浅析广州地铁七号线一期信号系统升级改造

浅析广州地铁七号线一期信号系统升级改造

雷超

广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510000

摘要：在广州地铁七号线二期即将开通的背景下，七号线一期既有段采用MTC-I型CBTC信号系统，通过对其全自动功能改造，升级为FAM模式运行，即有人监督的全自动模式运行，这将进一步缩短行车间隔，提升列车准点率与客运量，同时还能实现与相关的通信、屏蔽门等专业的安全、可靠的技术接口。

关键词：信号系统；升级；全自动模式

1、地铁信号自动控制系统

在地铁信号系统中引入自动控制技术能够确保地铁列车运行的安全性,同时兼具灵活性、便捷性的特点。为达到这一目标,要求地铁信号系统自动控制实现以下几个方面的功能:①列车自动驾驶系统。该系统需要支持的功能为:动态调整;在车站实现定点停车;站点间的自动运行;②列车自动监督系统。该系统需要支持的功能为:实时产生列车时刻表;对全线列车运行状态进行监督;确保列车严格按照时刻表要求正点运行;对列车运行时刻进行动态调整;③列车自动防护系统。 该系统需要支持的功能为:列车定位;列车追踪;停车位置保证。

以上列车自动驾驶系统、列车自动监督系统以及列车自动防护系统共同构成地铁信号自动控制系统。系统整体具有可靠性高、信息量大以及抗干扰能力强的优势, 系统整体结构^1]。

2、线路及系统概况

广州地铁七号线一期工程（广州南站～大学城南）全长18.6km，共设有大南控区、员岗控区、钟村控区和广南控区四个控区，包含9个车站、一个车辆段、一个控制中心，已于2016年底开通运营。为实现地铁七号线一期与西延段、七号线二期贯通运营，满足全线具备自动化运行的要求，需对七号线一期信号系统进行全自动升级改造，在七号线一期增加人员防护开关、站台门与车门间隙探测系统、智能运维系统以及为满足这些功能进行的电源系统改造。

MTC-I型CBTC是由中国铁道科学研究院通信信号研究所(简称“铁科院”)和广州市地下铁道总公司（现称“广州地铁集团”）共同研究完成的，2012年6月15日，项目通过广东省科学技术厅组织的科技成果鉴定。项目组一致认为该项目在国内首次成功研制了具有自主知识产权、功能架构完整的CBTC技术装备, 系统基于通用化、标准化设计,有效地提升了装备的安全性、可靠性、可用性和可维护性,其总体技术达到国际先进水平^[2]。在2018年5月底由中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会组织的专家评审会上，国产MTC-I型CBTC信号系统在技术上与同类产品有着不少的系统优势：一是无线传输网络性能优良，信号覆盖均衡、稳定；二是具备强大的系统在线健康预诊断功能，能够随时对系统进行健康监测、管理、优化，能做到提前发现潜在的故障，并提前诊断排除，显著提升运维保障工作的 智能化水平。三是采用自创整体闭环控制加局部优化的自动驾驶控车算法，确保列车运行过程控制更加精确，列车运行更加平稳，舒适。四是首创丰富的后备冗余功能，提升系统降级模式下的运营服务水平，满足建设周期紧张的情况下的开通需求 。

3、改造项目

3.1人员防护开关

七号线一期正线均增设人员防护开关，集中设置于车站控制室IBP盘，每个自然站两侧的上下行区间各设置一个人员防护开关。每个开关由一个激活开关、一个激活指示灯（绿色）、一个旁路开关。一个旁路指示灯（红色）组成,车控室工作人员可以通过观察各个显示灯的状态确定系统运行状态。

为防止人员防护开关发生故障激活后无法恢复而影响运营，设计了人员防护开关的旁路开关，旁路开关设一个带钥匙的非自复式旋钮开关和指示灯（红色），电路常态为断开状态。当人员防护开关故障时，旋转旁路开关，人员防护开关电路通过旁路按钮导通，旁路指示灯点亮，联锁采集到人员防护电路高电平，取消人员防护功能，人员防护指示灯熄灭。

3.2间隙探测系统

七号线一期正线均增设站台门与车门间隙探测系统，采用双冗余配置，每个站台门上端安装两个激光雷达传感器,分别采用单个门吊装、整侧门一体探测的方式。系统以单个门吊装为主控、整侧门一体探测为后备，核心控制设备均采用冗余配置，避免单个设备故障所造成的系统故障。

站台前后端设置探测箱用于安装交换机等设备，在安装有DTI的站台端，设置人机界面，用于查看设备状态以及进行旁路等操作，集中站设备房设置主机，进行数据处理以及与连锁的接口。

3.3智能运维系统

七号线一期正线均增设智能运维系统，通过增设的环境监测设备以及与微机监测、缺口监测、电源屏等系统通过接口进行数据交换，实现对信号系统运行状况的监测。

3.4电源屏改造

七号线一期正线各站信号系统电源屏均需进行改造，通过各站信号设备室电源系统增加隔离变压器及控制中心设备房设置交流电源屏以满足SPKS、缝隙探测、智能运维等系统的需要。

4、改造原则

全自动工程改造实施过程中要遵循以下原则：

1.在全自动工程改造实施期间，不得影响既有线路的正常运营；

2.改造实施的所有安装和调试工作将在夜间非运营时段进行；

3.为了确保快速完成软件转换/更新，在安装和调试期间将会做好系统备份。系统备份使得能够快速地转回到之前的软件版本，安全恢复系统。

统筹安排系统的工程设计工作，并在项目执行过程中综合考虑系统方案以及设备的供货、安装、调试，并提供改造工期进度安排的工作计划。

将根据全自动改造的具体情况，全过程进行改造工程实施工作的策划，并充分考虑工程实施的各种条件，包括：在一期线路夜间运营结束后的设备安装、调试、人员配合、请点时间以及当天调试工作结束后的运营恢复、车辆组织配合、运营交路测试、运营能力测试等工作。

在改造过程中，由于软件更新和系统接口测试工作，任何问题都可能会对第二天的运营造成影响，此为该过程中的最主要的风险。由于系统软件在测试中发生变化，调试方将确保接入测试后恢复运营状态，使测试工作对一期线路整个系统无任何影响。在夜间调试完成，线路恢复运营状态后，将对系统进行运营恢复的保障性测试，以确保线路系统运营正常，这些保障性回归测试适用整个工程实施期间软件变更后的系统保证。回归保障测试完成后，线路运营恢复工作将得到最可靠的保障。

5、信号系统与屏蔽门联动控制

所有车站都有一套属于自己的管理设备，不管是驱动还是接口，都由ATC来控制，其最关键的部分即联锁控制和监视设备。列车的控制中心也可以和联锁控制设备实现通信联系，并进行信息传递。

ATC电子设备其机架上面搭配了列车定整体系统的接口，能够给ATC在列车的装备上进行定位器安装的接口，并且借助多列车的精确定位，来让其车载信号系统与车站各类设备进行直接通信，并且能够有效且同步管理站台屏蔽门具体开关的信息。

车站控制管理设备还能够获取屏蔽门系统所传输的状态信号，同时将这个信号直接发送给列车车载系统，一旦列车车载系统获取到这个信号，就会直接确认屏蔽门关闭与否，并且将其信息上报到车辆控制管理中心。

车站控制管理设备还能够获取屏蔽门系统所传输的状态信号，同时将这个信号直接发送给列车车载系统，一旦列车车载系统获取到这个信号，就会直接确认屏蔽门关闭与否，并且将其信息上报到车辆控制管理中心。而当其中任何一个车门出现状况时，则站台的屏蔽门一直重复操作，列车无法驶离车站，假如无法接收到该信息，VOBC则会借助ATC朝着PSD系统发出相应的指令，并且让其重复关门。假如没有成功操作，那么屏蔽门则一直会打开，并且会直接上报到控制管理中心。

6、结束语

升级后的七号线一期信号系统稳定性获得了大幅提升，还具备了更短行车间隔、更方便的设备运维以及更人性化的监测管理能力。这为七号线二期工程和西延段与一期线路的顺利对接打下了坚实的基础。

参考文献

[1]朱晨呈.浅谈地铁信号系统自动控制技术及其应用实践[J].通讯世界,2016(02):53.

[2]语晰.MTC-I型CBTC信号系统通过广东省科技成果鉴定[J].现代城市轨道交通,2012(04):83.