信號(hào)系統(tǒng)在地鐵快線成都18號(hào)線中的應(yīng)用

（1．卡斯柯信號(hào)有限公司，上海 200071；2．中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

成都軌道交通18 號(hào)線一二期工程為西南地區(qū)首條最高時(shí)速達(dá)140 km/h 的市域地鐵線路，為服務(wù)中心城區(qū)及機(jī)場(chǎng)客流設(shè)計(jì)了快慢車(chē)。該線路北起火車(chē)南站，穿越龍泉山隧道，自北向南至機(jī)場(chǎng)北站，線路全長(zhǎng)69.114 km，共設(shè)置13 座車(chē)站，其中11 座地下站，2 座高架站。設(shè)置合江車(chē)輛段1 座，在合江車(chē)輛段內(nèi)設(shè)置維修中心、培訓(xùn)中心、試車(chē)線?？刂浦行脑O(shè)置在10 號(hào)線華興站附近多線合用的新苗控制中心內(nèi)，初期配置列車(chē)26 列。

信號(hào)系統(tǒng)滿足初、近、遠(yuǎn)期8 輛編組（最高運(yùn)行速度140 km/h）、并預(yù)留6 輛編組（最高運(yùn)行速度160 km/h）的要求，正線列車(chē)最小追蹤間隔滿足2 min 的要求。成都軌道交通18 號(hào)線計(jì)劃于2020 年正式通車(chē)試運(yùn)營(yíng)。

1 信號(hào)系統(tǒng)方案

成都軌道交通18 號(hào)線一二期工程信號(hào)系統(tǒng)采用功能完備、技術(shù)先進(jìn)的基于無(wú)線通信的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（CBTC 系統(tǒng)）[1]，采用CASCO/ALSTOM 公司的Urbalis888 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。CBTC 系統(tǒng)由列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)（ATO）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)（DCS）和維護(hù)支持子系統(tǒng)（MSS）組成。成都軌道交通18 號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

成都軌道交通18 號(hào)線共設(shè)置11 個(gè)設(shè)備集中站，分別為火車(chē)南站、世紀(jì)城站、海昌路站、西博城站、興隆站、天府新站、三岔站、福田站、天府機(jī)場(chǎng)3 號(hào)4 號(hào)航站樓站、天府機(jī)場(chǎng)1 號(hào)2 號(hào)航站樓站、機(jī)場(chǎng)北站。成都軌道交通18 號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)共設(shè)置8 套區(qū)域控制器（ZC），其中正線設(shè)置7 套ZC，分別位于火車(chē)南站、海昌路站、興隆站、天府新站、三岔站、福田站、機(jī)場(chǎng)北站，試車(chē)線設(shè)置1 套ZC。全線設(shè)置1套線路控制器（LC），位于天府新站。11 個(gè)正線設(shè)備集中站、合江車(chē)輛段及試車(chē)線各配置1 套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備（CBI）。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 信號(hào)系統(tǒng)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》適用于時(shí)速不超過(guò)100 km/h 的普通地鐵線路，對(duì)于運(yùn)行速度為120 km/h 及以上的地鐵線路，國(guó)家尚未出臺(tái)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。成都軌道交通18 號(hào)線作為成都第一條地鐵快線，最高時(shí)速達(dá)140 km/h，為使成都地鐵信號(hào)系統(tǒng)有一個(gè)高水平的技術(shù)起點(diǎn)，結(jié)合成都軌道交通18 號(hào)線站間距長(zhǎng)、時(shí)速高、站型復(fù)雜、站間距長(zhǎng)、快慢車(chē)組合運(yùn)行等特點(diǎn)，同時(shí)滿足運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求，增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，信號(hào)系統(tǒng)采用了多項(xiàng)特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，解決工程難點(diǎn)，在滿足運(yùn)營(yíng)需求的前提下，為乘客提供更好的服務(wù)。下文將從長(zhǎng)大區(qū)間特殊設(shè)計(jì)、越行站軌旁信號(hào)設(shè)備特殊布置、快慢車(chē)的特殊設(shè)計(jì)3 個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.1 長(zhǎng)大區(qū)間特殊設(shè)計(jì)

一般的常規(guī)地鐵線路站間距在1 km 左右，室外設(shè)備控制距離（室外設(shè)備至集中站設(shè)備機(jī)房）一般不超過(guò)5 km，而成都軌道交通18 號(hào)線站間距普遍較長(zhǎng)，平均站間距約5 km，天府新站至三岔站的站間距甚至達(dá)19 km。

天府新站至三岔站的超長(zhǎng)站間距導(dǎo)致室外信號(hào)設(shè)備控制電纜超出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且給工程應(yīng)用設(shè)計(jì)及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)了較大難度，當(dāng)區(qū)間設(shè)備發(fā)生故障或進(jìn)行日常檢修作業(yè)時(shí)，維護(hù)檢修人員需要從最近的車(chē)站走較長(zhǎng)距離才能到達(dá)目標(biāo)設(shè)備所在位置，作業(yè)完成后還需要走較長(zhǎng)距離才能返回就近車(chē)站，這個(gè)過(guò)程將耗費(fèi)大量的維修時(shí)間，降低維修作業(yè)效率。同時(shí)，為解決遠(yuǎn)距離傳輸所帶來(lái)的壓降及電磁干擾問(wèn)題，需要增大電纜截面積，從而增加了工程建設(shè)和后期運(yùn)維成本。

經(jīng)運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)、設(shè)計(jì)院及施工單位等多方研究論證，可在天府新站至三岔站區(qū)間的中間位置設(shè)置一座供信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備使用的設(shè)備用房，同時(shí)該設(shè)備房還能作為運(yùn)維人員的值班用房。在設(shè)備房?jī)?nèi)增設(shè)1套設(shè)備集中站所需的全套信號(hào)設(shè)備，包括1 套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）、1 套車(chē)站級(jí)列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）、1 套數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)（DCS）、1 套維護(hù)支持系統(tǒng)設(shè)備（MSS），這樣便將該區(qū)間拆分為2 個(gè)部分，使得該區(qū)間軌旁信號(hào)設(shè)備的控制距離縮短了一半，在降低工程建設(shè)和后期運(yùn)維成本的同時(shí)也提高了信號(hào)系統(tǒng)整體的可靠性，且該方案在安裝調(diào)試階段經(jīng)驗(yàn)證達(dá)到了預(yù)期效果。

2.2 越行站軌旁信號(hào)設(shè)備特殊布置

常規(guī)地鐵線路由于采用的是單一交路或大小交路運(yùn)行的運(yùn)營(yíng)組織方案，不存在快車(chē)越行慢車(chē)的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，車(chē)站配線也較常規(guī)，由于成都軌道交通18 號(hào)線存在快車(chē)越行慢車(chē)的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，因此，設(shè)置了海昌路站和三岔站2 個(gè)越行站[2]。

越行站作為慢車(chē)避讓、快車(chē)越行的交匯點(diǎn)，其站型設(shè)計(jì)及信號(hào)設(shè)備布置應(yīng)有效結(jié)合，尤其是信號(hào)設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分挖掘站型特點(diǎn)，充分考慮快車(chē)作業(yè)和慢車(chē)作業(yè)互相不影響，如保護(hù)區(qū)段不應(yīng)同時(shí)征用快車(chē)站臺(tái)與慢車(chē)站臺(tái)交匯處的道岔區(qū)段，應(yīng)設(shè)置各自獨(dú)立的保護(hù)區(qū)段，使其作業(yè)互不干擾。具體場(chǎng)景為當(dāng)在快車(chē)緊跟慢車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，下一站為越行站時(shí)，慢車(chē)較快車(chē)先到達(dá)該站慢車(chē)對(duì)應(yīng)的?？空九_(tái)，緊接著快車(chē)達(dá)到該站快車(chē)對(duì)應(yīng)的?？空九_(tái)。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行圖計(jì)劃表，快車(chē)應(yīng)在該站超越慢車(chē)（越行作業(yè)），所以出站口前方的道岔不應(yīng)被慢車(chē)的保護(hù)進(jìn)路鎖閉，否則會(huì)導(dǎo)致快車(chē)需要在該站等待前方道岔解鎖后才能辦理出站進(jìn)路，從而大大降低了快車(chē)越行慢車(chē)的效率。

圖2 越行站軌旁信號(hào)設(shè)備布置圖

基于以上快車(chē)越行慢車(chē)的場(chǎng)景，經(jīng)與運(yùn)營(yíng)方詳細(xì)討論，最終形成了越行站標(biāo)準(zhǔn)軌旁信號(hào)設(shè)備布置方案。如圖2 所示，經(jīng)過(guò)道岔直股的站臺(tái)為快車(chē)站臺(tái)，經(jīng)過(guò)道岔彎股的站臺(tái)為慢車(chē)站臺(tái)。在設(shè)計(jì)信號(hào)平面圖時(shí)，道岔區(qū)段與站臺(tái)軌道之間設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的無(wú)岔區(qū)段作為快車(chē)和慢車(chē)獨(dú)立的保護(hù)區(qū)段，一方面保證了列車(chē)進(jìn)站停車(chē)過(guò)程的行車(chē)安全，另一方面使得快車(chē)及慢車(chē)進(jìn)站停車(chē)過(guò)程中均無(wú)需鎖閉前方道岔，因此快車(chē)在發(fā)車(chē)前無(wú)需等待前方道岔解鎖，從而減少了快慢車(chē)在越行站作業(yè)的相互干擾，提高了系統(tǒng)的可用性。

2.3 快慢車(chē)的特殊設(shè)計(jì)

常規(guī)地鐵線路沒(méi)有快慢車(chē)行車(chē)組織方案，日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，運(yùn)營(yíng)組織人員僅需對(duì)列車(chē)的起點(diǎn)站和終點(diǎn)站進(jìn)行管理，作為乘客也只需要關(guān)注列車(chē)所能到達(dá)的終點(diǎn)站、跳停車(chē)站及下一站。為滿足更加豐富的旅客差異化出行需求，成都軌道交通18號(hào)線一二期工程設(shè)計(jì)了快慢車(chē)[3]行車(chē)組織方案，慢車(chē)在交路運(yùn)行過(guò)程中采用站站停的方式組織運(yùn)行，而快車(chē)則采用僅在客流量較大車(chē)站或關(guān)鍵車(chē)站（如機(jī)場(chǎng)）?？?，在其余車(chē)站均跳停的方式組織運(yùn)行。

快車(chē)相比慢車(chē)平均旅行速度更高，運(yùn)行時(shí)間更短，而慢車(chē)相比快車(chē)?？寇?chē)站更多。所以，在信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮快慢車(chē)對(duì)不同乘客的需求特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，避免乘客錯(cuò)誤乘坐快車(chē)或慢車(chē)而給其帶來(lái)不便，同時(shí)，還應(yīng)充分考慮為運(yùn)營(yíng)組織人員在運(yùn)營(yíng)組織和管理過(guò)程中提供便利，如在界面設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)加入明顯提示快車(chē)和慢車(chē)的不同標(biāo)識(shí)。根據(jù)快慢車(chē)實(shí)際運(yùn)營(yíng)組織需求，通過(guò)時(shí)刻表預(yù)設(shè)快慢車(chē)屬性，中央信號(hào)系統(tǒng)為每列車(chē)自動(dòng)分配識(shí)別碼，其中包含一位列車(chē)類(lèi)型碼，用來(lái)識(shí)別是快車(chē)還是慢車(chē)，“K”表示快車(chē)，“P”表示慢車(chē)，列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)（ATO）根據(jù)中央信號(hào)系統(tǒng)下發(fā)的行車(chē)指令自動(dòng)運(yùn)行至目標(biāo)站臺(tái)停車(chē)。在越行站，慢車(chē)可根據(jù)時(shí)刻表計(jì)劃選擇在慢車(chē)站臺(tái)?？康却燔?chē)越行，在特殊情況下，也可人工干預(yù)調(diào)整快慢車(chē)行車(chē)計(jì)劃。與此同時(shí)，為提高站臺(tái)的服務(wù)水平，中央信號(hào)系統(tǒng)還會(huì)將快慢車(chē)列車(chē)類(lèi)型碼“K”和“P”發(fā)送給站臺(tái)乘客信息系統(tǒng)和乘客廣播系統(tǒng)，乘客信息系統(tǒng)和乘客廣播系統(tǒng)可根據(jù)情況進(jìn)行顯示和播報(bào)，以提前通知乘客，避免乘客錯(cuò)誤搭乘快車(chē)或者慢車(chē)，提高了地鐵運(yùn)營(yíng)的整體服務(wù)質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

成都軌道交通18 號(hào)線一二期工程所采用的特定應(yīng)用設(shè)計(jì)方案經(jīng)多方論證，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的和預(yù)期的效果，明顯提高了運(yùn)營(yíng)效率和信號(hào)系統(tǒng)的可用性，尤其是通過(guò)對(duì)越行站特殊配線設(shè)計(jì)和快慢車(chē)運(yùn)營(yíng)組織需求的深入挖掘，信號(hào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分體現(xiàn)了以提升系統(tǒng)可用性及乘客服務(wù)質(zhì)量為導(dǎo)向的理念，尤其是針對(duì)快慢車(chē)設(shè)計(jì)，充分考慮了運(yùn)營(yíng)組織人員及乘客的多方面需求。因此，希望成都軌道交通18 號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)的特定應(yīng)用設(shè)計(jì)方案可以給其他地鐵快線信號(hào)系統(tǒng)提供很好的借鑒。