上海轨道交通既有线车场联锁系统整体改造方案及实施策略

沈旭征

(上海地铁维护保障有限公司通号分公司,200235,上海∥工程师)

为提升车场信号设施设备的可靠性和稳定性,同时优化部分既有线路车场出库能力,为部分车场后续进行ATC(列车自动控制)改造奠定基础,截至2021年年中,上海轨道交通设备维护单位已陆续对上海轨道交通的3号线石龙车场、4号线蒲汇塘车场、5号线剑川路车场、7号线陈太车场、6号线港城车场、三林车场、8号线浦江镇车场等实施车场联锁系统整体改造,且均已投入运营。此外,随着上海轨道交通2号线全线CBTC(基于通信的列车自动控制)系统改造项目的推进,也将陆续对2号线的北翟路车场、龙阳路车场、川沙车场进行车场联锁改造。

虽然实施联锁系统整体改造的车场分布于不同线路的不同站场,但其采用的联锁系统整体改造方案和实施过程具有一定的共性,值得深入研究总结,以形成一套可复制可推广的工作经验。本文以此为出发点,结合现场多个改造项目执行经验,对既有线车场联锁系统整体改造的调试及投用策略进行分析提炼,供后续类似项目现场执行时参考借鉴。

1 既有线车场联锁系统整体改造方案

1) 新设室内计算机联锁设备(含微机监测设备,还需为后续进行ATC改造的车场预留相关接口),以及配套组合柜、接口柜、分线柜、电源屏、不间断电源等信号设备。当室内新联锁系统投运后,原室内旧连锁系统整体退出运营。

2) 全部更新室外干线电缆(即连接室内分线柜和第一个电缆分线盒的电缆)。对于符合新联锁系统设计要求的旧有信号机、支线电缆,以及未到使用年限的转辙机、轨道电路、同意接车按钮等室外设备利旧使用。对于新增的信号点、轨道区段,以及道岔新设配套的信号机、轨道电路、转辙机等信号设备一并接入新联锁系统。

3) 为确保新联锁系统调试期间不影响旧联锁系统的正常运营,同时压缩新旧联锁系统相互倒接时间,降低日常施工调试以及割接当日的工作强度,对于道岔、信号机、轨道电路、同意接车按钮等室外利旧设备以及车场-正线站间联系(以下简称“站联”)控制电路,采用继电倒接方式实现新旧联锁系统与室外设备控制连接的切换。

2 既有线车场联锁系统整体改造的前期准备工作

前期准备阶段工作主要包括:敷设室外电缆,开挖电缆过轨沟,安装新增信号箱盒,安装新增设备基础及机构,调试室外新增单体设备,安装室内机柜,布放电缆配线,调试电源,调试联锁设备,室内模拟联锁试验,布放倒接过渡电缆线。这些前期准备工作对既有信号设备不产生影响,可为后续新联锁系统接入调试创造条件。

3 既有线车场联锁系统整体改造方案实施策略

联锁系统调试及投用阶段一般是指,从新旧联锁系统一并接入倒接柜后,进行新联锁系统调试验收后割接投用直至倒接柜拆除正式交付的过程。在旧联锁系统到新联锁系统的过渡进程中,既有信号设备原有的工作状态已经发生变化,并涉及到新旧联锁系统的相互倒接,设备数量多、调试难度大、施工风险高,是既有线车场联锁系统整体改造中的关键阶段,需要重点关注。

3.1 联锁系统接入倒接柜及主干电缆更新

为减少施工与调试工作量,提升作业效率,新旧联锁系统接入倒接柜与主干电缆更新同步进行。实施的前置条件为:新主干电缆已从新信号设备机房分线柜敷设至相应电缆分线盒处,并均已分线完毕,新联锁系统分线柜侧电缆芯线可预先配至对应端子,同时室外电缆盒硬面化已破除;旧联锁系统过渡线(临时配线,用于连接倒接柜后接点和旧联锁系统分线柜端子)已从倒接柜敷设至老信号设备机房分线柜处,倒接柜侧配线可预先配至对应端子;倒接用的临时端子排在新联锁系统分线柜已安装完毕,新联锁系统临时跳线(包括连接倒接柜中接点和新联锁系统室外硬线的跳线1、连接倒接柜前接点和新联锁系统室内软线的跳线2)已从倒接柜敷设至新信号设备机房分线柜处。其中:新联锁系统室内软线和跳线2在临时端子排上相连,跳线另一端接入倒接柜与倒接继电器前接点相连的侧面端子上;跳线1的一端接入倒接柜与倒接继电器中接点相连的侧面端子,跳线另一端接入与室外电缆芯线相对应的分线柜端子上。新旧联锁系统接入倒接柜配线示意图如图1所示。

图1 新旧联锁系统接入倒接柜配线示意图

可利用日间车场封锁点同步进行联锁系统接入倒接柜与主干电缆更新,对于影响正线运营的车场-正线站联部分,须在夜间利用正线接口站以及车场封锁点同步进行。制定倒接日施工计划时,需充分考虑后续一致性检查以及电缆盒灌胶恢复整理时间,并充分预留出现异常后的排故时间。实施时,在老机房断开室外设备工作电源后,从室外将旧主干电缆从电缆分线盒抽出,然后引入新电缆并将芯线配线至分线盒内相应端子;从室内将旧电缆芯线从分线柜端子上摘除,同时将旧联锁系统过渡线配至相应端子。旧联锁系统接入倒接柜配线改动前后示意图如图2所示。室内外以单根电缆为单位进行施工,完毕后校核各电缆芯线导通性,正常后上电等待一致性检查。

图2 旧联锁系统接入倒接柜配线改动前后示意图

完成当日倒接施工计划后,为确保配线准确性,需预留一定时间进行室内外一致性检查。对于倒接涉及到的所有室外设备,均需进行检查,确保室外设备状态与旧联锁系统界面显示完全一致且工况正常,同时利用微机监测系统(旧系统微机监测配置不全的可利用轨道测试盘、灯丝报警仪等设备,或进行人工测量)观察信号点灯电流、轨道电路受电端电压、道岔表示电压等电气性能参数均正常,如出现异常,及时进行调整。

当进行站联或场联(站场间联系)部分倒接时,还需在正线、试车线或联络线的信号设备机房安排调试人员,依据原理图配合检查互送继电条件(主要包括信号条件、轨道条件、照查条件等复示条件)的一致性,同时测试车场与正线各自接发车进路排列正常。

一致性检查完毕以及室外设备电气性能参数核对正常后,还需对倒接过的室外电缆盒进行整理灌胶密封并固定,工完场清并达到运营要求后,方可注销施工。

3.2 新联锁系统室内外一致性试验

为确保新系统室外设备状态、室内继电器状态以及站场界面状态一致,需在新系统下进行室内外一致性试验(以下简称“一致性试验”)。其实施的前置条件为:新旧联锁系统均已接入倒接柜,完成主干电缆更新,完成室外新联锁系统中新增且具备安装条件的信号机、轨道电路、转辙机等设备的单体调试,完成联锁设备(含应急盘)调试,完成倒接柜调试。

利用日间车场封锁点进行一致性试验,对于影响正线运营的车场-正线站联部分,须在夜间利用正线接口站以及车场封锁点同步进行。在设计时,将倒接柜继电器控制电源分为两路,即场内设备倒接电源和站联倒接电源。在日间进行一致性试验时,仅对场内设备倒接电源上电,将场内设备倒接至新系统;在夜间进行站联部分的一致性试验时,可对两路倒接电源同时上电。

将设备倒接至新联锁系统后,对新联锁系统电源屏室外设备上电,根据作业指导书要求逐个进行设备一致性试验。对于信号机断丝、信号机灭灯、道岔失表等需通过人为制造故障进行一致性试验的,试验完毕恢复后需即时检查室外设备工况良好。对于因新联锁系统电源与旧系统适配不佳而导致室外设备易出现烧变压器、烧保险等故障的,应在试验前考虑到可能出现的故障场景并备足备品备件,一旦在试验时出现故障的,应立刻停止试验进行故障处置,使设备恢复至正常状态,确保倒回至旧联锁系统后可正常使用。

一致性试验完毕后,应预留一定时间将联锁系统倒回旧联锁系统并断开新联锁系统电源屏室外设备电源,并使用旧联锁系统对当日试验过的设备进行室内外一致性检查,观察其电气特性参数,发现异常及时处理,确保旧联锁系统下各设备可正常工作。

3.3 割接前准备工作

当联锁系统割接节点确定后,为确保割接当日万无一失,需再次对新联锁系统进行全面检查验证,同时预先筹备割接当日需要完成的工作。

一般利用割接前几日的车场封锁点进行割接前准备工作。倒接至新联锁系统后,使用新联锁系统站场界面对全场的所有室外信号设备进行室内外一致性检查,确保室内外设备在所有工况下正常工作,符合设计要求。在进行一致性检查的同时,观察新信号设备机房微机监测终端表示电压、轨道电压、点灯电流等关键参数,对不符合相关标准的设备,如属于新增设备,应立即调整使其符合标准规定;如属于利旧设备,暂不调整,做好记录,待割接当日新联锁系统投入运行后一并进行调整。

3.4 新旧联锁系统割接

因施工时间较长,所以一般选择周末进行既有线路车场新旧联锁系统割接,这样对行车组织工作影响较小。割接时,可将室外人员分为施工组、拆旧组、检查调整组三组,在信号设备机房内和控制台各设置一组配合人员。割接开始后,倒接电源上电,倒接至新联锁系统后,室外三组人员根据分工并行作业:施工组负责将割接前不具备施工条件的信号机或轨道电路等设备按新联锁系统设计要求进行更新或移设,施工完毕后联系控制台和信号设备机房人员进行完整的一致性试验,试验完毕后联系信号设备机房人员根据微机监测显示调整设备电气性能参数,确保更新或移设设备运行正常,同时对所有室外设备铭牌按新系统设计要求进行更新;拆旧组对预先做好标记的设备进行拆旧,避免新联锁系统投用后出现遗留的旧联锁系统设备对新联锁系统设备的运行或辨认产生影响;对无需调整可直接投用的设备,检查调整组联系控制台人员进行室内外一致性检查,确认各设备在割接至新联锁系统后运行正常,同时根据割接准备时的记录,结合信号设备机房微机监测给出的信息对利旧信号设备的电气性能参数进行调整,以满足相关标准要求,并与新联锁系统相互适配,达到利旧设备从旧联锁系统平滑过渡至新系统后稳定可靠运行的目标。上述割接施工内容全部顺利完成之后,断开旧联锁系统电源屏向旧系统室内外设备的供电电源,确认旧联锁系统退出运营,同时在控制台进行进路排列试验,确保新联锁系统下车场常用的所有接发车进路以及调车进路全部能够按设计要求正常排列,始端信号机能够正常开放,试验正常后即可交付运营人员,运营人员使用新联锁系统办理场内调车或进行列车回库接车作业。新联锁系统自此正式投入使用,联锁系统割接完成。

割接当日,全线运营结束后,一般安排一个包含正线接口站以及全站场的封锁施工点,再检查车场发车进路及正线接车进路的正常排列情况,同时对列车回库情况进行回放分析,结合评估结果,对新联锁系统投用后各设备状态进行有针对性回检,发现问题及时整改消缺,确保次日出库作业的平稳有序。

3.5 分线柜临时配线及倒接柜拆除

待新联锁系统稳定运行后,为减少联锁系统故障点,应理顺分线柜配线,以便于后续维护及排故作业。需择机拆除分线柜上的临时配线,最终形成正式的分线柜配线。

利用日间车场封锁点进行倒接柜拆除作业,对于影响正线运营的车场-正线站联部分,须在夜间利用正线接口站以及车场封锁点进行。拆除分线柜临时配线及倒接柜后的配线方式为:将连接在分线柜室内侧端子上的新系统跳线摘下,并从临时端子排摘下相应室内软线配入该端子,即按设计要求完成室内软线与室外电缆芯线在分线柜的正式配线。新联锁系统最终配线示意图如图3所示。当日作业完毕后,预留一定时间对配线变化所涉及的信号设备进行室内外一致性检查,同时观察微机监测设备上所涉及的设备电气性能参数是否符合标注要求,对于不达标的应即时整改。

图3 拆除分线柜临时配线及倒接柜后的正式配线示意图

拆除接入倒接柜的所有设备临时配线及临时端子排并形成正式配线后,方可断开所有倒接电源。拆除倒接柜所有的外部配线后,即可将倒接柜移除新联锁系统机房,将原位置填平。

站场中轨道电路、道岔、信号机三类主要信号设备在改造过程的一致性检查(试验)主要工作内容如表1所示。

表1 改造过程中不同信号设备室内外一致性检查(试验)主要内容

改造过程中各环节的风险点、影响及对策汇总如表2所示。

表2 改造各环节风险点、影响及对策汇总

4 结语

上海轨道交通既有线车场联锁系统整体改造方案在多个既有线路车场得以运用与实践,在改造期间,未对日常运营产生影响,顺利完成了各项改造任务,新联锁系统顺利投入使用,实现了“无感”改造的预定目标。