城市轨道交通拆解预留方案探讨

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摘 要：以珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段二期工程为例，对城市轨道交通拆解涉及到的线路、轨道、供电、通信、信号、隧道通风、综合监控、自动售检票等系统的拆解预留方案进行探讨。为确保拆解对既有线路运营影响最小，轨道按照12号道岔的整体道床预留，供电环网电缆预留新线环网系统衔接的条件，接触网以非绝缘锚段关节的形式预留，通信、信号、自动售检票系统预留足够的容量，隧道通风系统在联络线设置射流风机，综合监控系统单独构建一个环网。
关键词：城市轨道交通；拆解；预留方案
中图分类号：U231
为适应近远期客流的变化以及城市远期发展的需要，城市轨道交通有时需要对已建成的线路进行拆解，由 1 条线路拆解为 2 条独立运营的线路。城市轨道交通拆解是一项非常庞大和复杂的工程，涉及到线路、轨道、供电、通信、信号、隧道通风、综合监控、自动售检票等系统，因此，需要在规划时做好相关系统的预留，确保拆解时具备条件顺利进行。下面以珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段二期工程（以下简称“广佛线二期”）拆解预留为例，对城市轨道交通拆解预留方案进行探讨。
1 广佛线二期拆解规划概况
广佛线二期已于 2016 年 12 月 28日开通试运营，线路全长 6.68 km，呈 L 形走向，從广佛线一期魁奇路站向南及东延伸，依次设澜石、世纪莲、东平、新城东站。其中世纪莲、东平、新城东站占用佛山市城市轨道交通 6 号线路由。根据建设规划，广佛线二期将于近期拆解为广佛线三期和 6 号线（图 1）。
广佛线三期全长 7.2 km，线路呈南北走向，从广佛线二期澜石站向南延伸。6 号线与广佛线三期同时建设，线路由东向西通过新城东、东平、世纪莲站，在小布站与广佛线三期换乘，并向西继续延伸。广佛线三期与 6 号线的建设时间相同。
2 拆解预留方案
2.1 线路
在澜石站设置站后折返线，以便拆解期间列车可以在澜石站折返，确保拆解实施期间广佛线一期和广佛线二期（魁奇路—澜石）不停运。广佛线二期工程实施时，在拆解段采用曲线半径 R= 350 m、缓和曲线长度Ls = 0 m 的曲线，并为拆解预留 12 号道岔安装条件。拆解完成后，右线隧道将作为广佛线和 6 号线的联络线，而左线隧道由于与广佛线及 6 号线正线冲突，因此废除使用（图 2）。
2.2 轨道
轨道拆解预留主要是针对道岔、曲线超高、扣件及轨枕。需要土建预留道岔安装的空间，包括限界加宽、转辙机的安装空间，轨道施工期间宜做好该段排水设计。根据近期的行车速度合理设置超高。做好拆解改造段扣件的安装和调整设计，为后期的实施提供便利条件。做好节点处轨枕预留，预埋螺纹套管，并做好防护措施，为后期安装扣件提供便利条件。具体需预留的拆解节点有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 共 6 个（图 3），6 个节点的拆解预留方案如下。
（1）Ⅰ、Ⅱ节点：按照12 号道岔的整体道床预留。该位置线路平面曲线 R = 350 m，不设缓和曲线。为提高列车曲线通过速度并满足旅客舒适度要求，根据行车速度，按 50 mm 的全超高设置（即保持曲线内轨高度不变，将外轨抬高），并在曲线两端的直线上按 2‰的顺坡率进行超高顺坡，顺坡长度为 25 m。由于拆解后该位置道岔按要求不设超高，因此，预留与扣件配套的特殊垫板（钢垫板或加厚铁垫板）来实现超高及轨底坡，并在圆曲线两端直线上利用特殊垫板的高度变化并调高垫板进行超高过渡，将来在拆解时卸下扣件及特殊垫板就可恢复道岔。同时，在曲线全长及超高顺坡范围内，上下股均增设减磨防脱护轨，Ⅰ、Ⅱ号两节点共需要防脱护轨 320 m。
（2）Ⅲ、Ⅳ节点：按拆解前后线路共用轨枕（采用短轨枕）和整体道床。线间距较小（350 mm 以内）的位置按扣件铁垫板在接驳前后共用设计。线间距较大（350 mm 以上）时每根轨枕设计 2 套铁垫板分别用于广佛线二期与延伸线，即轨枕上按 2 套线路方案预留钢轨扣件安装条件。曲线、超高、护轨设置均与Ⅰ、Ⅱ号节点相同。
（3）Ⅴ、Ⅵ 节点：轨枕、扣件设置与Ⅲ、Ⅳ号节点相同。
2.3 供电
2.3.1 主变电所
广佛线全线仍由已建成的沙园主变电站和海五路主变电站供电，安装容量可满足全线在不同运行方式下的负荷要求；并且在任何运行方式下，33 kV 系统各节点的电压降小于额定值的 5%。6 号线的世纪莲、东平、新城东站将纳入 6 号线供电。
2.3.2 中压供电网络
广佛线二期工程拆解后，原广佛线二期环网进行拆解，乐从大道—季华园段成为广佛线第一供电分区，世纪莲—新城东纳入 6 号线供电系统。澜石站和世纪莲站在完成相关拆除后，具有与拆解后的新线环网系统衔接的条件。同时，在新城东站预留 2 面环网出线开关柜位置，待将来拆解时，再购置环网出线柜，实现与 6 号线东段环网系统的衔接。
2.3.3 直流牵引供电系统
世纪莲、新城东牵引所整流机组均按 6 号线供电进行安装容量设计；新城东牵引所预留两面直流馈线柜的安装位置，待拆解后重新购置两面直流馈线柜与 6 号线东端牵引所进行双边供电。
拆解后，魁奇路牵引所和世纪莲牵引所的 4 回直流1 500 V 馈线开关及相应的联络开关可为拆解后的广佛线和 6 号线相应牵引供电分区供电。拆解后，广佛线魁奇路—小布段由魁奇路牵引所和广佛线小布牵引所进行双边供电；6 号线相应牵引供电分区届时由世纪莲、新城东牵引所分别和与其相邻的 6 号线牵引所实现双边供电。
2.3.4 接触网
在广佛线二期拆解处，接触网分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号节点处按道岔形式进行布置，并向 6 号线和广佛线三期方向延长一段，预留与 6 号线和广佛线三期接触网形成非绝缘锚段关节的条件。同时，在Ⅱ号节点预留手动隔离开关安装位置。
2.3.5 杂散电流防护系统
澜石站和世纪莲站在拆解位置的隧道内预留相应杂散电流收集网连接端子，分别用于将来与广佛线三期工程及 6 号线的杂散电流收集网衔接。
2.4 通信
2.4.1 传输系统
广佛线二期传输系统在 4 座车站分别设置 1 台 2.5G的开放传输网络（OTN）节点设备。OTN 传输网络为单环组网形式，容纳的节点数最大为 250 个，满足拆解后广佛线三期和 6 号线车站接入各自线路的条件。
2.4.2 电话系统
广佛线二期公务电话系统在 4 座车站分别设置 1 台车站程控交换机，通过传输系统提供的 2M 通道接入广佛线一期控制中心既有的中央级程控交换机。中央程控交换机预留 10 个 2M 接口，满足拆解后接入的需求。
广佛线二期调度电话系统在 4 座车站分别设置行调、维调、电调、环调等调度分机，各调度分机通过传输系统提供的模拟传输通道直接接入广佛线一期控制中心既有调度交换机。调度交换机设备容量为 500 根用户线，共设 220 台调度分机，满足拆解后接入的需求。
2.4.3 无线通信系统
广佛线二期无线通信系统在 4 座车站分别设置1台无线基站，通过传输系统提供的 2M 通道接入广佛线一期控制中心既有无线集群交换机。无线集群交换机最大能连接 100 台无线基站，设 12 端口 E1 模块 2 个、8 端口E1 模块 4 个，共 56 个 E1 端口，满足拆解后接入的需求。
2.5 信号
广佛线二期信号系统拆解形式如图 4 所示，设澜石站为联锁站，管辖世纪莲、东平、新城东站，并预留广佛线三期各站系统处理能力。待拆解实施时，通过在澜石站进行前端处理器（FEP）总线、元件控制模块（ECC）总线、站台接口柜（PIC）总线、广播（Radio）总线的扩展，实现广佛线三期车站的接入；同时，世纪莲、东平、新城东站回归 6 号线管辖，通过在世纪莲站和新城东站进行总线扩展，使以上 3 站的信号系统设备接入 6 号线信号系统（图 5）。
广佛线二期主要为广佛线三期预留以下条件。
（1）预留列车自动监督（ATS）中央级处理能力，后续拆解时只需设置车站级设备，通过数据通信系统（DCS）网络接入，与控制中心进行信息交换，实现全线监控。
（2）在澜石站设置线路级和车站级列车自动防护/列车自动运行（ATP/ATO）子系统控制设备，并预留后续工程的处理能力和接口条件。
（3）预留联锁子系统的处理能力和接口条件。
（4）DCS子系统是列车自动控制（ATC）系统信息交换的核心，主要分为骨干传输网络和车-地无线通信网络。骨干网络在车站光缆配线架预留后续工程的接入条件。车-地无线通信网络可在后续拆解时单独设置，通过轨旁无线环网的融合实现信息交换。
广佛线二期主要为 6 号线预留以下条件。
（1）将新城东站设置为 2 级联锁站，在新城东站预留各总线扩展的条件，为世纪莲、东平、新城东站接入6 号线联锁区创造条件。
（2）在世纪莲、东平、新城东站信号设备室预留设备倒替的空间和用电量，为新设系统设备的安装和调试预留条件。
2.6 隧道通风
在拆解前，澜石站—世纪莲站间距为 2 819 m，需设置中间风亭。为保证拆解前及拆解后的系统功能，满足气流控制要求，需在广佛线与 6 号线的联络线处各设置 1 组射流风机，如图 6 所示，图 6 中 TVF 为隧道风机。
拆解后，左线需在适当位置封堵，并拆除原已设置的射流风机；右线作为广佛线与 6 号线的联络线，保留射流风机。拆解后，广佛线澜石—小布站间距约为 2 319 m，原设置的中间风亭可继续保留（图 7）。同时，还需要对广佛线二期既有隧道通风系统在该区间的各种运行模式进行调整，在调整过程中，可以手动执行模式，基本不影响运营。
2.7 综合监控
广佛线二期综合监控系统中央级按全线（含三期线路）容量统一设计软硬件，预留数据库容量。广佛线二期建设时，采取广佛线二期 4 个车站单独构建一个环网，环切方式接入。独立成环的网络衔接方案有利于广佛线二期的独立调试以及未来的拆解。
广佛线二期综合监控系统独立成环，不占用除魁奇路站外的其他既有车站的通信系统光纤配线架（ODF）端口。广佛线二期使用魁奇路站通信预留的 ODF 端口。拆解实施时将原广佛线二期骨干环网打开，将世纪莲、东平、新城东站接入新建的 6 号线环网，同时将广佛线三期新增节点接入广佛线二期骨干环网。拆解及接入过程如下：①构建 6 号线、广佛线三期新增的车站级系统；②构建 6 号线中央级系统，此时世纪莲—新城东段仍由现广佛线中央级系统监控和管理；③世纪莲—新城东段降级到车站级运行，再接入 6 号线中央级系统；④广佛线中央级系统删除或屏蔽世纪莲—新城东段车站级系统内容，增加广佛线三期新增车站；⑤广佛线三期、6 号线分别进行全线调试，系统拆解和接入完成。
2.8 自动售检票
广佛线二期线路中央计算机系统预留控制和管理至少 100 个车站的处理能力，并按全线容量进行软硬件统一设计，预留数据库容量，硬件则是一次配置，分期实施，因此，能够满足拆解后广佛线三期车站的接入。
对于拆解之后的换乘站小布站，需分别设置 2 套车站级系统，分别与广佛线中央级系统和 6 号线中央级系统连接，实现各线独立运营。
在拆解实施中，需先构建 6 线中央自动售检票（AFC）系统，将原广佛线二期世纪莲、东平、新城东站 AFC 系统接入 6 号线 AFC 线路中央计算机，统一由佛山市清分中心进行清分。
由于拆解之后广佛线一期、二期、三期均接入广州市清分中心，6 号线接入佛山市清分中心，为实现广佛线和 6 号线付费区换乘，需要提前建设广州—佛山城际清分中心，实现两市轨道交通线网的票务清分。
3 结束语
通过在广佛线二期建设过程中预留拆解条件，对未来将其拆解为广佛线三期、6 号线提供了有力保障。同时，在未来广佛线三期和 6 号线进行工程可行性研究、总体设计、初步设计时，需要与拆解预留方案相配合，最终保证拆解的顺利实施。在未来实施拆解前，需制定详细的拆解实施方案，細化各系统技术方案以及施工组织方案，为拆解的可实施性、可靠性、安全性提供保障。
参考文献
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收稿日期 2017-12-15
责任编辑 冒一平