上海13号线北翟路停车场信号系统改造倒接方案

上海13号线北翟路停车场信号系统改造倒接方案

储海平

卡斯柯信号有限公司 上海静安区 200436

摘要：上海13号线正线延伸后，为了满足既有的运营质量不变，需要增加列车数量，但目前的停车场规模不足以支持这些列车的停放。另外，目前的北翟路停车场是基于轨道电路联锁防护，不是CBTC停车场，列车的出入库效率较低，不能与正线的运营间隔完全匹配。为了满足停车场停放列车数量增加的需求以及更高的出入库间隔，上海13号线北翟路停车场需进行扩建，并将全停车场改造为CBTC停车场。同时，需要满足在不停运的前提下对上海13号线北翟路停车场进行扩建和CBTC系统升级，本文探讨了轨旁设备以及网络通信设备的倒接方案，重点介绍了道岔设备的倒接、车地网络通信设备以及与2号线联络线的倒接方案。

关键词(5～8个)：信号改造；倒接；转辙机倒接；网络倒接；工程实例

中图分类号：U231+.7  文献标识码：A

Signal System Retrofit and Transformation Scheme of Shang Rail Transit line 13

Chu Haiping

Abstract：After the extension of the main line of Shanghai Line 13, the number of trains needs to be increased to meet the existing operating quality, but the current depot size is not enough to support the parking of these trains. In addition, the current Beidi Road depot is based on the interlocking protection of track circuits, not CBTC depot, and the efficiency of train entry and exit is low, which cannot fully match the operating interval of the main line. In order to meet the requirement for an increased number of trains parking and a higher interval between entry and exit depot, the Beidi Road depot of Shanghai Line 13 needs to be expanded and the entire depot signal system converted into a CBTC system. Meanwhile Shanghai Line 13 cannot stopping normal operation, this paper discusses the transformation scheme of trackside equipment and network communication equipment, focusing on the switch point machine equipment, vehicle-ground network communication equipment and transformation scheme of Line 2 liaison line.

Keywords：Signal systemRetrofit；Signal system transformation；Switch point machine transformation；Network transformation；Project examples

0. 引言

中国城市轨道交通从大约2010年前后开始进入了高速发展，各大城市建设了基于CBTC系统的城市轨道交通，但基于当时的运营规模、运营间隔、列车数量以及成本的考虑，大部分停车场仍采用了基于联锁系统的常规停车场[1]，而非与正线一致的CBTC停车场，这些停车场的列车出、入库效率较低，一般在5分钟左右。随着日益增加的出行人流，在高峰时间，运营间隔要求越来越高，相对应地，列车出入库间隔要求也越来越小，原来效率较低的联锁停车场急需要改造成CBTC停车场，使其能与正线的运营效率匹配。由于这样的停车场数量不在少数，未来这样的改造预计将会越来越多。

这些停车场为已经开通停车场，信号系统在升级改造过程中，涉及到轨旁设备、通信传输系统需要在新旧系统之前的切换，白天既有系统需要保持正常的运营服务，夜间调试期间需要切换到新系统进行调试，夜间调试时间又非常有限，故需要制定详细的倒接方案，实现在新旧系统之间进行快速切换，同时必须保证切换方案可靠稳定，保证现场能高效、可靠的进行运营和调试的切换和倒接

[3]。

本文将基于上海13号线北翟路停车场CBTC改造，详细介绍该项目的倒接方案，希望能为今后越来越多的停车场改造项目提供一些经验，让未来其他停车场改造更顺利。

1. 基本情况说明

北翟路停车场的改造分为两个部分，包括新库的CBTC系统扩建，以及既有库线的CBTC改造，并且会新增新的信号设备室和车场调度室，轨旁的信号设备在最终改造完成后，需要全部接入到新的信号设备室和车场调度室。

对于新库新增的轨旁设备，均直接连接至新设的信号设备房，不影响既有线的运营[2]，故不需要进行倒接，不在本文讨论范围。

2. 设备复用情况说明

本次改造的轨旁设备涉及到[4]：信号机设备、计轴检测设备、道岔转辙机设备、网络通信设备（含车地通信设备）、定位信标设备，具体复用情况见如下表1所示：

表1 轨旁设备新设/复用一览表

下文将针对每个轨旁设备分别进行分析，对倒接方案进行详细描述。

3. 信号机设备

由于北翟路停车场原先为非CBTC停车场，仅有联锁设备以及调车进路的防护，在改造为CBTC停车场后，轨旁所有的信号机需要设置列兼调信号机，原来的调车信号机在倒接后将废除，故对于新的系统来说，所有的信号机均为新设，不与原来的联锁信号机共用，新的信号机连接均连接到新的信号设备室，不需要进行倒接。

为了保证新增的信号机不干扰正常运营时司机的视线，所以在非调试的运营期间，所有新增的列兼调信号机设备均需要断电。

4. 计轴设备

北翟路停车场既有库的所有次级检测设备采用的是轨道电路，改造后，将采用计轴设备作为检测设备，故与信号机类似，所有的计轴设备均为新设置，不需要与原来的联锁设备连接，直接从室外连接到新的信号设备室，不需要进行倒接。

虽然计轴设备对于既有库的正常运营没有影响，但为了防止新设的信号系统在调试期间出现不可预知的问题，故建议计轴设备在非调试期间也进行断电，调试前在上电。

5. 道岔转辙机

从前文可知，新增车库内的所有道岔转辙机为新设，既有库的道岔转辙机需要复用，故在此需要分两种情况讨论：

5.1新库增设的转辙机

对于新库部分的转辙机，全部为新增设备，仅与新的信号设备室连接，不与既有联锁连接，故这部分设备不需要进行倒接。为了防止在运营期间误动作，这部分道岔转辙机需要在非调试期间，断开室内控制电路。

除此之外，对于新库与既有库连接的道岔如下图1所示，由于在新的CBTC停车场启用前，老库列车仍然会运营，列车会经过这两组道岔，为了保证行车安全，需要在施工完成后，将这些道岔转辙机钩锁在定位，防止列车挤岔或掉道。

图1 新老库分界处道岔示意

5.2既有库复用的转辙机

对于既有库的道岔转辙机，属于复用设备，在正常运营期间这些道岔转辙机的控制、表示均由既有的联锁系统控制和接收，需要与既有的信号设备室进行电路连接，而在调试期间，则需要与新的信号设备室设备连接，故需要对这部分道岔转辙机进行倒接，倒接分为几个步骤[5]：

1)既有库的道岔转辙机至信号机房的电缆，需要提前更换路径：

①从既有库的转辙机到新设信号设备房分线柜敷设新的电缆

②从新信号设备房分线柜敷设电缆到倒接柜，再连接至既有信号机房分线柜

2)新通道的一致性验证

转辙机电缆敷设以及室内外接线完成后，需验证室内外配线，以及倒接柜进行测试，完成既有联锁设备至室外转辙机新路径的功能一致性测试，验证通过后，拆除既有信号设备房分线柜至转辙机旧电缆，倒接柜正式接入运营设备。

3)调试期间的倒接

在调试期间，通过倒接柜开关，将转辙机连接到新机房设备，用于新的信号设备室联锁的状态采集和控制[10]：

①正常运营期间，在倒接柜上，将道岔连接至既有信号机房

②在调试期间，在倒接柜上，将道岔连接至新设的信号机房

4)新信号设备正式启用倒接

在新的信号设备房和轨旁设备均调试完成，最后进行正式启用时，拆除倒接柜以及连接到新设备房分线柜的电缆，并将从室外道岔转辙机过来的新电缆直接与新联锁连接[7]。

图2 道岔转辙机倒接方案示意

5.3倒接开关的选择

本次倒接开关采用K&N（Kraus&Naimer）CA10 WAA376-603 E-V同轴旋钮开关，每个同轴旋钮开关包含12组触点；其中1、3、9、11、17、19、25、27、33、35、41、43接点接通一侧设备侧，5、7、13、15、21、23、29、31、37、39、45、47接点接通另一侧的方式来完成设备的倒接[8][11]。通过控制开关闭合节点的不同来实现倒接，接点编号参考如下图：

6. 网络通信设备

北翟路停车场是上海13号线整个线路网络中的一个通信节点，在新的信号设备房建设完成后，需要将节点移至新机房内，并且停车场轨旁的车地通信设备AP也需要由原来的信号设备房，移至新机房，需要对网络通信设备进行倒接[6]。

6.1室内网络设备

既有北翟路停车场作为上海13号线总体的网络结构中的一个节点，采用的是以SDH网络设备为主用，根据最新的技术要求，在改造后SDH设备需要更换新的工业以太网交换机，但更换后的工业以太网交换机协议与SDH不能互通，所以在正线整个SDH网络架构不更改的前提下，北翟路停车场的SDH设备不能直接拆除，仍需要保留，新设的工业以太网交换机将作为SDH设备的子网络接入以SDH设备为基础的骨干网络中，并保持到既有线SDH网络结构改造后，再将工业以太网直接接入正线改造后的网络中

[9]。

新设信号设备室内设置的工业环网交换机（红/蓝网交换机、深会/浅灰交换机、轨旁红/网AP点接入交换机），通过网线分别接入既有信号设备室中的DCS机柜内的SDH设备中，从而将新的工业以太网交换机接入既有线骨干网中，实现与正线临站的正常通信。

1)调试期间

①在既有信号设备机房中，将SDH设备上如图3所示A处既有交换机的网线拔出，断开既有设备机房联锁、ATS等设备与骨干网的连接

②将新设信号设备机房中新增工业以太网交换机网线接入SDH设备如图3所示B处，实现新设联锁、ATS等设备与骨干网的连接

图3 调试期间网络倒接示意图

2)运营期间

①将SDH设备上如图4所示B处连接到新设信号设备机房中新增工业以太网交换机的网线拔出，断开新设联锁、ATS等设备与骨干网的连接

②将既有交换机网线接入SDH设备如图4所示A处，实现既有联锁、ATS等设备与骨干网的连接

图4 运营期间网络倒接示意图

6.2轨旁无线接入AP点设备

对于轨旁无线接入AP点分两个部分：

1)新库设置的AP点

这些AP点光电缆仅与新的信号设备室连接，故这部分设备不需要进行倒接。

2)既有库的AP点

既有库的AP点是为了实现列车与轨旁设备的无线通信，需要在运营和调试期间，一直接在信号骨干网中，所以无需参与调试期间的新老信号设备室的倒接测试，仅需要将既有信号设备房的AP接入交换机与新设信号机房的交换机连接互通即可，如图3和4所示C处，此方案的优点是后续轨旁AP点接入新设信号机房时（如图3和4所示虚线部分），可以分批完成，不需要一次性全部倒切，减小了施工的难度和风险，通信系统可平滑过渡。

在最终调试完成后，由于轨旁AP点TRE箱接线法兰无法同时插入新、老两根光/电缆，故需将原有光/电缆拆除，重新敷设至新信号设备室的光/电缆。步骤如下：

①敷设光缆至新设信号设备室光电熔接机柜并完成熔接，户外AP端光缆布置于相应AP点附近，并做好成品保护，待熔接于TRE箱；

②敷设AP设备电源电缆至新信号设备室分线柜处，户外AP端电缆布置于相应AP点附近，并做好成品保护，待连接于TRE电源箱；

③完成所有既有线所有AP点光电缆敷设后，可以分批在AP点侧，利用人工点，将旧光电缆抽出，替换为新光/电缆，并在新设信号设备室侧，将光缆接入新设光交换机，电缆接入电源屏上电。

7. 与2号线停车场的接口

上海2号线停车场也同为运营设备，为了保持2号线的接口方案不变，需要根据既有的与2号线的接口要求，从2号线信号机房分线柜，铺设新电缆到13号线新设信号设备机房。由于与2号线接口联络的信息传输较少，为了减少来回倒接带来的运营风险，将采用一次性全部倒接、调试完成的方式，主要分为以下步骤：

1)提前敷设好从2号线信号设备机房分线柜到13号线新设信号机房的电缆；

2)测试新敷设电缆的连通性正常；

3)在13号线新设联锁启用倒接期间，一次性完成与2号线的接口测试以及倒接工作。

由于2号线与13号线的联络线主要用于转线调车作业，使用频率较低，如果在倒接测试时，发生问题，不能成功完成倒接，则在此期间严禁进行转线作业。

图7 2号线与13号线接口信息示意图

8. 结语

本文基于上海13号线北翟路停车场信号系统扩建，CBTC改造倒接项目，重点介绍了项目使用的轨旁道岔转辙机、网络通信设备的倒接方案，该方案可以很好的满足项目调试期间倒接需求，倒接方便快捷，实施难度低，可以大大减少对第二天运营的影响。并且在信号系统调试完成后进行最终切换时，该方案能很好的降低风险，保证系统切换的成功率。

中国既有已开通项目的停车场大部分都为非CBTC停车场[1]，未来这样类似的CBTC停车场改造将会更多，希望本文的信号系统倒接方案能为今后类似的信号系统改造项目提供实施参考。

参考文献

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[2] 戴翌清，张凯. 上海轨道交通1号线信号系统大修倒接方案[J]. 城市轨道交通研究，2023（7）：211-219.

[3] 马永恒.城市轨道交通信号系统改造倒接方案设计[J].微型机与应用,2015(19):7-9+13.

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[5] 王建文.地铁既有线路信号系统改造转辙机过渡倒接方案[J].铁路计算机应用,2015 (8):64-66.

[6] 张昱敏. 城轨跨站开通时软件贯通方案设计[J]. 铁道通信信号, 2019（11）: 74-77.

[7] 白艳琴.城市轨道交通信号系统改造工程解决方案[J].铁路通信信号工程技术,2013(S1):343-346.

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[10] 张文洲. 广州地铁1号线轨道电路过渡倒接方案[J]. 铁路通信信号工程技术，2021（4）：89-91.

[11] 范力群. 倒接开关在城市轨道交通信号系统改造中的应用[J]. 铁道通信信号，2021（19）：30-31.