城市轨道交通全自动运行系统联调临时控制中心方案研究与实践.pdf

技术装备城市轨道交通全自动运行系统联调临时控制中心方案研究与实践钟杰，胡华（铁科院（深圳）研究设计院有限公司，广东深圳51 8 0 0 0）摘要：全自动运行系统是城市轨道交通列车运行控制系统的发展趋势，全世界新建城市轨道交通线路中将有7 5%采用全自动运行系统，改造线路中也将有40%采用全自动运行系统。相较于传统线路，全自动运行系统线路具有集成度高、功能设计复杂、各系统接口多、系统联动程度高、行车组织智能化等特点。多系统高度集成和联动控制自动化意味着线路建设期间联调任务的艰巨性。据统计，全自动运行系统线路的联调时间较传统线路增加半年左右。在线路建设工期没有显著增加的情况下，如何按期完成联调任务成为新建城市轨道交通项目面临的重大难题。文章以深圳地铁1 4号线为背景，提出采用搭建样板段和临时控制中心相结合的联调方案，以提前进行全自动运行系统的测试和试验，同时对临时控制中心2种方案进行探讨和分析，提出优选方案，并通过实践验证方案的可行性。关键词：城市轨道交通；全自动运行系统；联调；临时控制中心；样板段中图分类号：U2311引言我国城市轨道交通工程从土建开工建设到开通初期运营一般需要5年左右，而全自动运行系统调试时间较传统基于通信的列车控制系统（CBTC）线路调试时间要增加半年左右，同时受制于前期土建施工、常规装修的进度，系统设备安装和调试时间存在被大幅压缩的基金项目：铁科院（深圳）研究设计院有限公司科研课题项目（2 0 2 0 SZ03）第一作者：钟杰，男，高级工程师可能。目前全国新建城市轨道交通线路7 5%采用全自动运行系统，但建设单位、承包商等参建单位有关全自动运行系统的建设经验又相对较少。在线路工期紧、联调任务重的客观条件下，集中各参建单位的人员和资源在所建线路中开辟一段样板段进行先行调试是十分必要的，从而在全线路具备联调条件之前，可以完成大部分全自动运行系统功能测试、数据测试和联动测试，同时还可以磨合各参建单位间的协同合作，以及提前暴露问题和解决问题，为全线铺开联调积累宝贵的调试和组织经验。2搭建临时控制中心的背景2.1工期制约深圳地铁1 4号线线路全长约50.32 km，串连岗厦北枢纽、黄木岗枢纽、大运枢纽、坪山围枢纽四大综合交通枢纽，是国内一次建成规模最大的城市轨道交通工程。深圳地铁1 4号线由于线路长、长大区间多、工程量大，加之部分区段地质条件复杂，导致“洞通”节点一再滞后，给机电设备安装和调试造成了很大的压力。若等全线各站均具备联调条件再开展全自动运行系统联调，则工期势必无法得到保障。控制中心作为各专业的调度指挥、中心远程控制、接口集成交互等关键组成部分，在全自动运行系统测试中起到至关重要的作用，需要在样板段开展联调时同步启用。深圳地铁四期工程线路（包括深圳地铁1 2 号、13号、1 4号、1 6 号线等线路）的控制中心统一设置在深圳市轨道交通网络运营控制中心（NOCC）。深圳地铁现代城市轨道交通9 1 2 0 2 3MODERNURBANTRANST19技术装备城市轨道交通全自动运行系统联调临时控制中心方案研究与实践四期工程的控制中心建设内容包含在NOCC新建二期工程中。NOCC二期工程施工进度晚于深圳地铁1 4号线样板段工程进度，导致控制中心不能在样板段开展系统联调时同步启用。所以为了保障“三站两区间”（沙田站一坪山中心站）样板段系统联调按期进行，必须搭建临时控制中心。2.2运营培训需求对于新建城市轨道交通全自动运行系统线路的城市，为运营筹备、初期开通运营及正式开通运营后各岗位人员提供实操模拟培训是十分必要的，同时也满足运营单位在该方面的需求。联调期间，临时控制中心用于测试，完成联调后，临时控制中心可以成为专业技能培训的设施与环境，以开展全自动运行专业技能的培训，让调度中心的运营人员接受全自动运行相关岗位知识与技能培训，提升人员对系统和设备的操作熟练程度。3临时控制中心的作用信号系统、通信系统（包括广播系统、乘客信息系统（PIS)、车地通信系统（LTE)）、综合安防系统、综合监控系统之间的主要接口，行调、车辆调、乘客调、电调、环调以及综合安防系统、广播系统和PIS系统的工作站均设置在控制中心。根据全自动运行场景文件和系统功能的要求，控制中心承担了全自动运行系统的调度指挥、中心远程控制、接口集成及场景联动功能。临时控制中心完成搭建后，结合全自动运行系统场景功能的复杂程度及重要性，在“三站两区间”样板段可以组织进站停车、站台作业及发车、清客、跳停、扣车、再关门控制、远程紧急制动、紧急制动缓解、车上设备工作状态远程检测、车门故障隔离站台门、站台门故障隔离车门、车门状态丢失、设备故障、运动中信号或车辆设备故障、站台门状态丢失、接触网失电、区间疏散、车门紧急解锁、紧急通话装置、列车火灾、列车远程广播、车站火灾、障碍物/脱轨检测、车站大客流、线路积水等2 6 项场景的功能项测试，后续还可进行其他的场景功能测试和上述场景的数据项测试和稳定性测试。41临时控制中心设计思路信号系统、通信系统（包括广播系统、PIS、LT E)、综合安防系统、综合监控系统等均设有控制中心并存在交互的接口。控制中心的系统结构如图1 所示，PIS、综合监控系统、综合安防系统布置在工控云上。工控云采用虚拟化、分布式存储、云资源管理、信息安全等技术，通过承载线路综合监控系统、安防系统、PIS、自动售检票系统、车站智能化系统、电扶梯智能运维系统、智慧环境监控系统等多业务的基础云平台，实现计算、存储、网络资源按需分配、统一管理和集中监测，提高资源利用率，便于业务快速部署和扩展。深圳地铁14号线控制中心的工控云资源由NOCC二期工程建设，主数据中心设置在NOCC，数据灾备中心设置在深圳地铁1 4号线昂鹅车辆段。临时控制中心需要搭建基于工控云平台的PIS、综合监控、综合安防系统，以及一套与正式控制中心同配置的信号系统、广播系统、通信LTE系统的设备，具备广播控制主机INOCC云平台PIS系统广播广播盒信号ATS服务器通信LTE核心网注：ATS为列车自动监控系统。20MODERNURBANTRANSIT912023现代城市轨道交通综合监控云桌面交换机传输系统云平台汇聚综合监控交换机交换机通信前置机车辆网关交换机二开服务器调度台图1 深圳地铁1 4号线控制中心系统架构云桌面综合安防云桌面1-正线城市轨道交通全自动运行系统联调临时控制中心方案研究与实践技术装备正式控制中心的行调、电调、环调、乘客调、车辆调和总调的功能，以及安防系统、广播系统和PIS的工作站。4.1车辆段灾备中心搭建方案为配合在昂鹅车辆段内搭建临时控制中心，数据灾备中心机房装饰装修工程已提前施工，除正式电源引人进度延迟以外，基本满足各专业进场安装设备的条件。在昂鹅车辆段数据灾备中心搭建临时控制中心的系统架构如图2 所示，白色方框和黑色路径为已安装设备（安装在车辆段各专业设备机房内）和已连通的通信路径，蓝色方框和蓝色路径为配合临时控制中心需要额外安装和新敷设线缆的内容。数据灾备中心搭建临时控制中心方案的主要工作为：（1）将信号系统的通信前置机、车辆网关以及广播系统与综合监控的云平台汇聚交换机物理接口用光缆连接起来；（2）工控云平台接入正线传输系统；（3）综合监控系统临时提供1 台汇聚交换机；（4）广播系统的控制中心设备临时安装在车辆段通信专业机房，完成联调后，迁移至NOCC正式控制中心；（5）数据灾备中心提前搭建工控云平台，并布置PIS系统、综合监控系统、综合安防系统云业务。4.2试验中心搭建方案深圳地铁于2 0 2 2 年建立了全自动运行工程试验中心，位于深圳地铁深云车辆段内。该全自动运行工程试验中心是国内首个具备室内测试系统与外场试验线进行仿真联动的地铁全自动运行系统试验平台，平台的设计功能不仅能满足新建线路调试、既有线路升级改造测试和验证的要求，还可以对不同厂商的全自动运行系统的产品进行测试和验证。试验中心具备测试试验所需的硬件资源、软件资源（云平台、仿真软件等），以及通信、水电等办公条件。在全自动运行工程试验中心搭建临时控制中心的系统架构如图3所示，信号系统、广播系统在试验中心无需添置新设备，试验中心提供的设备和资源可满足系统需求。通信LTE在试验中心部署一套核心网、调度台实体设备。PIS、综合安防系统、综合监控系统部署在全自动试验中心既有工控云上。试验中心通过光缆与NOCC连通，NOCC再通过传输系统与正线信号骨干网、正线通信传输系统连通。全自动运行工程试验中心搭建临时控制中心方案的主要工作为：（1）试验中心工控云配合深圳地铁1 4号线各系统完成资源配置及网络调试；（2）深圳地铁1 4号线各系统在试验中心云平台搭建控制中心测试环境；（3）打通试验中心到深圳地铁1 4号线正线的网络通道。4.3方案的比选临时控制中心作为建设工程调试阶段的重要组成部分，要求其具备很高的稳定性、可靠性，同时需满足已有部分综合监控广播控制主机广播广播盒ATS服务器交换机信号核心网核心交换机通信LTE车辆段云平台PIS系统交换机车场智能化通信前置机云平台汇聚交换机车辆网关二开服务器调度台云桌面传输系统综合监控云桌面信号骨干网综合安防云桌面新增部分正线图2 车辆段数据灾备中心搭建临时控制中心的系统架构图现代城市轨道交通912023MODERNURBANTRANSIT 21技术装备城市轨道交通全自动运行系统联调临时控制中心方案研究与实践已有部分试验中心云平台广播控制主机广播广播盒交换机信号ATS服务器交换机通信前置机车辆网关通信LTE核心网交换机开服务器调度台图3全自动运行工程试验中心搭建临时控制中心的系统架构图与正式控制中心之间倒切的便捷性、时效性要求。综合上述2 种方案的讨论，归纳对比2 种方案的优劣特点如表1 所示。综合考虑工期进度，以及尽量缩短临时控制中心与正式控制中心之间倒切的空窗期，深圳地铁1 4号线最终采用在全自动运行工程试验中心搭建临时控制中心的方案。5实施过程的经验和教训5.1方案策划搭建临时控制中心或类似的测试平台是新建全自动运行线路普遍存在的现象，为保证临时控制中心建设的顺利进行，建议在站后工程策划阶段组织编制临时控制中心方案，提前明确关键建设工期里程碑节点。5.2承包商供货范围临时控制中心的设备一般为信号、通信、综合监控、站台门、车辆专业的培训中心设备或备品备件与专用工具。在编制临时控制中心建设方案时需详细调研各专业最小化系统相关设备清单，如果不满足测试需求，需协调对应的专业提供相关的设备或仿真软件。为避免要求承包商提供超出合同范围的测试设备，在设备招标阶段，招标方案的建议、约定应根据现场测试需求拟定，若培训中心设备或备品备件与专用工具无法满足测表1 2 种临时控制中心方案的优劣对比方案工期进度安装工作量协调难度车辆段数据灾备中心较慢，存在较大临时控制中心方案不稳定因素全自动运行试验中心较快临时控制中心方案22MMODERNURBANTRANSIT9/2023现代城市轨道交通PIS系统云平台工作站云平台汇综合监控云平台工作站聚交换机光缆NOCCB座1 1 层试验中心2 楼机房通信设备房综合安防云平台工作站试需求，承包商应无偿、义务配合。5.3统筹图纸设计临时控制中心集成了各专业机柜及设备，为避免各专业自行设计和布置，需统筹考虑机柜及设备、测试工作站布置和电源、网络引入，以及确认各专业设备清单、额定功率用电需求、机柜和设备布置需求、硬线及网线线缆连接需求、调试（测试）需求，建议应由设计院牵头完成临时控制中心设备布置图、配线表及施工图的设计。5.4规范安装施工临时控制中心作为测试和运营培训的设施，使用时间长达数个月。各专业安装的机柜及设备必须安全稳固，电源线和数据线连接必须标准规范，为避免安装施工不规范导致后期排错困难及维护不便，建议由线路施工方统一负责机柜、设备的安装以及线缆施工，机柜及设备二次拆卸后需归还给运营单位或承包商，安装和拆卸费用应包含在施工方合同中。6效果验证深圳地铁1 4号线从2 0 2 2 年4月2 8 日开始“三站两区间”样板段全自动运行系统联调到2 0 2 2 年8 月1