论文部分内容阅读
【摘要】 文章结合温州市域铁路S1线一期工程信号系统分段开通的工程建设实践，遵循最小化修改原方案以及便于全线贯通接入的原则，阐述了信号系统首通段开通、次通段调试、全线贯通接入方案设计的关键内容。重点分析了DCS网络割接和联锁、ATS、ATP等子系统软硬件配置调整的实施策略，并简要说明方案实施过程中的风险及主要的安全防护限制条件。
【关键词】 市域铁路 信号系统 分段开通 贯通接入
Abstract：Combining with the first phase of wenzhou regional railway line S1 signal system block the opening of the project construction practice， follow the minimize modify the original program and facilitate all access principle， this paper expounds the opening time of the first opening segment of signal system of operating section debugging all access scheme design are also analyzed the key content of DCS network cleft grafting and interlocking ATS ATP subsystem software and hardware configuration of the implementation of the strategy adjustment， and briefly explain the risk during the process of plan implementation and the main security constraints.
Keyword： urban railway ;signaling system;through and connection design;Through access to
一、概述
随着我国轨道交通事业的蓬勃发展，许多城市规划了市域铁路建设。市域铁路线路具有线路长、平均站间距大等特点，建设过程中若需要分段开通，信号系统的开通方案及接入设计是必须解决的关键问题。除设备的物理接入外，贯通设计方案还应考虑网络割接、软件升级、电子地图数据统一等系统功能融合的相关要素，最终使次通段与首通段成为一个整体投入运营。本文以温州市域铁路S1线一期工程项目建设实践为例，对市域铁路分段开通及全线贯通设计方案进行初步研究和探析。
二、项目概况
温州市域铁路S1线作为国家示范工程，是构建未来温州大都市核心区两大中心——中心城和瓯江口新城的快速联系通道，承担都市区范围内东西向组团间快速交通联系，串联瓯海中心区、中心城区、龙湾中心与永强机场和灵昆半岛，并服务温州南高铁站、永强机场。温州S1线一期工程线路全长53.507km，全线近期设置车站21座，其中地下站3座、高架站14座、地面站2座，预留3座高架站。西段工程包括桐岭车辆段、正线西段（桐岭站-奥体站）共12座车站和控制中心，于2019年1月23日开通初期运营。东段工程包括正线东段（永中站-瓯采站）共6座车站，工程于2019年9月28日全线开通初期运营。
三、总体方案设计概述
根据运营要求，首通段需配置完整的ATC系統功能，因而需选取功能完备或易于改造的折返站。系统贯通方案主要包括次通段信号系统中ATS、联锁和ATP系统设备（如：ZC/CC）的软件版本升级以及DCS、ATS、联锁系统的接入。要求在不影响既有线运营的前提下，全线贯通作业有序、可控、平稳地实施。
以温州市域铁路S1线为例，东段的调试分为东段单独调试、东西段接入调试两个阶段。东段单独调试期间，需利用既有交换机构建DCS临时网络，完成东段联锁系统的现场调试。在灵昆站（东段集中站）搭建临时OCC（设置服务器、调度员工作站等设备），构建东段独立ATS子系统，进行东段ATS及ATP相关功能测试。东段接入西段的接口调试工作须在西段运营结束后进行，为了实现接入测试，需将东段信号系统网络作为下挂节点临时接入西段DCS骨干网，使用控制中心的服务器进行测试。接入测试时每天倒切轨旁相关系统服务器以免影响既有线运营。
四、信号系统分段开通及贯通设计
4.1西段开通方案
4.1.1 DCS子系统
原DCS设计方案：全线共4个骨干网络节点，分别位于高铁站、三垟湿地站、灵昆站及控制中心。其余联锁区及车辆基地网络接入以上集中站的DCS骨干交换机，具体如图1所示。
西段开通设计方案：有线网络部分，由于灵昆站不具备施工条件，灵昆站无法接入到环网中，因而需敷设光缆将控制中心、高铁站和三垟湿地站骨干环网打通，支持西段运营，如图2所示;无线网络部分，为了满足西段奥体中心站的ATP功能，奥体中心站的轨旁AP需要安装完成。
4.1.2联锁子系统
分段开通联锁系统设计方案的关键点在于分界车站及区间的软硬件配置修改。根据项目情况，温州S1线奥体中心站联锁的设计可能存在两种方式：按照原平面图奥体中心站作为中间站进行设计或按照不满足原平面图设计分界的方案进行设计。考虑到西段开通时，列车需要凭X1507-X1508的进路进行站前折返，X1507-X1508的保护区段原系统设计为T1520（998.24m），如果计轴不满足安装条件时，会存在以下问题：1）软件需要按照计轴能够安装位置进行修改，需要额外设计一版联锁、ATS、ATP软件;2）如果安装条件的原因导致T1520不满足150m，即使额外增加一版软件还会导致列车无法以ATP模式进行折返;3）多版软件的设计、调试工作量都会增加，影响工期;4）奥体中心联锁区未安装的设备，如果在西段运营后进行安装，会对运营设备产生影响，风险高;5）东段调试接入时复杂，在贯通前一天的夜间硬件、软件需同时进行接入，风险高;6）多版本的软件维护存在风险。所以，为了实现东段顺利接入，同时基于最小化修改原设计的原则，奥体中心站仍按照原平面图作为中间站进行设计。另外，西段开通时，奥体中心站联锁区划分分界范围内的设备均需完成安装。严禁西段运营期间进行奥体中心与机场联锁区分界处的施工，以免影响西段运营。 4.1.3 ATS子系统
西段开通设计方案中，需增加西段桐岭站至奥体站的相关运营环路配置。同时需考虑以下因素：数据配置中增加东段DID及测试;东段调试时需要搭建临时控制中心以满足调试需要;增加东、西段接入测试，包含外部接口测试。
4.1.4 ATP子系统
原设计方案中CC/ZC/FRONTAM，均按照全线的数据库进行配置设计。分段开通设计修改包括：1）CC方案修改：西段运营时，仍采用全线的线路数据库配置（东段未安装勘测的数据按照设计数据制作），但在东西段的交接区加入限制条件的配置（如T1519，T1520设计车档），以支持西段运营。2）ZC/FRONTAM方案修改：西段运营时，设备位置保持运营时一致，采用和CC相同的数据库以支持西段运营。增加数据库制作（加入限制条件的运营线路数据库制作、东段调试数据库制作、东西段贯通调试数据库制作），以及各个版本的ZC/FRONTAM/CC软件生成、验证与确认、和RAMS等工作。
4.2东段调试方案
4.2.1 DCS子系统
东段各车站DCS交换机接入到灵昆站骨干交换机，组成东段信号系统调试有线网络。将各车站AS连接至所属BS，各轨旁AP连接至所属AS，完成有线网部分的配置调试，进行东段项目有线网络和无线网络调试。从灵昆站敷设四根4芯光缆至三垟湿地站ODF，用于后期东段项目接入已运营西段项目骨干网络割接。
由于东段工程DCS割接无法一次成型，需设计一个临时方案以满足接口调试需求，临时方案如图3所示：在接口调试阶段，对西段工程的DCS环网不做修改，将位于灵昆站的A＼B网骨干交换机作为一个下挂节点分别临时接入三垟湿地站的A＼B网骨干交换机。
此临时方案DCS网络只需配置一次，东段项目设备是否断电不影响西段项目网络的运行，调试时设备加电即可，无需每次调试前后再做网络相关的割接工作;待接口调试项目整体完成后，视现场条件完成永久性割接。
4.2.2联锁子系统
利用东段的独立网络，进行东段各集中站的联锁测试。东段的联锁系统测试完成后，在西段的非运营时间，将东西段的网络连通，进行奥体中心站联锁区与东段机场站联锁区的接口测试。并根据联锁轨旁现场调试大纲进行具体测试内容。
4.2.3 ATS子系统
东段接入西段前，根据在灵昆站搭建的临时OCC进行东段ATS相关功能测试;利用西段非运营时间，关闭临时控制中心设备，将东段DCS有线网络临时接入西段网络，在正式的控制中心进行ATS软件同时监控东段和西段的相关功能测试;东段联锁级接入西段工程后，开展东段和西段的ATS、ATP相关功能调试。
4.2.4 ATP子系统
东段接入西段前，在灵昆站搭建临时ZC/FRONTAM，东段临时ZC/FRONTAM采用加入限制条件的全线线路数（东段测试时采用的全线线路数据，根据东段安装，定勘测情况及时新数据及软件，西段已经运营的数据保持不变）。根据ERATO测试大纲进行东段单独的相关功能测试。东段单独的相关功能测试完成后，进行西段与东段的接入测试。
接入测试需具备前提条件，包括：关闭临时ZC、FRONTAM、临时控制中心设备;东段与西段网络连通;打开东段联锁设备、更新西段ATS系统软件;调试列车的车载软件更新为支持全线贯通的车载软件、数据;西段的ZC、FRONTAM更新为支持全线贯通的软件、数据。完成东段单独调试时，为避免影响西段运营而无法测试的内容。各个子系统完成调试后，在西段非运营时间，完成全线集成测试。
4.3东段接入方案
东段联锁、ATS、DCS网络与西段的相关接口调试、全线的系统级集成测试完成后可开展东段接入工作。
为了确保东西段全系统的割接，需要关闭东段临时控制中心设备、联锁设备、测试用ZC、FRONTAM设备，在非运营时间开展割接演练。演练完成并确认测试通过后，根据项目总体进度安排，在非运营时间进行正式的网络割接。割接后DCS网络不再进行恢复，临时控制中心、联锁、测试用的ZC设备等仍保持关闭状态而进入次日运营。东西段DCS系统网络对接时，应将东西段2个独立的DCS网络割接形成一个统一的RPR骨干环网。
以A网为例：首先需要打开西段工程的骨干环网。在三垟湿地站ODF上中断三垟湿地站到控制中心的链路，中断后，西段的环网断开，形成总线形网络，但根据RPR的自愈原理，此时网络业务仍能保持正常工作。将光缆10-18-BB-A-X-27100-4接入到三垟湿地站，连通三垟湿地站到灵昆站的A网骨干网络。将光缆18-10-BB-A-S-27100-4与原有光缆10-OCC-BB-A-S-4200-4在三垟湿地站通过尾纤进行跳接，连通灵昆站和控制中心的A网骨干网络，形成一个新的环路，割接过程如下图所示：
网络割接完成后进行联锁、ATS、ATP系统的接入。主要工作包括开启东段各联锁区设备。更新西段联锁软件、ATS系统软件，更新西段轨旁ZC、FRONTAM数据、软件，对所有列车车载设备软件进行升级。待轨旁升级确认完毕后，CC升级并确认完毕的列车由OCC与DCC互相确认，组织其上线进行动车验证，全部列车使用ATO模式。动车过程中由司机确认并回复列车运行状态，包括：IATO模式、TOD自检信息、下一站与目的地显示正常、对标准确、联动开关门、有无EB等异常信息。动车验证策略如下：首两列车进行桐岭-瓯采大交路跑圈，1人跟首车确认运行状态并记录MCT;第3列车进行桐岭-奥体中心交路跑圈，1人跟车确认运行状态并记录MCT;后续列车进行桐岭-高铁站小交路跑圈，由司机确认列车运行状态。
五、安全防护限制条件
1.西段开通运营时，在奥体-永中区间设置临时隔离门，防止东段施工人员误入运营区段。
2.在西段开通运营时禁止办理以下进路：
S1502-S1506进路;X1508-X1607进路;X1510-X1504进路;X1504-X1601进路;S1512-S1517进路。
3.在西段开通运营时，采取设置S1502、X1508、X1510、X1504和S1512信号机封锁的方式，防止运营人员误操作。
4.在运营时间，禁止列车采用信号模式进入非运营区域。
5.在东段DCS网络与西段DCS网络割接完成后，禁止东段临时OCC相关信号设备上电。
六、结束语
对于市域铁路分段开通及全线贯通的信号系统方案设计，关键是制定合适的策略，使所有相关施工和调试在不影响首通段运营的前提下完成。同时考虑测试，升级的投入成本、技术复杂程度，贯通接入作业时升级、验证工作的时间效率、可行性等因素，通過设定安全防护限制条件，确保运营平稳、高效。
参 考 文 献
[1] GB 50157-2013城市轨道交通设计规范[S].2013.
[2]钱涛.青岛地铁3号线分段开通的风险分析与研究[J].广东交通职业技术学院学报， 2015 （4） .
[3]童伟.地铁信号系统分段开通方案设计[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（2）：80-84.
【关键词】 市域铁路 信号系统 分段开通 贯通接入
Abstract：Combining with the first phase of wenzhou regional railway line S1 signal system block the opening of the project construction practice， follow the minimize modify the original program and facilitate all access principle， this paper expounds the opening time of the first opening segment of signal system of operating section debugging all access scheme design are also analyzed the key content of DCS network cleft grafting and interlocking ATS ATP subsystem software and hardware configuration of the implementation of the strategy adjustment， and briefly explain the risk during the process of plan implementation and the main security constraints.
Keyword： urban railway ;signaling system;through and connection design;Through access to
一、概述
随着我国轨道交通事业的蓬勃发展，许多城市规划了市域铁路建设。市域铁路线路具有线路长、平均站间距大等特点，建设过程中若需要分段开通，信号系统的开通方案及接入设计是必须解决的关键问题。除设备的物理接入外，贯通设计方案还应考虑网络割接、软件升级、电子地图数据统一等系统功能融合的相关要素，最终使次通段与首通段成为一个整体投入运营。本文以温州市域铁路S1线一期工程项目建设实践为例，对市域铁路分段开通及全线贯通设计方案进行初步研究和探析。
二、项目概况
温州市域铁路S1线作为国家示范工程，是构建未来温州大都市核心区两大中心——中心城和瓯江口新城的快速联系通道，承担都市区范围内东西向组团间快速交通联系，串联瓯海中心区、中心城区、龙湾中心与永强机场和灵昆半岛，并服务温州南高铁站、永强机场。温州S1线一期工程线路全长53.507km，全线近期设置车站21座，其中地下站3座、高架站14座、地面站2座，预留3座高架站。西段工程包括桐岭车辆段、正线西段（桐岭站-奥体站）共12座车站和控制中心，于2019年1月23日开通初期运营。东段工程包括正线东段（永中站-瓯采站）共6座车站，工程于2019年9月28日全线开通初期运营。
三、总体方案设计概述
根据运营要求，首通段需配置完整的ATC系統功能，因而需选取功能完备或易于改造的折返站。系统贯通方案主要包括次通段信号系统中ATS、联锁和ATP系统设备（如：ZC/CC）的软件版本升级以及DCS、ATS、联锁系统的接入。要求在不影响既有线运营的前提下，全线贯通作业有序、可控、平稳地实施。
以温州市域铁路S1线为例，东段的调试分为东段单独调试、东西段接入调试两个阶段。东段单独调试期间，需利用既有交换机构建DCS临时网络，完成东段联锁系统的现场调试。在灵昆站（东段集中站）搭建临时OCC（设置服务器、调度员工作站等设备），构建东段独立ATS子系统，进行东段ATS及ATP相关功能测试。东段接入西段的接口调试工作须在西段运营结束后进行，为了实现接入测试，需将东段信号系统网络作为下挂节点临时接入西段DCS骨干网，使用控制中心的服务器进行测试。接入测试时每天倒切轨旁相关系统服务器以免影响既有线运营。
四、信号系统分段开通及贯通设计
4.1西段开通方案
4.1.1 DCS子系统
原DCS设计方案：全线共4个骨干网络节点，分别位于高铁站、三垟湿地站、灵昆站及控制中心。其余联锁区及车辆基地网络接入以上集中站的DCS骨干交换机，具体如图1所示。
西段开通设计方案：有线网络部分，由于灵昆站不具备施工条件，灵昆站无法接入到环网中，因而需敷设光缆将控制中心、高铁站和三垟湿地站骨干环网打通，支持西段运营，如图2所示;无线网络部分，为了满足西段奥体中心站的ATP功能，奥体中心站的轨旁AP需要安装完成。
4.1.2联锁子系统
分段开通联锁系统设计方案的关键点在于分界车站及区间的软硬件配置修改。根据项目情况，温州S1线奥体中心站联锁的设计可能存在两种方式：按照原平面图奥体中心站作为中间站进行设计或按照不满足原平面图设计分界的方案进行设计。考虑到西段开通时，列车需要凭X1507-X1508的进路进行站前折返，X1507-X1508的保护区段原系统设计为T1520（998.24m），如果计轴不满足安装条件时，会存在以下问题：1）软件需要按照计轴能够安装位置进行修改，需要额外设计一版联锁、ATS、ATP软件;2）如果安装条件的原因导致T1520不满足150m，即使额外增加一版软件还会导致列车无法以ATP模式进行折返;3）多版软件的设计、调试工作量都会增加，影响工期;4）奥体中心联锁区未安装的设备，如果在西段运营后进行安装，会对运营设备产生影响，风险高;5）东段调试接入时复杂，在贯通前一天的夜间硬件、软件需同时进行接入，风险高;6）多版本的软件维护存在风险。所以，为了实现东段顺利接入，同时基于最小化修改原设计的原则，奥体中心站仍按照原平面图作为中间站进行设计。另外，西段开通时，奥体中心站联锁区划分分界范围内的设备均需完成安装。严禁西段运营期间进行奥体中心与机场联锁区分界处的施工，以免影响西段运营。 4.1.3 ATS子系统
西段开通设计方案中，需增加西段桐岭站至奥体站的相关运营环路配置。同时需考虑以下因素：数据配置中增加东段DID及测试;东段调试时需要搭建临时控制中心以满足调试需要;增加东、西段接入测试，包含外部接口测试。
4.1.4 ATP子系统
原设计方案中CC/ZC/FRONTAM，均按照全线的数据库进行配置设计。分段开通设计修改包括：1）CC方案修改：西段运营时，仍采用全线的线路数据库配置（东段未安装勘测的数据按照设计数据制作），但在东西段的交接区加入限制条件的配置（如T1519，T1520设计车档），以支持西段运营。2）ZC/FRONTAM方案修改：西段运营时，设备位置保持运营时一致，采用和CC相同的数据库以支持西段运营。增加数据库制作（加入限制条件的运营线路数据库制作、东段调试数据库制作、东西段贯通调试数据库制作），以及各个版本的ZC/FRONTAM/CC软件生成、验证与确认、和RAMS等工作。
4.2东段调试方案
4.2.1 DCS子系统
东段各车站DCS交换机接入到灵昆站骨干交换机，组成东段信号系统调试有线网络。将各车站AS连接至所属BS，各轨旁AP连接至所属AS，完成有线网部分的配置调试，进行东段项目有线网络和无线网络调试。从灵昆站敷设四根4芯光缆至三垟湿地站ODF，用于后期东段项目接入已运营西段项目骨干网络割接。
由于东段工程DCS割接无法一次成型，需设计一个临时方案以满足接口调试需求，临时方案如图3所示：在接口调试阶段，对西段工程的DCS环网不做修改，将位于灵昆站的A＼B网骨干交换机作为一个下挂节点分别临时接入三垟湿地站的A＼B网骨干交换机。
此临时方案DCS网络只需配置一次，东段项目设备是否断电不影响西段项目网络的运行，调试时设备加电即可，无需每次调试前后再做网络相关的割接工作;待接口调试项目整体完成后，视现场条件完成永久性割接。
4.2.2联锁子系统
利用东段的独立网络，进行东段各集中站的联锁测试。东段的联锁系统测试完成后，在西段的非运营时间，将东西段的网络连通，进行奥体中心站联锁区与东段机场站联锁区的接口测试。并根据联锁轨旁现场调试大纲进行具体测试内容。
4.2.3 ATS子系统
东段接入西段前，根据在灵昆站搭建的临时OCC进行东段ATS相关功能测试;利用西段非运营时间，关闭临时控制中心设备，将东段DCS有线网络临时接入西段网络，在正式的控制中心进行ATS软件同时监控东段和西段的相关功能测试;东段联锁级接入西段工程后，开展东段和西段的ATS、ATP相关功能调试。
4.2.4 ATP子系统
东段接入西段前，在灵昆站搭建临时ZC/FRONTAM，东段临时ZC/FRONTAM采用加入限制条件的全线线路数（东段测试时采用的全线线路数据，根据东段安装，定勘测情况及时新数据及软件，西段已经运营的数据保持不变）。根据ERATO测试大纲进行东段单独的相关功能测试。东段单独的相关功能测试完成后，进行西段与东段的接入测试。
接入测试需具备前提条件，包括：关闭临时ZC、FRONTAM、临时控制中心设备;东段与西段网络连通;打开东段联锁设备、更新西段ATS系统软件;调试列车的车载软件更新为支持全线贯通的车载软件、数据;西段的ZC、FRONTAM更新为支持全线贯通的软件、数据。完成东段单独调试时，为避免影响西段运营而无法测试的内容。各个子系统完成调试后，在西段非运营时间，完成全线集成测试。
4.3东段接入方案
东段联锁、ATS、DCS网络与西段的相关接口调试、全线的系统级集成测试完成后可开展东段接入工作。
为了确保东西段全系统的割接，需要关闭东段临时控制中心设备、联锁设备、测试用ZC、FRONTAM设备，在非运营时间开展割接演练。演练完成并确认测试通过后，根据项目总体进度安排，在非运营时间进行正式的网络割接。割接后DCS网络不再进行恢复，临时控制中心、联锁、测试用的ZC设备等仍保持关闭状态而进入次日运营。东西段DCS系统网络对接时，应将东西段2个独立的DCS网络割接形成一个统一的RPR骨干环网。
以A网为例：首先需要打开西段工程的骨干环网。在三垟湿地站ODF上中断三垟湿地站到控制中心的链路，中断后，西段的环网断开，形成总线形网络，但根据RPR的自愈原理，此时网络业务仍能保持正常工作。将光缆10-18-BB-A-X-27100-4接入到三垟湿地站，连通三垟湿地站到灵昆站的A网骨干网络。将光缆18-10-BB-A-S-27100-4与原有光缆10-OCC-BB-A-S-4200-4在三垟湿地站通过尾纤进行跳接，连通灵昆站和控制中心的A网骨干网络，形成一个新的环路，割接过程如下图所示：
网络割接完成后进行联锁、ATS、ATP系统的接入。主要工作包括开启东段各联锁区设备。更新西段联锁软件、ATS系统软件，更新西段轨旁ZC、FRONTAM数据、软件，对所有列车车载设备软件进行升级。待轨旁升级确认完毕后，CC升级并确认完毕的列车由OCC与DCC互相确认，组织其上线进行动车验证，全部列车使用ATO模式。动车过程中由司机确认并回复列车运行状态，包括：IATO模式、TOD自检信息、下一站与目的地显示正常、对标准确、联动开关门、有无EB等异常信息。动车验证策略如下：首两列车进行桐岭-瓯采大交路跑圈，1人跟首车确认运行状态并记录MCT;第3列车进行桐岭-奥体中心交路跑圈，1人跟车确认运行状态并记录MCT;后续列车进行桐岭-高铁站小交路跑圈，由司机确认列车运行状态。
五、安全防护限制条件
1.西段开通运营时，在奥体-永中区间设置临时隔离门，防止东段施工人员误入运营区段。
2.在西段开通运营时禁止办理以下进路：
S1502-S1506进路;X1508-X1607进路;X1510-X1504进路;X1504-X1601进路;S1512-S1517进路。
3.在西段开通运营时，采取设置S1502、X1508、X1510、X1504和S1512信号机封锁的方式，防止运营人员误操作。
4.在运营时间，禁止列车采用信号模式进入非运营区域。
5.在东段DCS网络与西段DCS网络割接完成后，禁止东段临时OCC相关信号设备上电。
六、结束语
对于市域铁路分段开通及全线贯通的信号系统方案设计，关键是制定合适的策略，使所有相关施工和调试在不影响首通段运营的前提下完成。同时考虑测试，升级的投入成本、技术复杂程度，贯通接入作业时升级、验证工作的时间效率、可行性等因素，通過设定安全防护限制条件，确保运营平稳、高效。
参 考 文 献
[1] GB 50157-2013城市轨道交通设计规范[S].2013.
[2]钱涛.青岛地铁3号线分段开通的风险分析与研究[J].广东交通职业技术学院学报， 2015 （4） .
[3]童伟.地铁信号系统分段开通方案设计[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（2）：80-84.