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打造地铁“最强大脑” 西门子信号系统

2017-05-22 09:34:43来源:中国节能在线浏览:评论:0

  如同城市肌理中的筋骨脉络,地铁日夜穿梭在地下空间。对于许多都市人来说,作为每天上下班通勤的首选交通工具,它已成为日常生活必不可少的一部分。

  是什么让复杂的地铁系统运行得有条不紊?人们每天享受便捷安全出行的背后,不仅有地铁工作人员在各自岗位上的坚守和付出,同时还有先进可靠的信号系统作为坚实的技术后盾。

  如果把地铁中连接各种设备的电路和通信设施比作遍布人体各处的神经,那么信号系统则如同指挥行车、监督系统安全的大脑,无论哪一处的神经末梢出现问题,就会立即引起信号系统的警觉,需要采取措施,保卫行车安全。

  截至2016年底,在中国14座城市的31条地铁线路上都可以找到西门子信号系统的身影。这些分布在地铁运营调度中心、列车上、地铁沿线或车站上的信号设备,

  仿佛是列车的眼睛、耳朵、嘴巴和大脑,帮助实现列车定位、自动驾驶和安全防护等诸多功能,同时通过控制室里计算机的监控和运算,向列车发出指令,指引它们安全运行。

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  天津地铁一号线列车驶入站台

  精准列车控制

  早晚高峰时段,人流如潮水般涌入地铁站。每天有多达200多万人次载客量的北京地铁10号线源源不断地将人们运送到沿线各站的高楼大厦中。

  “列车即将关门,请未上车的乘客耐心等待下趟列车。”站台协管员的提醒让挤不上车的乘客们逐渐停下脚步。根据信号系统提供的信息,站台上的显示器显示下一趟列车很快就将进站,即使是惜时如金的上班族也不必太担心迟到。

  全长57公里的10号线是北京地铁网络中最繁忙的线路。全线共45个车站,同时与10条线路交叉,并可在15个站点换乘,贯穿了北京最核心的地理位置,连接起诸多繁华商圈。仅此一条线路的日载客量就相当于北京地铁网络的1/5,比深圳全市的地铁日客流量还多。

  “为了提高运力,缓解客流压力,10号线高峰时段运行间隔是2分钟左右,这已经达到目前国内标准的最小间隔,对地铁信号系统的可靠性和可用性提出了很高的要求。” 西门子交通集团交通管理部总经理丁军说。

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  北京地铁10号线站台

  传统的地铁列车控制方法是将列车线路划分为不同区间的路段。当一辆列车驶入某一区段时,该区段会被封锁直至列车驶离。这样的固定闭塞尽管安全可靠,但是效率比较低下,无法满足大运量需求。

  西门子Trainguard MT列车控制系统通过基于通信的列车控制(CBTC)技术,使用移动闭塞技术,帮助10号线最大限度缩短行车间隔,应对巨大的客流压力。

  所谓移动闭塞技术,就是当列车在线路上行驶时,通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信,根据列车的精准位置计算出每辆列车的最大制动距离,保证前后车之间的安全距离。这就好比列车自备“移动安全区间”,相邻列车能以较高的速度和很小的间隔前进,从而提高运营效率。

  丁军介绍道:“达到最小行车间隔是多个信号子系统协调的结果。信号系统最关键的功能是根据实时运行信息,得出合理的结论,调整列车的运行。它就像地铁运行的总指挥,起到了大脑一样的关键作用。”

  此外,西门子基于长期演进(LTE)技术的CBTC列车控制系统解决方案可以凭借其高带宽、高速移动性、出色的抗干扰性实现为多种列车控制系统提供服务,更好地满足安全运行、灵活调度和便捷传输的要求。

  地铁“神经系统”的手术

  京津冀是我国最具经济活力、开放程度最高、创新能力最强、吸纳外来人口最多的地区之一。中国正在大力推进京津冀协同发展,城市之间和城市内部的交通连接成为重中之重。

  位于渤海之滨的天津是继北京之后中国大陆第二个拥有地铁的城市。按照《天津市城市轨道交通第二期建设规划》,到2020年,天津将形成14条运营线路、总长513公里的轨道交通网络。目前,天津轨道交通日均客流量达85万人次,而1号线就承担了其中的1/3。

  与所有设备一样,信号系统也有使用寿命,一般在15-20年左右。“考虑到1号线建于上个世纪70年代,即便在2000年经历过改造更新,但也已经接近使用寿命的极限,所以信号系统的再次升级改造是势在必行。”天津市地下铁道运营有限公司总经理、党委副书记王路萍介绍道。

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  车门开启,后乘客上下车

  可是对老线路信号系统进行升级改造谈何容易!这难度堪比为地铁的“大脑神经”做手术。对于时任西门子交通管理集团天津1号线改造项目经理刘昕来说,第一个难题就在于精准的数据测量,因为毕竟对于外科医生来说,必须知道刀子动在哪里。

  “作为天津地铁元老级线路,很多数据因年代久远与实际情况已不相符。我们前期花了大量的时间精力来核准数据。现场信号设备安装里程数据精确到了厘米。”刘昕说道。

  同时为了不影响1号线白天正常运行,信号系统的升级改造和调试只能在晚上地铁停运后的短短4个小时里进行。新系统调试需要先从旧信号系统切换过来,调试结束后,再恢复成旧的模式,保障线路继续正常运营。

  “由于改造还涉及1号线新车和现有车两种类型的列车,它们的车辆性能、指标、尺寸各不相同,改造的时候还需要考虑到如何让信号系统控制不同的列车在规定的位置准确地停车,为此我们也进行了反复的测量和调试。”刘昕说。

  所有的这些困难和挑战,都依靠西门子项目团队与合作伙伴无缝对接、团结一致的精神一一克服。这也给天津地铁运营公司留下了深刻的印象。

  王路萍认为城市的长远发展正是需要这种为了达到共同目标,不分彼此、相互配合的合作精神和管理模式。“小到一个城市里的地铁线路,大到京津冀之间的城际交通,如果要达到互联互通,共同发展,并不单单取决于技术的发展,更需要政策规范和管理模式的开放与协作。天津地铁1号线信号系统升级改造项目中体现出的合作精神不失为一种典范。”王路萍说。

 

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