xí)既有設(shè)備的檢修工作，熟悉既有設(shè)備的施工工藝和地鐵的管理規(guī)程。提前對行調(diào)進(jìn)行可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行培訓(xùn)和演練，提高運(yùn)營的應(yīng)急指揮能力。

2）開展現(xiàn)場調(diào)研，根據(jù)設(shè)計(jì)資料及現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查情況，準(zhǔn)備調(diào)試和應(yīng)急所需的設(shè)備、材料、工具，保證物資設(shè)備的及時(shí)供應(yīng)，確保調(diào)試過程萬無一失。調(diào)試前調(diào)試人員對設(shè)計(jì)發(fā)布圖紙、既有線的原竣工圖（設(shè)備位置、系統(tǒng)配置、線纜連接等）進(jìn)行細(xì)致的核對，確保圖紙的一致性和準(zhǔn)確性。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場調(diào)查情況，編制調(diào)試計(jì)劃并報(bào)運(yùn)營公司審批。提前制定調(diào)試方案、調(diào)試步驟、預(yù)計(jì)存在的風(fēng)險(xiǎn)、對應(yīng)的應(yīng)急方案、組織人員進(jìn)行應(yīng)急培訓(xùn)。

3）提前對既有系統(tǒng)進(jìn)行備份保存，以便在意外情況下重裝既有系統(tǒng)，保證次日正常運(yùn)營。根據(jù)調(diào)試計(jì)劃提前把調(diào)試涉及到的設(shè)備備件準(zhǔn)備好，如果產(chǎn)生故障，立即恢復(fù)。

4）為避免頻繁的新、舊系統(tǒng)、設(shè)備切換帶來的風(fēng)險(xiǎn)，盡可能減少切換點(diǎn)，以降低為了夜間調(diào)試所必需進(jìn)行的切換所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)了基于繼電器的專用切換設(shè)備，以縮短切換操作的時(shí)間，提高切換操作的可靠性。該切換裝置設(shè)計(jì)成能夠插入電纜終端架的模塊，便于集中安裝管理，每個(gè)模塊有10個(gè)接線端子，能夠遙控切換四對線，該切換裝置已在香港地鐵既有線改造項(xiàng)目中有過成功應(yīng)用，切換裝置實(shí)物如圖1 所示。

圖1 切換裝置實(shí)物Fig.1 Physical diagram of switchover facility

切換模塊接線如圖2 所示。以聯(lián)鎖設(shè)備切換為例，既有SICAS3216、新設(shè)備SICAS CBI-ECC 連接至繼電器節(jié)點(diǎn)，各占4 個(gè)點(diǎn)位，另外兩個(gè)點(diǎn)位作為切換控制點(diǎn)位，通過控制點(diǎn)位實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)切換。

圖2 切換模塊接線示意圖Fig.2 Wiring diagram of switchover facility

3.4 拆舊風(fēng)險(xiǎn)

既有線更新改造與新線建設(shè)不同，新系統(tǒng)和設(shè)備投入使用后，舊系統(tǒng)和設(shè)備需拆除。拆除過程存在誤拆、損傷其他設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。1）由于線路已運(yùn)營多年，電纜廊道、線纜槽、站臺夾層、線纜引入孔等已相當(dāng)密集，各專業(yè)的線纜混雜難以辨認(rèn)，存在識別錯(cuò)誤而誤拆風(fēng)險(xiǎn)；2）舊線纜在查處抽線過程中可能導(dǎo)致新線纜損傷。

為避免拆舊風(fēng)險(xiǎn)，各單位在運(yùn)營維保部門配合下進(jìn)行深入的現(xiàn)場調(diào)研，做好標(biāo)記，作業(yè)前做好安全交底，對于準(zhǔn)備拆除的設(shè)備，需各方核實(shí)確認(rèn)。

4 總結(jié)

既有線更新改造工程在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等方面均存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，各單位提前梳理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，制定風(fēng)險(xiǎn)防控措施，盡可能避免對運(yùn)營造成影響。