北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)年內(nèi)升級(jí)

 

　　到2015年底，北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)將接近尾聲，這條北京市運(yùn)營時(shí)間最長的地鐵線路的發(fā)車間隔有望再次縮短5秒鐘，每2分鐘一趟車的頻率將達(dá)到世界城市軌道最小發(fā)車等量級(jí)。

 

　　交通部門預(yù)算，此次系統(tǒng)升級(jí)投資在十四五億元，可以保障1號(hào)線在未來20年的穩(wěn)定安全運(yùn)營。這是繼地鐵2號(hào)線后，世界上第二條既有線不停運(yùn)改造后開通的CBTC（移動(dòng)閉塞）系統(tǒng)。

 

 

　　地鐵運(yùn)營過程中，信號(hào)系統(tǒng)堪稱大腦，需要24小時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。“即使是夜間停運(yùn)后，這套系統(tǒng)也不能關(guān)閉，因?yàn)闄z修、維護(hù)部門仍然在軌道上作業(yè)，‘大腦’需要保障他們的安全。”北京地鐵設(shè)備部副部長張良說，“和所有設(shè)備一樣，信號(hào)系統(tǒng)也存在使用壽命，一般是15年到20年。目前，地鐵1號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)已接近使用壽命的極值，因此必須升級(jí)改造。”

 

　　在信號(hào)系統(tǒng)的使用過程中，經(jīng)典的“浴盆曲線”現(xiàn)象非常明顯：系統(tǒng)使用初期和臨近報(bào)廢期故障率頻增，而中期則相對(duì)穩(wěn)定處于故障低峰期。“目前，北京地鐵進(jìn)入大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時(shí)代，一個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障可能造成好幾條線路同時(shí)‘癱瘓’，而且事故點(diǎn)越遠(yuǎn)端的影響消散得越慢。”張良說，“所以信號(hào)系統(tǒng)的改造必須打出提前量。1號(hào)線上一次信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)是在1997年前后，本次升級(jí)最早可以追溯到2013年上半年。”

 

　　風(fēng)險(xiǎn)度極高的“開顱手術(shù)”過程中，1號(hào)線要保證每天約19個(gè)小時(shí)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地鐵人想了不少新辦法。例如，在前期安裝新信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備時(shí)加裝了“日夜轉(zhuǎn)換器”，半個(gè)小時(shí)內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)的導(dǎo)切。如果沒有這個(gè)裝置，新舊系統(tǒng)互換需要大約24小時(shí)。而每一次新系統(tǒng)調(diào)試，都需要從舊信號(hào)系統(tǒng)導(dǎo)切過來，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再恢復(fù)成舊的模式，保障線路繼續(xù)正常運(yùn)營。據(jù)初步估算，2015年內(nèi)將進(jìn)行大大小小十多次列車聯(lián)調(diào)測試，每一次都需要新舊信號(hào)系統(tǒng)往復(fù)導(dǎo)切。這套設(shè)備至少避免了十多次的線路停運(yùn)。

 

 

　　以前，地鐵采用的信號(hào)設(shè)備安裝在地面,相當(dāng)于一個(gè)個(gè)“哨兵”，每個(gè)負(fù)責(zé)看護(hù)數(shù)百米的范圍。一旦有列車經(jīng)過，“哨兵”向綜控室匯報(bào)，并暫時(shí)戒嚴(yán)所負(fù)責(zé)的區(qū)段。這種模式的學(xué)名叫做固定閉塞，后一列車經(jīng)常需要在站臺(tái)或者隧道里待命，等到解禁后才能進(jìn)入這個(gè)區(qū)域。換句話說，發(fā)車間隔大了，乘客等候時(shí)間拉長。

 

　　改造之后，1號(hào)線將采用CBTC（移動(dòng)閉塞）系統(tǒng)，安裝在列車上的車載計(jì)算機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車與軌道指揮中心的雙向?qū)崟r(shí)通信。平均每5秒鐘，列車將根據(jù)車載電子地圖自動(dòng)上報(bào)行蹤，調(diào)度中心實(shí)時(shí)下達(dá)行駛命令。

 

　　在軌道旁依然會(huì)有一些“哨兵”，不過工作職能變了。“他們”身上安裝有獨(dú)特的“二維碼”，列車經(jīng)過時(shí)相當(dāng)于掃描過程，系統(tǒng)根據(jù)兩次掃描的距離差，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)列車車輪位置，確保列車位置的精準(zhǔn)度。同時(shí)，列車上還將配套“監(jiān)控員”，自動(dòng)防護(hù)列車與前車保持安全距離。

 

　　值得一提的是，新系統(tǒng)還將預(yù)留屏蔽門的接口。“隨著2015年1號(hào)線啟動(dòng)屏蔽門安裝，今后信號(hào)系統(tǒng)不需要再改造，經(jīng)過與屏蔽門的接口調(diào)試，直接可以實(shí)現(xiàn)與屏蔽門系統(tǒng)的連接使用。”

 

 

　　升級(jí)改造前，1號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)采用單機(jī)單系統(tǒng)配置。換句話說，一旦發(fā)生故障，必須要修好了才能恢復(fù)運(yùn)營。今后，新系統(tǒng)采用的是多重冗余的系統(tǒng)配置模式，單機(jī)單系統(tǒng)出現(xiàn)故障不影響列車的穩(wěn)定運(yùn)行 ，故障率必將大幅下降，系統(tǒng)設(shè)備的多種組合都能保證運(yùn)營安全不間斷。

 

　　2月4日凌晨，兩輛列車在1號(hào)線試跑，測試升級(jí)版信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。北京地鐵介紹，目前1號(hào)線新的信號(hào)設(shè)備基本安裝到位，預(yù)計(jì)3至9月份將啟動(dòng)大規(guī)模的多車聯(lián)調(diào)聯(lián)試。預(yù)計(jì)最近一段時(shí)間，試跑的列車將增加到5列。“工作基本都是倒排期。”張良介紹，信號(hào)系統(tǒng)的升級(jí)首先要進(jìn)行大規(guī)模硬件安裝調(diào)試，讓設(shè)備充分暴露問題，增加可靠度。之后是軟件模塊的磨合和仿真測試。還有一部分需要“調(diào)試”的是操作員。這里面涉及數(shù)百名一線工作人員，比如行車調(diào)度、綜控員和司機(jī)等。舉個(gè)最簡單的例子，綜控員的操作從最早的按鈕式將全部變?yōu)殒I盤和鼠標(biāo)操作。

 

　　北京地鐵介紹，所有測試都要在夜間的收車后進(jìn)行，每天有效工作時(shí)間可能只有兩三個(gè)小時(shí)。隨著新系統(tǒng)穩(wěn)定投入使用，1號(hào)線的最小發(fā)車間隔有望從2分05秒縮短到2分鐘。