城市轨道交通延伸线工程,信号系统过渡改造方案分析

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工程的过渡改造方案是影响整个工程实施的关键因素，文章以长春市轨道交通 3 号线一期工程延伸线信号系统过渡改造为背景，通过对信号系统改造实际情况进行分析，提出过渡改造方案，为后续城市轨道交通延伸线工程过渡改造及过渡运营提供参考和借鉴。
关键词：城市轨道交通;延伸线工程;信号系统;改造方案
中图分类号：U239.3
0 引言
近年来，随着我国城市化进程的加快，既有线路通过延伸改造以适应不断扩大的城市规模，逐渐成为了城市轨道交通建设的一种形式。伴随着汽车保有量增大带来的拥堵、能源消耗、环境污染等问题，轨道交通凭借节能、环保、高效等优点在城市交通系统中发挥越来越重要的作用。延伸线工程涉及到既有工程的过渡改造，如何在保证工程建设的前提下减少对既有线路运营的影响是延伸线过渡改造工程的重点和难点。信号系统是保障列车运行安全、保证线路运营效率的重要系统，涉及维持运能及行车安全，在改造期间必然对运营产生影响。选择合适的信号系统过渡改造方案，能够降低过渡工程对既有线路运营的影响。
1 工程概况
长春市轨道交通3号线一期工程延伸线线路全长5.476  km，共新建车站4座（辽宁路站、长春南广场站、东广场站、伪皇宫站），全部为地下站，其中有道岔车站3座（辽宁路站、长春南广场站、伪皇宫站），无道岔车站1座（东广场站）。长春南广场站是长春火车站南广场交通枢纽工程的一部分，车站的主体结构、附属结构、出入口、风道及部分设备工程等已由长春市轨道交通三期4 号线工程完成。
3号线一期工程延伸线施工时涉及到既有西安桥站过渡改造，既有辽宁路站、芙蓉桥站、长春火车站站拆除，过渡改造的目的是保证延伸线工程不影响既有线路的正常运营。
3号线一期辽宁路（既有）联锁区控制范围包括西安桥站、芙蓉桥站、辽宁路站（既有设备集中站）、长春火车站站4座车站，本文对过渡改造工程的信号设备增减及方案进行分析，提出过渡改造和过渡运营的可行性方案并对方案进行分析比对。
2 土建方案概述
延伸线土建工程在既有西安桥站后设置U型槽过渡段（见图1），线路通过过渡段后进入地下，既有辽宁路站、长春火车站站废弃，新建4座车站为地下站。过渡改造工程在既有西安桥站至既有芙蓉桥站区间上行线增设临时线，下行线增设1组单动道岔和1组复式交分道岔，过渡改造工程实施完成前拆除既有芙蓉桥站。过渡方案完成后利用临时线及改造完成的既有正线临时过渡运营，运营终点为既有长春火车站站。同时，在西安桥站站后增加单渡线1组。延伸线开通后按照贯通运营模式实现大交路运营;同时，在临时线设置车挡将其改造为故障车停车线。
3 信号设备变动分析
过渡改造工程信号布置如图2所示。
过渡改造工程增加临时线及单渡线后，需要在既有线路及过渡线路上增加转辙机、信号机、轨道电路、岔区环线设备，以确保过渡工程及西安桥站在作为临时交路折返站时的行车安全，增减的设备涉及到室外信号设备和室内信号设备。
3.1 室外信号设备变动分析
（1） 直流电动转辙机4台，用于新增道岔的控制。位置为D0101、D0102、D0104、L01号道岔位置。
（2） A、B位置不设置道岔，B位置采用拨线方式将临时线接入既有正线;A位置在临时线投入运营后，延伸线将轨道断开后直接接入既有正线。
（3） L03为复式交分道岔，列车经过此道岔时，只通过、不转线、不设置转辙机，利用锁闭器将道岔锁死以保证行车安全。
（4） 三显示道岔防护信号机3架，位置为S0104、X0106、LX01。延伸线工程设置的防护信号机不在过渡工程中考虑。
（5） 拆除既有二显示出站信号机1架，更换为三显示道岔防护信号机，位置为S0103。
（6） 二显示出站信号机1架，位置为X0101。该信号机用于延伸线开通后，故障车停车线车辆进入上行线，为避免延伸线接入后二次改造，由过渡工程中统一实施。
（7） 增加过渡线轨道电路及新增岔区用于发码的環线设备。
（8） 拆除新增道岔区域及废弃线路部分的轨道电路室外设备，考虑到延伸线开通后，A位置及L01号道岔后方既有正线将全部废弃，对过渡工程及延伸线接入无影响的设备建议在延伸线开通后统一拆除。
（9） 增加相应箱盒、电缆以及安装件。
为了不影响行车运营，改造工程室外设备安装在夜间停运后进行，包括信号机、转辙机、相关室外箱盒的安装，电缆敷设，以及调试等工作。工程实施需与线路、限界、轨道等专业配合实施，确保信号轨旁设备安装满足限界等要求。
3.2 室内信号设备变动分析
（1） 既有辽宁路站联锁系统改造。
（2） 继电器、断路器及配线修改。包括：①拆除改造涉及到的既有轨道电路配套继电器、断路器及配线修改;②增加新增转辙机、信号机、轨道电路、道岔环线等配套继电器、断路器及配线修改。
（3） 增加分线盘相对应的防雷模块等。
（4） 如果既有室内机柜不满足改造工程需求，还需增加组合柜、分线柜等。
为减少室内改造的工程量，新增继电器应尽量设置于一期工程预留的空组合内。新增设备的配线、联锁软件升级及调试等工作不应影响既有线路运营。
4 过渡改造方案分析
延伸线正线开通运营前，保留既有辽宁路站作为设备集中站。过渡改造工程利用夜间停运时间进行，并进行调试。在改造工作完成前，必须确保在运营开始前将室内外设备状态恢复到既有设备未改造前状态，例如联锁软件需要进行回归测试，确保第2天的行车安全。
4.1 芙蓉桥站拆除方案分析
过渡工程开通运营前，利用既有线路完成运营。自临时线工程实施起，停用及拆除既有芙蓉桥站，列车经过芙蓉桥站通过不停车。基于以上信号设备变动以及行车方案变化，下面提出2种可行性信号系统方案进行分析及比选。
4.1.1 方案一
列车通过既有芙蓉桥站采用跳停方案。此方案可利用既有1号线调度集中系统（CTC）的跳停功能。优点是在利用既有线路运营期间，不需要对既有信号系统进行修改，待延伸线工程开通后，芙蓉桥站信号设备与既有辽宁路、火车站南广场一并废弃，统一完成拆除工作。该方案投资费用较低。缺点是由于受信号系统过站限速的影响，在既有芙蓉桥站拆除完成至临时线开通运营阶段，既有线路的运营效率较低。
4.1.2 方案二
既有芙蓉桥站站内区段修改为区间方案。此方案要求信号设备厂商对既有芙蓉桥站站内区段进行调码，将既有西安桥站至辽宁路站修改为1个区间。此方案优点是在既有芙蓉桥站拆除完成至临时线开通运营阶段，能保证既有线路的运营效率。缺点是在既有芙蓉桥站拆除完成前，需要在施工线路实施临时限速，增加了过渡工程工作量及工作难度;另外，由于涉及到信号设备厂商对既有信号系统的修改，投资费用较高。
4.1.3 方案比选
2种方案都能保证临时线开通前既有线路运营的行车安全;从工程实施难度和节省投资方面分析，方案一优于方案二;从保证运营效率方面分析，方案二优于方案一。另外，考虑到延伸线开通后此部分线路将废弃，推荐采用方案一完成芙蓉桥站的过渡改造。
4.2 西安桥站改造方案分析
既有西安桥站属于辽宁路站联锁区，该联锁区包括西安桥站、芙蓉桥站、辽宁路站和长春南广场站4座车站，集中站为辽宁路站。
西安桥站改造完成后，部分既有轨道电路（见图2）将停止使用，需要将停用设备与既有辽宁路站的室内设备断开。同时，还需要完成室内设备的改造工作，包括继电器、断路器的拆除，相关配线的拆除、修改，以及联锁软件升级、改造等。
根据线路专业提供的资料，临时线和既有线停用的线路长度分别为317.53  m和317.21  m。考虑到线路长度接近，临时线轨道电路划分及码位应与停用线路保持一致，以减少对既有联锁软件的影响。
改造工作应保证不对既有线路运营造成影响，在信号系统过渡改造完成前，新增线路、道岔及信号机均不纳入联锁关系。道岔应通过非信号专业手段例如锁闭器等方式锁闭，以保行车安全。同时，新增及改造信号机应在不影响过渡改造工程工期的情况下尽量晚安装，并且在过渡改造完成前处于灭灯状态，以保证不对既有运营造成影响。待信号系统改造后完成后，再将上述设备纳入联锁关系进行ATP/联锁控制。
考虑到本工程的实际情况，西安桥站改造方案有2种，具体如下。
4.2.1 方案一
延伸线工程开通前，保留既有辽宁路站为设备集中站，延伸线工程开通后再完成由既有辽宁路站至新建辽宁路站的设备倒接。为了保证既有一期工程的正常运营，在改造期间，需从线路、轨道、供电、通信等多方面保证不对信号设备造成影响。
延伸线工程施工、调试完成后，试运行利用夜间及非高峰时段完成，根据实际运营需求，列车可选择按既有3号线交路运行或在西安桥站清客后进入延伸线。在试运行最后阶段，即按试运营开通时列车运行图行车开始前，完成西安桥站接入新建辽宁路站的安装、调试等工作，将西安桥纳入延伸线辽宁路联锁区。
4.2.2 方案二
将改造后的西安桥站纳入新建辽宁路站控制，修改既有辽宁路联锁区控制范围，既有辽宁路和新建辽宁路联锁区分界设置于L01号道岔及延伸线开通后停车线车挡位置（见图1）。
该方案需要在既有西安桥站的改造过程中，将西安桥接入新建辽宁路站。根据延伸线土建工程进度计划，土建工程满足新建遼宁路和临时线同期实施的需求，故该方案是可行的。该方案在延伸线实施过程中可以一次性完成辽宁路站管辖范围内的车站以及区间室内外设备的调试，开通延伸线时直接将既有辽宁路联锁区废弃即可。
4.2.3 方案比选
3号线一期工程延伸线工程起点为既有运营线路中间，而非线路终点，在试运行20天按照试运营开通时列车运行图行车期间，既有西安路至长春火车站需停运。因此，方案比选应从实施难度、经济性、对既有线路运营的影响及工程特殊性方面综合考虑。
方案一中，既有辽宁路联锁区控制范围与目前一致，不需要对3号线既有的运营组织方案进行调整，贯通运营前不需要对运营组织模式、运营人员配置进行调整。缺点是在延伸线开通前需要将西安桥站接入新建辽宁路站，需要进行二次施工、调试。
方案二的优点是临时线工程实施过程中，直接完成新建辽宁路联锁区的施工、调试工作，东延线开通前无需进行二次施工、调试。
根据上述分析，2个方案在工程实施中都可以确保工程的安全性;从工程实施难度和投资分析方案二均优于方案一。因此推荐采用方案二完成过渡段改造从而保证过渡工程及延伸线工程对既有一、二期工程的影响降到最低;同时，该方案也能更好的保障延伸线工程的顺利开通。
5 结语
考虑到城市轨道交通延伸线工程的特殊性，信号系统过渡改造方案的选择需要从对既有线路运营影响、实施难度、经济投入、与土建工期匹配等多个方面综合考虑、分析。本文以长春市轨道交通3号线一期工程延伸线工程为例，提出合理的信号系统过渡改造方案，为其他类似工程提供参考。
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收稿日期 2019-03-26
责任编辑 胡姬