天津地鐵一號(hào)線信號(hào)控制系統(tǒng)
1 天津地鐵一號(hào)線概況
天津市原有的地鐵線路是1984年投入運(yùn)營的，全長7.4Km。由于該地鐵當(dāng)初是按戰(zhàn)備工程建設(shè)，選定標(biāo)準(zhǔn)較低，其運(yùn)輸能力、設(shè)備狀況均已無法適應(yīng)日益增長的客運(yùn)需求。為加快市區(qū)立體化交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，天津市制定了市區(qū)快速軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃，規(guī)劃建設(shè)9條軌道交通線路，總長度為234Km。地鐵一號(hào)線工程是現(xiàn)有地鐵線的改造和延伸。對(duì)此，中國國際工程咨詢公司經(jīng)過評(píng)估認(rèn)為，建設(shè)該項(xiàng)目是必要的。
地鐵一號(hào)線沿南北交通主軸設(shè)計(jì)，以緩解南北方向的交通矛盾。這條線路符合城市總體規(guī)劃要求，在中環(huán)線以內(nèi)保持在地面以下，符合城市居民出行的主要客流方向。天津市居民原有的出行習(xí)慣是以和平區(qū)為中心，向外呈放射性發(fā)展?，F(xiàn)在，在保留和平區(qū)輻射功能的同時(shí)，居民的出行規(guī)律以海河為界，海河以西居民的出行順序依次為紅橋、南開、和平、河西，海河以東的出行順序?yàn)楹颖?、河?xùn)|、河西，而西北角至小白樓路段是天津市交通流量最大的地方，其中尤以南開區(qū)二緯路附近和南京路交通最為擁擠。地鐵一號(hào)線跨越北辰區(qū)、紅橋區(qū)、南開區(qū)、和平區(qū)、河西區(qū)、津南區(qū)6大行政區(qū)，不僅能有效地改善沿線交通阻塞及中心地區(qū)交通擁擠的緊張狀況，而且縮短了出行者花費(fèi)在路上的時(shí)間。
地鐵一號(hào)線工程總投資為68.95億元，其中靜態(tài)投資達(dá)65.3億元。該線路從劉園至雙林全長26.195Km，其中地下線路13.915Km。線路共設(shè)車站22座，車輛段、停車場各1處，調(diào)度控制室中心1座。采用750伏第三軌直流供電，全線設(shè)主變電所4座、牽引變電所23座、降壓變電所3座，信號(hào)則采用列車自動(dòng)控制ATP、ATS系統(tǒng)。車輛采用國產(chǎn)斬波調(diào)壓直流傳動(dòng)電動(dòng)客車，根據(jù)客運(yùn)需要配車26列，每列車按6輛車編組共156輛，最小行車間隔為2分鐘，最大客運(yùn)能力為4.81萬人次/小時(shí)。
地鐵一號(hào)線北起北辰區(qū)劉園，南至津南區(qū)雙林。其中天津西站至新華路段為既有線，長7.4Km，既有線以北新建路段長7.5Km，以南新建路段長11.4Km。全線共設(shè)22座車站，其中高架站有8座，地下站有13座，地面車站有1座。北段線路設(shè)有6座車站，其中劉園、西橫堤、果酒廠、本溪路4站為高架站，勤儉道、洪湖里為地下站。中段線路設(shè)有7座車站，西站、西北角、西南角、二緯路、海光寺、鞍山道、營口道站全部為地下站。南段線路設(shè)有9座車站，其中小白樓、下瓦房、南樓、土城4站為地下站，陳塘莊、復(fù)興門、華山里、財(cái)經(jīng)學(xué)院4站為高架站，雙林為地面站。全部車站中有4個(gè)是島式站臺(tái)，其余為側(cè)式站臺(tái)。站間距離最小為0.784Km，最大為1.624Km，平均為1.225Km。
列車每站停車時(shí)間一般在15~20秒，兩車站之間的行車時(shí)間最短在70多秒，最長也不超過2分鐘。列車全程停車時(shí)間約7分鐘，運(yùn)行時(shí)間約31分鐘。這也就是說，從劉園至雙林26多公里的路程，坐地鐵只需要不到40分鐘的時(shí)間。
2 信號(hào)控制系統(tǒng)項(xiàng)目介紹
在地鐵系統(tǒng)中分為很多子系統(tǒng)，如：可應(yīng)用于軌道交通行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、氣體滅火系統(tǒng)（FES）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、調(diào)度監(jiān)督（DSS）系統(tǒng)等。其中DSS 系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，DSS的核心系統(tǒng)就是鐵路信號(hào)連鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性決定了列車運(yùn)行的安全性。
就技術(shù)方面而言，鐵路信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)由機(jī)械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖（繼電聯(lián)鎖）兩個(gè)階段，發(fā)展到了計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)中，不可靠因素比較多，所以選用的設(shè)備必須具有很高的可靠性，特別是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要具有容錯(cuò)、抗干擾能力。那么什么樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能夠滿足信號(hào)系統(tǒng)的需要呢？
天津地鐵一號(hào)線的信號(hào)采集以及連鎖裝置采用的是世界知名的英國西屋公司的全套裝置，該設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性一直為行業(yè)所稱道。在全部的22個(gè)車站中有8個(gè)車站裝備了WOC 信號(hào)采集裝置，每個(gè)車站2臺(tái)，其中4個(gè)車站還裝備了信號(hào)連鎖裝置。WOC 用于采集軌道的信號(hào)，連鎖裝置用于現(xiàn)場的聯(lián)動(dòng)控制。
然而，在高可靠性的前端信號(hào)連鎖裝置中，必須通過一個(gè)具有同樣安全性和可靠性的網(wǎng)絡(luò)連接起來才能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)連鎖與聯(lián)動(dòng)。另外，該系統(tǒng)在進(jìn)行全系統(tǒng)調(diào)度時(shí)，需要采集全系統(tǒng)的WOC 裝備信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)較高的實(shí)時(shí)性，所選用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一定要具有高帶寬的通訊效能。
因此，地鐵一號(hào)線信號(hào)控制系統(tǒng)項(xiàng)目選擇了具有冗余環(huán)網(wǎng)功能的MOXA EDS-508-SS-SC工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，MOXA的EDS-508系列產(chǎn)品的MTBF 達(dá)到260000 h，其148800 pps 轉(zhuǎn)發(fā)和過濾速率完全能夠滿足該系統(tǒng)的高指針要求，如圖3所示。其特點(diǎn)有：
MOXA系統(tǒng)架構(gòu)圖
（1）MOXA Turbo Ring 支持快速冗余環(huán)，能夠在300 毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障線路向備份線路的切換。這一功能保證了系統(tǒng)線路的可靠性。
?。?）工程師不但能夠采用Web方式管理、配置EDS-508-SS-SC，而且可以通過以SNMP OPC Server軟件集成的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)端口的狀態(tài)。
（3）EDS-508-SS-SC 是一種雙單模光纖端口產(chǎn)品，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離可從15km一直到80km，充分符合各站點(diǎn)之間長距離傳輸?shù)囊螅纳圃秀~線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離限制。
?。?）EDS-508系列產(chǎn)品無風(fēng)扇和低功耗組件設(shè)計(jì)保證了MTBF值高達(dá)260000h，增加系統(tǒng)穩(wěn)固性及耐用年限，并降低了故障維護(hù)的麻煩。
（5）EDS-508系列產(chǎn)品可以通過email、relay，OPC data三種方式發(fā)送故障報(bào)警信息。
MOXA EDS-508 系列產(chǎn)品 Turbo-Ring 快速冗余功能和高達(dá) 148800 pps 的轉(zhuǎn)發(fā)性能完全能夠滿足鐵路信號(hào)系統(tǒng)在穩(wěn)定性和安全性上需求。另外，MOXA SNMP OPC Server為數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)每個(gè)端口的監(jiān)視和實(shí)時(shí)報(bào)警，也滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。使用穩(wěn)固性高且便于集中管理的網(wǎng)絡(luò)，能有效提升交通系統(tǒng)的管理便利性、減少錯(cuò)誤發(fā)生率以及降低維護(hù)成本。MOXA 提供全系列工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，提供交通應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可靠且完善的方案選擇。
天津市原有的地鐵線路是1984年投入運(yùn)營的，全長7.4Km。由于該地鐵當(dāng)初是按戰(zhàn)備工程建設(shè)，選定標(biāo)準(zhǔn)較低，其運(yùn)輸能力、設(shè)備狀況均已無法適應(yīng)日益增長的客運(yùn)需求。為加快市區(qū)立體化交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，天津市制定了市區(qū)快速軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃，規(guī)劃建設(shè)9條軌道交通線路，總長度為234Km。地鐵一號(hào)線工程是現(xiàn)有地鐵線的改造和延伸。對(duì)此，中國國際工程咨詢公司經(jīng)過評(píng)估認(rèn)為，建設(shè)該項(xiàng)目是必要的。
地鐵一號(hào)線沿南北交通主軸設(shè)計(jì)，以緩解南北方向的交通矛盾。這條線路符合城市總體規(guī)劃要求，在中環(huán)線以內(nèi)保持在地面以下，符合城市居民出行的主要客流方向。天津市居民原有的出行習(xí)慣是以和平區(qū)為中心，向外呈放射性發(fā)展?，F(xiàn)在，在保留和平區(qū)輻射功能的同時(shí)，居民的出行規(guī)律以海河為界，海河以西居民的出行順序依次為紅橋、南開、和平、河西，海河以東的出行順序?yàn)楹颖?、河?xùn)|、河西，而西北角至小白樓路段是天津市交通流量最大的地方，其中尤以南開區(qū)二緯路附近和南京路交通最為擁擠。地鐵一號(hào)線跨越北辰區(qū)、紅橋區(qū)、南開區(qū)、和平區(qū)、河西區(qū)、津南區(qū)6大行政區(qū)，不僅能有效地改善沿線交通阻塞及中心地區(qū)交通擁擠的緊張狀況，而且縮短了出行者花費(fèi)在路上的時(shí)間。
地鐵一號(hào)線工程總投資為68.95億元，其中靜態(tài)投資達(dá)65.3億元。該線路從劉園至雙林全長26.195Km，其中地下線路13.915Km。線路共設(shè)車站22座，車輛段、停車場各1處，調(diào)度控制室中心1座。采用750伏第三軌直流供電，全線設(shè)主變電所4座、牽引變電所23座、降壓變電所3座，信號(hào)則采用列車自動(dòng)控制ATP、ATS系統(tǒng)。車輛采用國產(chǎn)斬波調(diào)壓直流傳動(dòng)電動(dòng)客車，根據(jù)客運(yùn)需要配車26列，每列車按6輛車編組共156輛，最小行車間隔為2分鐘，最大客運(yùn)能力為4.81萬人次/小時(shí)。
地鐵一號(hào)線北起北辰區(qū)劉園，南至津南區(qū)雙林。其中天津西站至新華路段為既有線，長7.4Km，既有線以北新建路段長7.5Km，以南新建路段長11.4Km。全線共設(shè)22座車站，其中高架站有8座，地下站有13座，地面車站有1座。北段線路設(shè)有6座車站，其中劉園、西橫堤、果酒廠、本溪路4站為高架站，勤儉道、洪湖里為地下站。中段線路設(shè)有7座車站，西站、西北角、西南角、二緯路、海光寺、鞍山道、營口道站全部為地下站。南段線路設(shè)有9座車站，其中小白樓、下瓦房、南樓、土城4站為地下站，陳塘莊、復(fù)興門、華山里、財(cái)經(jīng)學(xué)院4站為高架站，雙林為地面站。全部車站中有4個(gè)是島式站臺(tái)，其余為側(cè)式站臺(tái)。站間距離最小為0.784Km，最大為1.624Km，平均為1.225Km。
列車每站停車時(shí)間一般在15~20秒，兩車站之間的行車時(shí)間最短在70多秒，最長也不超過2分鐘。列車全程停車時(shí)間約7分鐘，運(yùn)行時(shí)間約31分鐘。這也就是說，從劉園至雙林26多公里的路程，坐地鐵只需要不到40分鐘的時(shí)間。
2 信號(hào)控制系統(tǒng)項(xiàng)目介紹
在地鐵系統(tǒng)中分為很多子系統(tǒng)，如：可應(yīng)用于軌道交通行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、氣體滅火系統(tǒng)（FES）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、調(diào)度監(jiān)督（DSS）系統(tǒng)等。其中DSS 系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，DSS的核心系統(tǒng)就是鐵路信號(hào)連鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性決定了列車運(yùn)行的安全性。
就技術(shù)方面而言，鐵路信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)由機(jī)械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖（繼電聯(lián)鎖）兩個(gè)階段，發(fā)展到了計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)中，不可靠因素比較多，所以選用的設(shè)備必須具有很高的可靠性，特別是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要具有容錯(cuò)、抗干擾能力。那么什么樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能夠滿足信號(hào)系統(tǒng)的需要呢？
天津地鐵一號(hào)線的信號(hào)采集以及連鎖裝置采用的是世界知名的英國西屋公司的全套裝置，該設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性一直為行業(yè)所稱道。在全部的22個(gè)車站中有8個(gè)車站裝備了WOC 信號(hào)采集裝置，每個(gè)車站2臺(tái)，其中4個(gè)車站還裝備了信號(hào)連鎖裝置。WOC 用于采集軌道的信號(hào)，連鎖裝置用于現(xiàn)場的聯(lián)動(dòng)控制。
然而，在高可靠性的前端信號(hào)連鎖裝置中，必須通過一個(gè)具有同樣安全性和可靠性的網(wǎng)絡(luò)連接起來才能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)連鎖與聯(lián)動(dòng)。另外，該系統(tǒng)在進(jìn)行全系統(tǒng)調(diào)度時(shí)，需要采集全系統(tǒng)的WOC 裝備信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)較高的實(shí)時(shí)性，所選用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一定要具有高帶寬的通訊效能。
因此，地鐵一號(hào)線信號(hào)控制系統(tǒng)項(xiàng)目選擇了具有冗余環(huán)網(wǎng)功能的MOXA EDS-508-SS-SC工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，MOXA的EDS-508系列產(chǎn)品的MTBF 達(dá)到260000 h，其148800 pps 轉(zhuǎn)發(fā)和過濾速率完全能夠滿足該系統(tǒng)的高指針要求，如圖3所示。其特點(diǎn)有：
MOXA系統(tǒng)架構(gòu)圖
（1）MOXA Turbo Ring 支持快速冗余環(huán)，能夠在300 毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障線路向備份線路的切換。這一功能保證了系統(tǒng)線路的可靠性。
?。?）工程師不但能夠采用Web方式管理、配置EDS-508-SS-SC，而且可以通過以SNMP OPC Server軟件集成的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)端口的狀態(tài)。
（3）EDS-508-SS-SC 是一種雙單模光纖端口產(chǎn)品，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離可從15km一直到80km，充分符合各站點(diǎn)之間長距離傳輸?shù)囊螅纳圃秀~線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離限制。
?。?）EDS-508系列產(chǎn)品無風(fēng)扇和低功耗組件設(shè)計(jì)保證了MTBF值高達(dá)260000h，增加系統(tǒng)穩(wěn)固性及耐用年限，并降低了故障維護(hù)的麻煩。
（5）EDS-508系列產(chǎn)品可以通過email、relay，OPC data三種方式發(fā)送故障報(bào)警信息。
MOXA EDS-508 系列產(chǎn)品 Turbo-Ring 快速冗余功能和高達(dá) 148800 pps 的轉(zhuǎn)發(fā)性能完全能夠滿足鐵路信號(hào)系統(tǒng)在穩(wěn)定性和安全性上需求。另外，MOXA SNMP OPC Server為數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)每個(gè)端口的監(jiān)視和實(shí)時(shí)報(bào)警，也滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。使用穩(wěn)固性高且便于集中管理的網(wǎng)絡(luò)，能有效提升交通系統(tǒng)的管理便利性、減少錯(cuò)誤發(fā)生率以及降低維護(hù)成本。MOXA 提供全系列工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，提供交通應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可靠且完善的方案選擇。
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