大連地鐵5號線與地鐵1號線北延段信號系統(tǒng)設(shè)計方案研究

大連地鐵5號線與地鐵1號線北延段信號系統(tǒng)設(shè)計方案研究

1信號系統(tǒng)的應(yīng)對城市軌道交通是一項復雜而龐大的項目。建設(shè)周期長，建設(shè)難度大，涉及多個系統(tǒng)和專業(yè)。然而，為了解決城市交通日益嚴重的交通擁堵問題，在施工過程中必須存在幾個問題。例如，新舊鐵路的公共線路可以同時運營。信號系統(tǒng)是控制列車的大腦，它將承載著列車的安全運營及正點運營的責任。由于目前國內(nèi)暫未有全功能開通的互聯(lián)互通案例，故共線運營線路的信號系統(tǒng)是開通共線運營的關(guān)鍵，本文將對以大連地鐵5號線與地鐵1號線北延共線運營段信號系統(tǒng)的設(shè)計方案進行分析研究。2共線運營方案比選在大連市的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中，地鐵5號線從虎灘新區(qū)到后關(guān)村是核心區(qū)東部南北向跨灣骨干線，構(gòu)建核心區(qū)東部南北向快速通道，1號線北延線是1號線的延伸線，也是連接大連新機場的機場線。線路南起1號線終點姚家站，北至大連新機場。設(shè)車站3座，后關(guān)村站、機場新區(qū)站及機場站，線路長為13.1km，其中后關(guān)村與5號線共用車站，在后關(guān)村站5號線與1號線北延段貫通，其中共線段長為9.6km，共線段行車間隔要求18對/h,1號線與5號線各為9對/h，系統(tǒng)能力按照20對/h進行預(yù)留。大連地鐵1號線已經(jīng)開通的一期和二期工程信號系統(tǒng)采用的是基于802.11g無線局域網(wǎng)技術(shù)的移動閉塞列車自動控制（CBTC）系統(tǒng)。信號系統(tǒng)供貨及施工總承包商為浙江眾合科技股份有限公司，核心技術(shù)設(shè)備由原安薩爾多美國國際公司提供。1號線信號系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于連續(xù)式通信、點式通信及聯(lián)鎖的三級列車控制功能。連續(xù)式通信列車控制方式為移動閉塞下的正?？刂品绞?，點式ATP控制方式和聯(lián)鎖級的控制方式為信號系統(tǒng)的降級控制方式。在降級運營控制模式下，采用按進路控制行車的運營控制方式。列車占用檢測設(shè)備采用計軸設(shè)備，無線網(wǎng)絡(luò)采用IEEE802.11g標準，使用2.4GHz頻段，共有13個信道，信號系統(tǒng)A/B網(wǎng)使用1和13兩個信道。1號線北延線工程目前暫未啟動，但是根據(jù)建設(shè)規(guī)劃時序，1號線北延工程將于初期與5號線貫通運營。從目前國內(nèi)的延長線建設(shè)經(jīng)驗來看，一般延長線會采用與既有線同一家廠商的核心設(shè)備且制式相同的信號系統(tǒng)，這樣更有利于保證系統(tǒng)能力的實現(xiàn)。但是從工程實施角度也更具可操作性考慮，并結(jié)合大連1號線北延工程僅設(shè)車站2座的實際情況，本工程的系統(tǒng)方案比選將以1號線北延工程也同樣采用與1號線工程一致的系統(tǒng)，即由浙江眾合科技股份有限公司提供的CBTC系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行分析。下面將對共線運營做具體的分析：一般情況下，不同線路列車是否可以實現(xiàn)共線混跑，主要受制于以下因素：(1）限界；(2）車輛制式；(3）牽引供電制式；(4）無線列調(diào)系統(tǒng)兼容性；(5）信號系統(tǒng)兼容性。其中信號系統(tǒng)兼容性問題是其中較為突出的制約因素。若共線部分或兩條線路采用不同制式或不同廠家的信號系統(tǒng)，則實施難度較大，本文不做贅述。目前雖然針對不同線路共線運營的已經(jīng)具有解決方案-互聯(lián)互通，中國城市軌道交通協(xié)會技術(shù)裝備專業(yè)委員會牽頭編制并發(fā)布了《中國城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》等一系列互聯(lián)互通規(guī)范文件，互聯(lián)互通示范工程也在重慶落地實施，且取得了階段性的成果。由于重慶的互聯(lián)互通示范項目是基于同期招標、同期設(shè)計、同期建設(shè)且實施采用相同的標準規(guī)范及接口協(xié)議，才得以實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。針對本工程，鑒于已經(jīng)開通運營的1號線信號系統(tǒng)采用由浙江眾合科技股份有限公司集成供貨，安薩爾多美國國際公司提供基于802.11g無線局域網(wǎng)技術(shù)的移動閉塞列車自動控制（CBTC）系統(tǒng)核心技術(shù)設(shè)備，該信號系統(tǒng)未參與中國城市軌道交通協(xié)會《互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》的實施。如果5號線與1號線北延線共線運營實現(xiàn)互聯(lián)互通，需要1號線供貨商開放接口協(xié)議，通過改造接口使其符合互聯(lián)互通的相關(guān)規(guī)范可能性很小，故5號線與1號線北延線工程信號系統(tǒng)的互通方案實現(xiàn)非常困難。除此以外，實現(xiàn)5號線與1號線北延線共線運營的方案還有如下兩個：方案一：采用與既有線相同供貨商相同制式的設(shè)備。方案二：在共線運營段安裝兩套軌旁設(shè)備（建議其中一套為簡化的點式設(shè)備）。(1）方案一：采用與既有線相同供貨商相同制式的設(shè)備。方案一是最常采用的解決方案，根據(jù)目前所有延伸線建設(shè)經(jīng)驗項目，為了實現(xiàn)共線運營，均采用與既有線相同供貨商相同制式的設(shè)備。方案一，雖然設(shè)備統(tǒng)一，便于資源共享，可操作性較大，但是，如果采用此方案，5號線作為線網(wǎng)中一條重要的單獨線路，在設(shè)備招標中將喪失主動權(quán)，出現(xiàn)競爭力不強的現(xiàn)象，同時，對線路后續(xù)的延伸和改造等都大大的增加了約束，不利于項目的控制。(2）方案二：在共線運營段安裝兩套軌旁設(shè)備（建議其中一套為簡化的點式設(shè)備）。但是考慮到1號線北延線路短，車站少，僅有2個車站，且站間距較大，運營間隔較大等特點，可以考慮僅在1號線北延段安裝與5號線信號系統(tǒng)相匹配的應(yīng)答器/信標（包括有源應(yīng)答器及無源應(yīng)答器），以供5號線列車以點式ATP或者點式ATO方式進入1號線北延運營。該方案需要1號線與5號線在后關(guān)村站各設(shè)置一套聯(lián)鎖，兩套聯(lián)鎖實現(xiàn)站聯(lián)，5號線在1號線北延共線段的機場新區(qū)站及機場站不設(shè)聯(lián)鎖設(shè)備，但是需1號線北延線信號系統(tǒng)聯(lián)鎖設(shè)備開放接口，1號線北延段的軌旁設(shè)備的布置按遠期的行車的間隔3min的系統(tǒng)預(yù)留能力進行設(shè)計，滿足降級模式運營需求。如果5號線信號系統(tǒng)所采用的應(yīng)答器的制式與1號線信號系統(tǒng)相同，則無需在1號線北延線設(shè)置兩套應(yīng)答器。如5號線信號系統(tǒng)所采用的應(yīng)答器制式與1號線信號系統(tǒng)不同，則需要在所有1號線北延段自身設(shè)置可變應(yīng)答器的地方設(shè)置匹配5號線的可變應(yīng)答器。利用1號線北延線聯(lián)鎖設(shè)備的信號機、道岔表示繼電器的接點，采用繼電編碼方式直接與5號線的有源應(yīng)答器接口。因此要求5號線集成商要適應(yīng)1號線聯(lián)鎖邏輯及ATP安全制動模型，并能通過安全認證。1號線控制中心設(shè)于南關(guān)嶺控制中心內(nèi)，5號線控制中心設(shè)于梭魚灣控制中心內(nèi)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)1號線北延線共線段上1號線列車及5號線列車同時進行控制，5號線的列車進入1號線北延段以后，列車完全由1號線的ATS控制，且與5號線ATS采用接口的方式完成控制權(quán)的交接，所以需要1號線的ATS設(shè)備開放接口協(xié)議，供5號線ATS設(shè)備接入，兩個控制中心之間采用光纜連通，實現(xiàn)AST數(shù)據(jù)信息傳遞。為了滿足5號線列車在1號線北延共線段點式ATC模式下的站臺門聯(lián)動的需求，需要在1號線北延線車站的站臺區(qū)域設(shè)置適應(yīng)5號線列車通信設(shè)備，完成對站臺門的獨立控制、站臺緊急關(guān)閉功能（LTE區(qū)域內(nèi)）、扣車以及跳停功能，但是臨時限速功能將受到區(qū)域限制。方案二增加費用較少，也不會增加太多室內(nèi)外