分段开通城市轨道工程的系统调试.doc

摘 要:轨道交通已经成为解决大城市交通问题的重要途径，各大城市也在快速进行轨道交通建设。为了使一条新线尽快投入运营，经常采用分期分段建设、开通的方案，这种建设模式给信号系统的调试带来了很大难度。在北京地铁 15 号线实际调试过程中发现，采用分段独立组织调试，再进行两段贯通调试的方案，可有效地保证整个项目实施的安全和进度。关键词:分段开通; 城市轨道工程; 信号系统; 调试 随着我国城市化和机动化进程的加快，交通拥堵问题已成为当前我国各大城市发展的 “瓶颈”。如不能有效地解决城市交通问题，将严重影响大城市的可持续发展。世界各大城市轨道交通发展的实践证明，在城市中心区采用轨道交通形式，是解决城市交通问题的根本措施。但在大城市中建设轨道交通的难度大、周期长，如何让一条轨道交通线尽快投入使用，发挥它的社会和经济效益，是所有建设者共同面临的问题，分段建设开通运营的方案已逐步被一些城市所采用。 北京地铁 15 号线一期工程是北京市轨道交通重点工程建设项目，于 2009 年 3 月开工建设，按计划分三段开通运营，中段 ( 望京西后沙峪)于 2010 年底按后备模式 ( 点式 ATP + 联锁级) 投入运营; 东段 ( 后沙峪俸伯) 于 2011 年底全功能 ( CBTC + 点式 ATP + 联锁级) 投入运营，同时完成中段线路信号系统全功能的升级; 西段 ( 望京西清华东) 计划于 2014 年开通。 根据北京地铁 15 号线整个工程建设进度，2010 年底开通运营中段，东段 2011 年 6 月实现轨道连通，9 月底开始试运行，中段的 CBTC 信号设备于 2011 年 6 月安装完成。这样，留给信号系统的调试时间很少。如何在这样的实际环境中安全按期完成信号调试任务，我们经过认真分析，反复论证，最后确定了如下的调试方案。 1利用非运营线路建设临时试车线，完成信号系统功能调试 经实地考察，已完成土建施工的东段部分正线线路后沙峪至南法信高架区间可以满足信号系统试车调试的要求，在建设单位和兄弟参建单位的大力协助下，将该段线路建设成临时试验线，安装了动车调试需要的信号设备，如图 1 所示。 临时试车线的室外设备均为实际工程所需要，未特别安装其他设备，室内 ZC ( ATP 区域控制器) 使用实际工程的设备，联锁和 ATS 由于后沙峪站已交付运营，均无法在试车线使用，为此，制作了联锁、ATS、ATP 仿真设备，满足基本的试车功能要求。整个试车线于 2011 年 3 月建成，在这段线上，按计划进行了车-地通信调试，车-地数据验证，ATP 基本控车功能调试等，于 2011 年 6 月结束。通过这段时间的调试，基本稳定了车载软件，确定了车-地通信的相关参数，CBTC 控车模式也得到了验证，收到了预期的效果，为后期的调试奠定了基础。 2独立组织东段动车运行，完成信号系统基本调试 东段线路于 2011 年 6 月轨道连通，开始剩余信号设备的安装和静态调试。调试中存在较多问题，重点如下: 时间紧，到 9 月底开始试运行，只有 3 个月时间，要完成 CBTC 全功能测试，难度很大; 由于东段线路无法形成独立交路运行，不但相关的功能无法测试，还会影响东段调试的效率; 东段 ATS 在运营期间无法接入中心，现场相关的测试也无法进行。为解决上述问题，采取了如下方案: 1 在实验室建立基于最小系统的 CBTC 仿真测试平台，充分验证系统软件的功能和子系统间的接口。 2 充分利用试验线的验证结果，减少东段功能性调试的次数，以提高调试效率。 根据工程的实际情况，按调试大纲独立完成东段的动车调试，对无法进行的项目留在下一阶段进行。经过所有参战人员和其他单位和部门的共同努力，东段于 2011 年 9 月底按期交付试运行。 3利用非运营时段，组织中段信号系统升级调试 中段信号系统已按后备模式于 2010年底开通运营，确保运用设备安全稳定，保证正常的运营秩序是第一位的。运营线路上进行信号系统的升级改造将面临两大难题: 作业时间有限。按照运营单位要求，所有施工作业只能利用夜间非运营时段进行，单次有效作业时间仅有 3 4h 左右，同时施工作业安排上还要预留正常的设备养护和巡检作业时间，每周的调试作业次数最多 3 次。作业环境和条件受限。运营单位对运用设备有严格的管理规定，对运用设备的任何改动都必须履行登记审批手续，作业完成后必须将所有设备硬件和软件恢复到作业前状态，并做认真确认，以确保第二天的运营安全。根据运营线路的实际情况，在尽可能减少对已经投入运用的点式 ATP 设备改动的前提下，从2011 年 6 月开始分三个阶段开展了调试工作。 第一阶段: 地面系统维持原有不变，从交付运营的列车中扣下两列车作为调试专用车，安装CBTC 版本车载软件，在地面 ZC 中制作必要的仿真条件，进行车-地通信和车-地基本控制功能的调试。 第二阶段: 晚间调试期间将 ATS 和联锁软件更换为 CBTC 版本，并将 ZC 接入到系统中，车载部分仍然利用上一阶段的车辆，这样可按照调试大纲进行 CBTC 全功能的调试，每次调试完再将 ATS和联锁软件恢复到原有版本，并将 ZC 从系统中断开。为了在有限的时间内最大限度地完成调试项目，在 ATS 系统中同时装入调试软件，只在调试时启用。联锁采用更换 CPU 数据板的方式，由此可将调试期间软件更换时间控制在 10 min。之所以采用这样的方法而不是直接将新软件更换交付运营，是为了对 CBTC 软件进行充分测试和验证，不但保证了系统的绝对安全，同时也避免了因软件一些小的 BUG 造成多次更换运营软件的问题。 第三阶段: 将整个系统全部升级为 CBTC 版本软件，但白天运营期间要把 ZC 停机，人为使系统在点式 ATP 控制模式下载客运营，晚间调试时再启用 ZC，继续进行 CBTC 系统调试。经过以上三个阶段，截止 2011 年 9 月底，中段线路 CBTC 的升级工作基本完成，只差与东段线路的贯通调试。 4中、东段信号系统贯通调试 在两段线路上分别成功完成了规定的调试项目后，择机展开贯通调试，做好动车综合调试，这是整个工程的关键点。在这个阶段，要重点验证两段信号设备的接口问题、ATP 跨区控车问题、信号系统对大小交路列车的控制功能三个方面。为此，采用如下调试方案: 1 两段设备的接口问题。由于 ATS、联锁两段间采用通信方式接口，已在实验平台得到了充分验证，而现场与实验平台的不同之处集中在 DCS系统。在进行 DCS 有线网络调试时，用两次调试点进行贯通测试，每次均返回原状，成功后再正式接入双环网中的一环，交付运营，2 周后再接入另一环，通过这样逐步跟进的方式，不但完成了调试，也充分保证了中段的正常运营。 2 ATP 跨区控车问题。安排两列车分别在上下行线路封锁运行，采用拉抽屉方式在两段线路交界处反复进行跨区调试。 3 大小交路控车问题。中段线路采用小交路的方式已运行近 10 个月，所以本次测试的重点是大交路运行。在以上两个问题调试完成后，再组织大交路运行调试。本阶段的调试工作按照既定的调试项目逐项进行，于 2011 年 10 月底顺利完成。 5做好贯通试运行期间的保障工作 贯通调试成功后，整个信号系统的调试基本完成，但在交付运营前还有一项重要工作就是贯通试运行。由于东段线路不具备组织独立交路运行的条件，因此必须采用贯通试运行的方案，2011 年 11月采用如下方案组织试运行。 首先，利用晚间非运营时间，组织了一周的按图试运行，正点率、掉线率、故障率均达到了既定目标。 其次，组织运营时间内的按图试运行，即铺一张两段贯通的运行图，中段载客运营，东段清客空载运行。为防止东段线路因故影响中段正常的运营，在交界处的后沙峪站折返线上安排一列备用车应急。如果东段发生中断运营的故障，则立即启用中段小交路组织运营，列车不再进入东段线路，直至故障排除。 在这个阶段的试运行过程中，由于北京快轨公司和北京运营公司组织有力，信号系统以及其他相关参建单位技术保障到位，列车平均正点率达到98% ，运行图兑现率达到 98% ，未发生影响行车的信号设备故障。 6体会和感受 北京地铁 15 号线信号系统工程，克服现场施工的种种困难，利用技术和管理的多种手段，通过合理的施工组织和方案设计，在短短 10 个月的时间内，完成了东段信号系统设备安装调试以及中段设备的升级，确保了整个工程的按期开通运营。事实证明，对分段开通运营的城市轨道交通工程，通过合理的作业组织，不仅可以加快工程建设进度同时也能够保证设备的调试质量。以下谈