大连地铁5号线与地铁1号线北延段信号系统设计方案研究

大连地铁5号线与地铁1号线北延段信号系统设计方案研究

1信号系统的应对城市轨道交通是一项复杂而庞大的项目。建设周期长，建设难度大，涉及多个系统和专业。然而，为了解决城市交通日益严重的交通拥堵问题，在施工过程中必须存在几个问题。例如，新旧铁路的公共线路可以同时运营。信号系统是控制列车的大脑，它将承载着列车的安全运营及正点运营的责任。由于目前国内暂未有全功能开通的互联互通案例，故共线运营线路的信号系统是开通共线运营的关键，本文将对以大连地铁5号线与地铁1号线北延共线运营段信号系统的设计方案进行分析研究。2共线运营方案比选在大连市的轨道交通线网规划中，地铁5号线从虎滩新区到后关村是核心区东部南北向跨湾骨干线，构建核心区东部南北向快速通道，1号线北延线是1号线的延伸线，也是连接大连新机场的机场线。线路南起1号线终点姚家站，北至大连新机场。设车站3座，后关村站、机场新区站及机场站，线路长为13.1km，其中后关村与5号线共用车站，在后关村站5号线与1号线北延段贯通，其中共线段长为9.6km，共线段行车间隔要求18对/h,1号线与5号线各为9对/h，系统能力按照20对/h进行预留。大连地铁1号线已经开通的一期和二期工程信号系统采用的是基于802.11g无线局域网技术的移动闭塞列车自动控制（CBTC）系统。信号系统供货及施工总承包商为浙江众合科技股份有限公司，核心技术设备由原安萨尔多美国国际公司提供。1号线信号系统能够实现基于连续式通信、点式通信及联锁的三级列车控制功能。连续式通信列车控制方式为移动闭塞下的正常控制方式，点式ATP控制方式和联锁级的控制方式为信号系统的降级控制方式。在降级运营控制模式下，采用按进路控制行车的运营控制方式。列车占用检测设备采用计轴设备，无线网络采用IEEE802.11g标准，使用2.4GHz频段，共有13个信道，信号系统A/B网使用1和13两个信道。1号线北延线工程目前暂未启动，但是根据建设规划时序，1号线北延工程将于初期与5号线贯通运营。从目前国内的延长线建设经验来看，一般延长线会采用与既有线同一家厂商的核心设备且制式相同的信号系统，这样更有利于保证系统能力的实现。但是从工程实施角度也更具可操作性考虑，并结合大连1号线北延工程仅设车站2座的实际情况，本工程的系统方案比选将以1号线北延工程也同样采用与1号线工程一致的系统，即由浙江众合科技股份有限公司提供的CBTC系统为基础进行分析。下面将对共线运营做具体的分析：一般情况下，不同线路列车是否可以实现共线混跑，主要受制于以下因素：(1）限界；(2）车辆制式；(3）牵引供电制式；(4）无线列调系统兼容性；(5）信号系统兼容性。其中信号系统兼容性问题是其中较为突出的制约因素。若共线部分或两条线路采用不同制式或不同厂家的信号系统，则实施难度较大，本文不做赘述。目前虽然针对不同线路共线运营的已经具有解决方案-互联互通，中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会牵头编制并发布了《中国城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通技术规范》等一系列互联互通规范文件，互联互通示范工程也在重庆落地实施，且取得了阶段性的成果。由于重庆的互联互通示范项目是基于同期招标、同期设计、同期建设且实施采用相同的标准规范及接口协议，才得以实现各个系统之间的互联互通。针对本工程，鉴于已经开通运营的1号线信号系统采用由浙江众合科技股份有限公司集成供货，安萨尔多美国国际公司提供基于802.11g无线局域网技术的移动闭塞列车自动控制（CBTC）系统核心技术设备，该信号系统未参与中国城市轨道交通协会《互联互通技术规范》的实施。如果5号线与1号线北延线共线运营实现互联互通，需要1号线供货商开放接口协议，通过改造接口使其符合互联互通的相关规范可能性很小，故5号线与1号线北延线工程信号系统的互通方案实现非常困难。除此以外，实现5号线与1号线北延线共线运营的方案还有如下两个：方案一：采用与既有线相同供货商相同制式的设备。方案二：在共线运营段安装两套轨旁设备（建议其中一套为简化的点式设备）。(1）方案一：采用与既有线相同供货商相同制式的设备。方案一是最常采用的解决方案，根据目前所有延伸线建设经验项目，为了实现共线运营，均采用与既有线相同供货商相同制式的设备。方案一，虽然设备统一，便于资源共享，可操作性较大，但是，如果采用此方案，5号线作为线网中一条重要的单独线路，在设备招标中将丧失主动权，出现竞争力不强的现象，同时，对线路后续的延伸和改造等都大大的增加了约束，不利于项目的控制。(2）方案二：在共线运营段安装两套轨旁设备（建议其中一套为简化的点式设备）。但是考虑到1号线北延线路短，车站少，仅有2个车站，且站间距较大，运营间隔较大等特点，可以考虑仅在1号线北延段安装与5号线信号系统相匹配的应答器/信标（包括有源应答器及无源应答器），以供5号线列车以点式ATP或者点式ATO方式进入1号线北延运营。该方案需要1号线与5号线在后关村站各设置一套联锁，两套联锁实现站联，5号线在1号线北延共线段的机场新区站及机场站不设联锁设备，但是需1号线北延线信号系统联锁设备开放接口，1号线北延段的轨旁设备的布置按远期的行车的间隔3min的系统预留能力进行设计，满足降级模式运营需求。如果5号线信号系统所采用的应答器的制式与1号线信号系统相同，则无需在1号线北延线设置两套应答器。如5号线信号系统所采用的应答器制式与1号线信号系统不同，则需要在所有1号线北延段自身设置可变应答器的地方设置匹配5号线的可变应答器。利用1号线北延线联锁设备的信号机、道岔表示继电器的接点，采用继电编码方式直接与5号线的有源应答器接口。因此要求5号线集成商要适应1号线联锁逻辑及ATP安全制动模型，并能通过安全认证。1号线控制中心设于南关岭控制中心内，5号线控制中心设于梭鱼湾控制中心内。为了能够实现1号线北延线共线段上1号线列车及5号线列车同时进行控制，5号线的列车进入1号线北延段以后，列车完全由1号线的ATS控制，且与5号线ATS采用接口的方式完成控制权的交接，所以需要1号线的ATS设备开放接口协议，供5号线ATS设备接入，两个控制中心之间采用光缆连通，实现AST数据信息传递。为了满足5号线列车在1号线北延共线段点式ATC模式下的站台门联动的需求，需要在1号线北延线车站的站台区域设置适应5号线列车通信设备，完成对站台门的独立控制、站台紧急关闭功能（LTE区域内）、扣车以及跳停功能，但是临时限速功能将受到区域限制。方案二增加费用较少，也不会增加太多室内外