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摘要：城市轨道交通信号系统的设计使用寿命周期一般为15～20年，因此自上世纪90年代我国早期建设的城市轨道交通线路信号系统，在近几年将逐步达到使用寿命年限，进入大修改造阶段。与常规新建线不同，既有线信号系统大修改造需要额外并且侧重考虑既有线运营、既有信号系统运行、既有运营维护、既有线环境现状，以及既有线施工、调试、开通特点等诸多方面。

关键词：城市轨道；交通信号系统；改造设计

引言

根据交通运输部印发的交运规［2019］8号文《城市轨道交通设施设备运行维护管理办法》规定，信号系统整体使用寿命一般不超过20年。因此通常在线路开通运营后的第15年左右就会开始启动信号系统的更新改造，以确保在其20年的生命年限截止前完成改造，从而保证线路继续安全运营。

1项目立项阶段

作为项目立项申报文件，项目建议书需重点论证改造工程项目建设的必要性、项目建设规模和内容、工程投资和建设工期等。1）项目建设必要性的论证。作为建议书的核心内容，需要对改造工程项目现场进行充分调研，从运营需求、信号系统运行、运营维护、改造目标以及政策法规等方面，对项目建设必要性进行充分论证。2）项目建设规模和内容。结合改造线路近/远期运营需求、既有信号系统功能和技术指标、改造现场环境条件、信号系统技术发展等因素，论证并明确改造技术标准、设计原则，先进行改造技术方案初步分析，再明确项目建设规模和内容。3）工程投资分析。针对在运营线路上改造的工程特点，重点分析施工干扰、施工降效、配套改造等方面对工程投资的影响，主要包括运营线路施工作业安全防护、运输/仓储位置、作业空间/时间分布、与运营维护维修作业交叉等施工干扰因素造成的投资增加；夜间停运有效作业时间短、作业面狭窄等降低施工效率造成的投资增加；因信号系统改造涉及的包括建筑装修、通风空调、气体灭火、动力照明、给水排水、结构、轨道、车辆、通信、综合监控、站台门、防淹门等配套专业改造产生的投资增加等。4）建设工期分析。重点分析运营保障、施工干扰、施工降效等方面对建设工期的影响，主要包括作业点供配和运营人员配合2方面导致的实施工期延长；运营线路的施工作业管理、与运营维护维修作业交叉、运营线路施工作业安全防护要求等导致的实施工期延长；以及夜间停运有效作业时间短、材料/工器具的运输/堆放条件差、作业空间狭窄等施工降效因素导致的实施工期延长等。

2控制系统总体结构构建

构建城市轨道交通信号模型，采用有限区域全双工跳频自组网的方法实现对城市轨道交通信号的频谱分离和特征分解，设计的城市轨道交通信号智能化运维自动控制系统包括硬件结构模块、CAN总线模块、软件结构模块、物联网总线调度模块、数据总线传输模块、信号分析模块以及数据结构总线，通过引入自适应传输总线上的LVDS时钟，采用动态数据调制和误差反馈控制方法，建立交通信号的滤波模型，在不同频率的传输总线上，结合物联网总线调度，采用自适应时钟频率调制的方法，进行城市轨道交通信号的运维自动化控制。

3设计联络

设计联络主要是进行新信号系统和设备倒切投入方案的设计过程，应重点考虑以下内容。1）对包括线路、行车组织、车辆、限界、结构、建筑、轨道、供电、系统接口等基础资料的进一步核对和确认，确保系统设计输入与现场实际一致。2）系统功能和设备配置满足运营需求，系统能力满足运营指标要求，尤其是不低于既有系统。3）按不造成相关接口系统重大变化的原则，开展系统接口设计，尤其是与既有车辆、通信、综合监控、站台门、防淹门等系统的接口。4）开展系统过渡调试及设备倒切投入方案详细设计，包括技术方案和实施步骤，应不影响既有信号系统安全正常运行、设备不停运倒切。

4室内设备改造

如果是将既有信号系统改造为CBTC系统，需要与既有系统或设备发生较多的联系（共用或倒切），主要包括道岔、信号机、次级检测设备、继电组合等。如果是采用TACS系统，由于其架构较为精简，减少了联锁设备、次级检测设备，因此可以不与既有系统发生关联，仅需对轨旁道岔和信号机等在分线盘进行切换控制，典型的改造方案见图1，图中虚线部分为TACS新增设备及新增的设备连接。1）控制中心新增一套ATS子系统，用于根据时刻表给列车发送运行任务，并显示线路和列车状态。2）设备集中站新增轨旁资源管理器和目标控制器，轨旁资源管理器用于接收列车的资源申请和释放请求，并发送至目标控制器执行。3）全线配置一套轨旁列车管理器，用于管理降级列车。除了目标控制器与轨旁设备通过电缆接口外，其它设备均采用网络接口，且设备少，安装方便，在没有新机房的情况下，可以在既有机房进行设备安装。通过倒接开关实现新旧系统对室外设备的控制，新旧系统倒切原理见图2。

5施工、调试配合

1）以改造工程特点和关键注意事项为重点进行施工交底，例如现场条件、既有设备防护、过渡安装等方面。2）配合开展建设、设计、供货、施工、监理、运营各方共同参与的现场施工定测，并依据施工图，与施工单位和运营部门共同确认施工方案及施工工艺。3）配合建设及运营部门，对施工单位编制的施工组织设计和施工方案等进行审查，对系统设备供货商编制的各项系统过渡调试、设备倒切及投入运行方案进行讨论、审查，出具设计方确认意见。4）配合解决施工、调试过程出现的临时问题，尤其是对运营部门的临时需求及时进行分析、研讨。

6DVT验证时机

DVT验证时机定义如下：（1）在信号系统室内测试见证前完成室内FIVP测试部分的覆盖验证，在FIVP测试正式开始前，实现需求覆盖率90%以上，并升级V1.1.0。测试用例初版编写完成并反馈关联需求的测试用例后，即可开始验证，验证完成后如有NOK项，及时反馈给测试人员修改或补充用例，并进行回归验证。第一轮测试可遗留部分需求待确认或覆盖NOK项，遗留项需在后续的回归测试中尽快确认并覆盖；（2）在信号系统现场系统运行及性能测试前需完成调试安装部分的覆盖验证，现场调试规程初稿完成后即与调试经理开会讨论覆盖，并同时验证。由于现场调试工作开始后，调试文档修改工作推行起来比较困难，因此DVT调试安装部分验证工作建议与调试安装经理配合尽量在调试安装规程评审工作同时进行，在调试安装基线建立前验证完成，以便及时反馈问题并修改调试安装规程；（3）在信号系统试运行前完成DVT所有需求验证，最晚开通运营之前全部完成。如有遗留项未完成覆盖，需要组织项目CCB分析未覆盖的合同需求对信号系统开通运行的影响，如有影响，需要输出相关限制给业主。如项目分阶段发证，需要关注对应阶段的需求，确保DVT相应内容完成覆盖验证。

结束语

由于信号系统的改造往往具有“牵一发而动全身”的工程特性，不仅涉及建筑装修、结构、风水电的配套改造需求，还可能引起若干接口专业，如车辆、通信、综合监控等的同步改造；同时在既有运营线路的环境中实施改造工程，受限制、约束的因素比新线建设工程多，也涉及与运营调度、站务、车务、维保等多方面的协调、配合工作。

参考文献

[1]陈骁，易晶怡，丁文君.城市轨道交通信号维护支持系统设计[J].电子测试，2018

[2]刘建.城市轨道交通信号系统信息安全设计方案[J].铁道通信信号，2018

[3]刘建.城市轨道交通信号系统信息安全设计方案[J].通讯世界，2018

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[5]戴宏.城市轨道交通信号系统工程设计重难点及应对措施探讨[J].通讯世界，2018