昆明轨道交通1、2号线信号系统拆分设计方案研究

摘要 根据昆明轨道交通线网规划，昆明轨道交通1、2号线工程在建设时各取一段贯通运营，形成昆明轨道交通首期工程，后期条件具备时再拆分为独立的1、2号线运营。文章通过对昆明首期工程预留条件分析，对涉及信号系统拆分的ATS子系统、ATP/ATO子系统、联锁子系统及DCS骨干网等主要子系统方案进行分析和论述，提出满足拆分需求的可行性方案。

关键词 地铁;线路拆分;信号工程设计

中图分类号 U239.5文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）08-0004-03

0 引言

国内部分城市轨道交通线网规划时，为获得快速获批，缓解当前急需的交通状况，结合远期城市规划，会按照两条线初期贯通运营后期拆分单独运营的方式建设。目前国内已有广州地铁2、8号线，南京地铁1、10号线和杭州地铁1、9号线完成线路拆分运营，这几个项目由于前期对于线路拆分预留条件不足，导致拆分过程中涉及大量土建、系统的改造，具备工期长、施工困难等特点。广州和南京拆解线路信号系统采用的是点式系统，杭州地铁9号线拆解出来先期按点式运营，因此昆明地铁首期工程将是第一条拆分后直接采用CBTC系统运营的线路。

1 工程概况

昆明市轨道交通首期工程由线网规划中的1号线一期工程、二期工程、支线工程和2号线一期工程组成，目前已全线贯通运营，如图1所示。

根据目前昆明轨道交通建设情况，1号线在环城南路站沿西北方向接入西北延工程，与既有首期工程1号线一、二期和支线工程构成完整的1号线工程;2号线在环城南路站沿南向接入2号线二期工程，与既有首期工程2号线一期段构成完整的2号线工程。接入延长线后完整的1号线和2号线分别采用独立运营方式，在环城南路站进行换乘，因此在延伸线建设时，需考虑对既有首期工程进行系统拆分，该文将对信号系统线路拆分设计方案和实施方案展开描述。

2 信号系统拆分总体方案

2.1 现场既有条件分析

2.1.1 既有工程预留条件

信号系统拆分通常分为两大类，第一类为前期建设未考虑预留拆分条件，后期线网结合客流和建设需求对既有线路进行拆分，此类情况信号拆分方案会比较复杂，涉及土建、轨道、强电等前置条件的拆分以及对既有信号设备的控制转换及倒切，对既有运营影响较大[1]，如广州2、8号线拆分和南京1、10号线拆分。第二类为前期建设考虑了预留条件，如配线、用房、用电、设备预留等，此类情况信号系统拆分方案较为简单，对既有运营影响小，如杭州1、9号线拆分，线路配线条件较好，对土建影响小。昆明首期工程拆分属于第二类情况，线路预留了联络线、土建预留了用房，其余机电系统对拆分也考虑了一定程度的预留[2]。

昆明首期工程信号系统采用基于无线通信的CBTC系统，实现移动闭塞功能。信号系统由ATP/ATO子系统、联锁子系统、ATS子系统、DCS子系统和信号集中监测子系统等构成。昆明首期工程建设时已考虑了部分远期拆分条件：

（1）拆分节点站环城南站设置了联络线，信号室外设备在联络线设置设备分界点。

（2）环城南站室内按远期拆分情况设置了两套通过安全数据接口连接的车站设备，且两套车站设备分别纳入各自所属线路的区域管理;轨旁设备按远期拆分后归属分别接入所在线路设备。

（3）DCS子系统采用SDH技术组网，预留了远期延伸和拆分条件。

2.1.2 工程建设时序

工程建设时，首期工程拆分和线路延伸同期建设，由于既有线路目前按“Y”字形运营，若延伸线先接入后再进行线路拆分，则以环城南站为线路交叉点，存在5个方向行车，存在运营组织困难、既有中心设备压力大、故障面影响范围广等问题;目前环城南站仅有1、2号线联络线，若线路先拆分后再接入延伸线，则存在拆分后线路在环城南路站无法折返，若不中断运营，则需对环城南站及相邻的无道岔车站甩站运营，社会影响太大。因此，综合考虑，线路拆分和延伸线接入需同步实施。

2.1.3 拆分总体需求

延长线接入且信号系统拆分后，新的昆明轨道交通1、2号线各自独立运营;两线之间的联络线从正线功能转为联络线功能;两线信号系统制式保持一致，实现资源共享[3]。

2.2 拆分总体方案

结合以上既有工程预留、建筑时序要求和拆分需求，昆明轨道交通1、2号线信号系统拆分重点涉及以下几个部分：

（1）既有中心ATS子系統改造。

（2）环城南路站设备改造。

（3）ATO/ATP子系统改造。

（4）DCS子系统改造。

3 信号各子系统拆分方案

3.1 既有中心ATS子系统改造

首期工程在临时控制中心设有一套中央ATS子系统设备，工程拆分时主要有两种方案：方案一，合用中央ATS子系统，增加延长线接入的相关数据;方案二，既有中央ATS子系统设备用于1号线，2号线采用新建中央ATS子系统设备。

方案一的优点在于拆分时对中央ATS仅需进行扩容升级，即可满足两条线使用需求，且易于实现调度互联互通;但是缺点在于目前的系统架构和数据已经较为庞大，不拆分接入延长线时，全线涉及列车达79列、23个联锁区，增大了改造及后续维护升级难度，且首期工程建设开通已近10年，中央ATS子系统设备存在一定老化，系统能力有所下降，一旦中心故障，影响面过大，且不利于运营组织。

方案二的优点在于改造难度低，仅需对既有软件进行版本升级，删除2号线相关内容，有利于1、2号线分线运营;缺点在于2号线新建控制中心投资较大、无法满足试运行3个月的需求。

对于方案一、二均能满足工程拆分改造需求，但是结合两线独立运营组织需求、减少中心故障面影响范围等因素，工程实施时采用方案二。对于不中断运营的条件下，结合杭州1、9号线拆分新建控制中心启用方案，昆明2号线新建控制中心拟参照《交通运输部关于印发〈城市轨道交通设施设备运行维护管理办法〉的通知》（交运规〔2019〕8号）第4章  21条要求，在拆分调试时，开展不少于3次的倒切实战演练和累计达144小时的不载客运行后方可投入运营。

3.2 环城南路站设备改造

对于拆分线路中两线共用车站，按照既有设备设置方案不同，存在不同的拆分改造方案。

方案一，既有车站未考虑拆分条件，室内外设备均未分线设置，如杭州1号线客运中心站。此种情况下，线路拆分时，须新设拆分后新线的设备集中站，既有设备集中站中还须考虑拆分调试过程中的线缆倒切。该方案由于前期未预留条件，后续拆分改造时存在施工作业难度大、改造困难、对运营影响较大等缺点。

方案二，既有车站已考虑未来拆分条件，如昆明首期工程环城南站。环城南站属于叠岛式同站台换乘站，首期工程实施时已设置两套联锁设备，一套属于1号线，一套属于2号线，两套联锁设备的控制以联络线中点为分界，分别监控属于本线的道岔、信号机等轨旁设备，如图2所示。

在首期工程运营时，两套联锁设备采用安全数字接口，按一条线的2个联锁区控制进路，在同一个ATS系统的调度下为列车提供安全进路，列车可以在不需要人工办理两线联系作业的情况下跨线运营。线路拆分后，两套联锁设备回归至各线，分别纳入各自ATC系统监控范围，原有安全数字接口取消，保留联络线继电接口，列车跨线运行时需人工办理联络手续。

方案二在改造时，仅需将2号线联锁设备从首期工程ATS网络剥离，接入2号线的ATS系统，联锁设备各自回归本线，改造难度低，对运营影响小。

3.3 ATP/ATO系统拆分

3.3.1 ZC拆分

首期工程实施时，1号线环城南站和2号线环城南站分别纳入1号线ZC和2号线ZC控制，拆分时，原有的ZC控制区域划分不变，仅需将1、2号线ZC分别回归新1、2号线管理，修改软件并完成调试即可。

3.3.2 LC拆分

首期工程设置一套LC（线路控制器）、DSU（数据存储单元）对全线进行管理。拆分时，原有LC、DSU硬件利旧划为1号线使用，通过修改数据实现对1号线全线的控制。2号线新设一套LC、DSU设备对2号线进行单独控制，既有2号线一期及延伸线通过拆分后DCS骨干网实现数据接入新设LC、DSU。

3.3.3 车载ATP/ATO

根据建设要求，既有首期工程列车在拆分后需全部划为1号线使用，因此在拆分当晚，需对首期工程所有列车进行车载ATP/ATO的软件和数据升级，删除2号线一期内容，添加1号线延伸线内容。

3.4 DCS骨干网拆分

在昆明首期工程实施时，环城南路1号线站和晓东村站为1号线的延伸预留了端口;在东风广场站和环城南路2号线站为2号线的延伸预留了端口。在网络结构的配置上，将1号线与2号线的网络进行分别独立的配置。并且通过东风广场站与晓东村站，以及环城南路1号站与环城南路2号站的冗余的环形网络将1、2号线的骨干网连接起来，从而为后续的拆分工作提供便利。昆明首期贯通运营阶段的骨干网光缆结构图如图3所示。

线路拆分时，仅需拆除环城南路1号线站与环城南路2号线站、福德站（1号线）与东风广场站（2号线）之间的光缆连接，即可实现首期工程1、2号线骨干网的拆分。

4 结语

昆明首期工程由于在建设时做好了土建、信号系统的条件预留工作，拆分方案相较于其他线拆分线路更简单一些，从技术上可实现CBTC级不停运拆分。但是由于拆分工程与延伸工程同步实施，调试工作相对更为复杂，调试过程中需要对既有设备软件及部分板卡频繁升级回退，存在不可预知风险，后续可能还需根据工程实施方案及过程中的风险评估，对设计方案进行相应调整，确保拆分设计方案与实施方案匹配，从而实现拆分工作的顺利实施。

参考文献

[1]张楚潘， 郜洪民. 轨道交通既有线路拆分工程信号系统改造方案实例探讨[J]. 铁道通信信号， 2008（8）： 17.

[2]地铁设计规范： GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社， 2013.

[3]程國华. 昆明市轨道交通1、2号线拆分运营的对策[J].城市轨道交通研究， 2013（9）： 115-117.

收稿日期：2022-02-28

作者简介：杨超（1986—），男，本科，工程师，研究方向：城市轨道交通信号。