刁望敏

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

北京地铁8号线由点式升级为CBTC联锁子系统改造方案研究

刁望敏

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

北京地铁8号线一、二期及昌八联络线已于2013年12月28日全线贯通运营，信号控制系统采用点式ATC系统。为增加行车密度，缩短运营间隔，需要对既有点式ATC系统升级改造为CBTC系统。重点研究在不影响正常运营的前提下，联锁子系统由点式升级为CBTC模式的改造升级方案。

信号系统；点式ATC系统；CBTC系统；联锁子系统；改造升级

1 北京地铁8号线点式工程概况

北京地铁8号线一、二期及昌八联络线(以下称地铁8号线)点式工程正线共设置4个联锁集中区,一个车辆段,一个试车线。每个联锁集中区的管辖范围如图1所示。

目前地铁8号线点式系统的运营间隔是3 min30 s,根据运营公司的客流预测,2015年运营间隔需求将达到2 min 30 s。目前的点式系统已不能满足后续运营的需求,需要尽快实施由点式向CBTC系统的升级。由于地铁8号线已投入运营,如何保证在不影响点式系统正常运营的情况下顺利实施CBTC系统改造升级成为工程实施所面临的首要问题。本文从系统构成、实施风险、实施步骤、实施原则等方面对联锁子系统的升级改造进行探讨和研究。

2 点式ATC及CBTC系统联锁子系统结构概述

2.1 点式ATC联锁子系统概述

点式ATC联锁子系统为国产DS6-60型计算机联锁系统,系统采用二乘二取二冗余结构设计。地铁8号线在一级设备集中站、停车场及试车线设置计算机联锁主站设备,在二级设备集中站设置联锁目标控制器(OC)。点式ATC联锁子系统外接ATS子系统、TWC子系统、LEU设备,并通过由远程通信单元组成的站间安全数据通信网与目标控制器及邻站联锁通信。点式ATC联锁子系统设备构成如图2所示。

图1 地铁8号线点式工程联锁集中区划分

图2 点式ATC一级设备集中站与二级设备集中站联锁系统组成框图

2.2 CBTC联锁子系统概述

CBTC联锁子系统在点式系统的基础上增加了与区域控制器(ZC)的通信,相邻联锁集中区站间通信通过SDH轨旁骨干网传输,同一联锁区主站与目标控制器站维持使用联锁站间安全数据网通信。联锁监测机增加与ATC维护子系统的通信,与TWC、LEU及ATS系统均维持既有接口通信方式。

如图3所示,图中灰色方块和灰线条标识的设备为CBTC模式下联锁需要增加的设备,虚线方块标识的设备为利旧但需要进行硬件配置修改的设备,如输入输出板、远程通信单元拨码配置的修改。

3 不停运条件下由点式升级为CBTC联锁系统改造

3.1 CBTC调试联锁系统所面临的风险

由于既有点式系统已开通运营,CBTC系统改造升级施工只能在晚间停运后进行,施工完毕后恢复点式运营。这种倒切施工对点式系统的正常运营会带来一定的风险,如果不做好预防措施,就会影响既有点式的正常运营。对联锁子系统而言,主要有以下几个方面的风险。

1) CBTC系统调试分为子系统单体调试和系统联调,整个调试工作会持续少则3个月多则半年的时间。在每个调试点内,联锁系统都需要断电停机,进行硬件板卡插拔和联锁软件的更换。频繁的断电重启及操作方式的合理性会使硬件系统的正常运行面临较大的风险。发生硬件故障时,如何快速定位及恢复系统是调试人员需要考虑的首要问题。

2) CBTC系统调试时,联锁逻辑部、控显机、监测机软件均需要进行同步更换。系统倒切特别是恢复点式运行时,如何保证软件版本的正确性是联锁调试所面临的又一风险。

3) CBTC模式下,联锁子系统增加了信号点灯继电器(DDJ)的采集与控制,信号机组合及接口架均增加了DDJ相关配线。施工单位进行配线时可能会发生混线、混电故障,直接影响CBTC系统调试及点式系统的正常运营,使联锁系统面临较大的风险。如何防止发生混线、混电故障及发生故障时的快速排查处理也是调试人员需要考虑的问题。

4) CBTC模式下和点式模式下联锁子系统站间通信方式不同,当进行单个联锁区的CBTC调试时,本联锁区及相邻联锁区点式联锁系统站联信息会受到影响。这需要调试人员制定预防措施,防止站联信息的错误传输影响系统调试和恢复。

图3 CBTC系统一级设备集中站与二级设备集中站联锁系统组成框图

除了上述所列CBTC联锁系统调试所面临的主要风险外,在调试过程中还不可避免的产生其他风险,比如输入资料错误、方案变更等,这就需要项目负责人和调试人员根据实际情况制定相应措施进行风险的识别和应对,以减少对正常运营的影响。

3.2 CBTC联锁子系统施工调试方案

以上所描述的实施风险及注意事项要求调试人员要综合考虑设计、施工及运营限制等相关因素制定详尽的倒切方案和施工步骤以及风险应对措施,使CBTC联锁调试工作有序展开。制定倒切调试方案时应重点考虑以下几个方面。

1) CBTC调试升级工作开展之前,调试人员根据联锁系统硬件构成和现场施工内容,预先做好备品备件的准备工作。特别是对调试施工过程中经常插拔的板卡,如联锁逻辑运算版、电源板等设备要准备充足的备品。另外可采用头脑风暴或专家评审的方式,对现场硬件系统可能出现的故障及处理方法形成文件指导现场调试。

2) CBTC系统调试时,需要进行CBTC联锁软件和点式联锁软件的倒切。为了确保软件倒切准确无误,不影响点式系统正常运营,可将CBTC联锁软件拷贝至备用逻辑运算板并做好标识,通过直接更换CBTC和既有点式联锁逻辑运算版进行软件倒切,上位机软件可通过更改运行目录进行软件倒切。在点式系统恢复后,通过监测机软件版本信息窗口查看并记录软件版本号,确保点式系统恢复正确。

3) 联锁集中区主站联锁每系各增加2块以太网通信板和2块以太网接口板,用于联锁与ZC及邻站联锁的通信。新增以太网接口板可一次安装后永久安装在联锁机笼中,以太网通信板在CBTC调试时安装,恢复点式运营时拔出。每块以太网通信板拨码均不同,且安装在逻辑部机笼内槽道位置固定,对每块网卡应做好标识,便于后续安装调试。主站联锁新增8根超6类屏蔽以太网线,4根用于与ZC设备通信,4根用于与邻站联锁的通信,从各自以太网接口板接入SDH轨旁骨干网交换机中。以太网线应做好标识,恢复点式系统时从以太网接口板上拔出。

4) CBTC系统联锁需要增加对信号点灯继电器的采集和驱动,为了减少其对既有系统输入输出接口的影响,应把DDJ的采集和驱动增加在新的输入输出板上。恢复点式时,把新增的输入输出板从机笼中拔出,对应的采驱电缆与系统断开。调试前,与施工单位核对新增配线的采驱位置。调试过程中,当进行接口架侧采驱配线或与联锁采驱有关的组合架侧配线焊接时,应预先关闭联锁输入输出机笼电源,防止高压电混入采驱电缆烧毁板卡。焊接完成后,应先进行混线、混电故障排查,确认无问题后再开启输入输出机笼。

5) 对于CBTC和点式系统联锁站联通信接口方式的不同,当进行单个联锁区调试时,为避免域间站联信息传输错误,需断开本联锁区与邻站联锁区的域间通信,即图4中灰色×标记的域间光纤。恢复点式运行时,把域间光纤恢复并确认域间通信正常。

图4 CBTC调试时联锁域间光纤断开示意图

6) 联锁监测机增加与ATC维护系统接口,向维护支持系统提供联锁系统内部的维护数据。需要在监测机中增加一块以太网卡及至ATC维护系统的超五类屏蔽网线。CBTC系统调试完成恢复点式系统时,新增以太网卡和网线可不从监测机中拔出,便于后续调试。

7) 联锁与ATS、TWC、LEU系统维持既有点式系统的接口方式无变化。

4 结束语

本文对北京地铁8号线点式和CBTC联锁子系统做了简要介绍,描述了两种模式下联锁子系统的结构及接口差别,重点探讨了不停运条件下联锁子系统由点式升级为CBTC模式存在的风险及对应的倒切调试方案。在工程具体实施阶段,还要根据工程实际情况综合考虑实施方案和应急预案,确保倒切调试施工不影响既有点式系统的正常运营。

Beijing Subway Line 8 has been put into operation on December 28, 2013, including lines in phase I and II and Changping-Line 8 connecting line. The intermittent ATC system is adopted in the signal system for Line 8. For increasing train density and shortening operation interval, it is necessary to update the existing intermittent ATC system into CBTC system. This paper proposes the reconstruction solution of updating the CBI subsystem from intermittent mode to CBTC mode without interrupting normal operation. Keywords: signal system; intermittent ATC system; CBTC system; CBI subsystem; reconstruction and updating

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.018

2014-06-03）