全球首例軌道交通“雙套信號系統”模式成功應用

經過近五年時間的持續技術攻關和改造，上海軌道交通2號線信號控制系統改造已于近日實現了關鍵性突破，在已經完成31列新購列車安裝調試的基礎上，針對69列既有信號制式列車的改造工程也正式啟動。未來，2號線將升級為全球首條擁有“雙套信號系統”的地鐵線路。“雙套系統”將有效解決2號線現有信號系統迭代開通並趨於老化，難以同步升級改造的難題，同時系統的智慧性和安全性也將全面提升，即使主用信號系統遇到故障，其備用系統仍能實現2分鐘的列車運營間隔，保障高峰期間的正常運營。

大膽突圍破局，“留”陳出新，開創“雙模”制式

2號線作為貫穿城市中心、連接滬上兩大機場的重要線路，日均客流量約150萬人次，高峰日可達到200萬人次，在全路網日均客流中排名第一，高密度和大客流的特點對2號線運營的穩定性和安全性都提出了極高的要求。早在2014年，上海地鐵就開始研究2號線的信號更新改造方案。當時，擺在技術人員面前的有兩種傳統改造方案：第一種是沿用原有的信號制式，第二種是採用全新的系統進行替代。第一種方案的原有信號制式已經無法滿足2號線不斷增長的客流需要。而第二種全新替代方案需要全線所有設備和列車必須一次性在一個晚上完成新系統的同步割接。這對線路長、列車多的2號線來説，工作量巨大，潛在風險高，是幾乎不可能完成的任務。且2號線又分為四個階段分區段開通運營，每個區段的設備壽命週期均不統一，為了更新最舊的少部分設備而將大部分還沒到期的設備一起更新，顯然也是對前期投資的一種浪費。此外，最重要的是2號線作為全路網客流最大的線路，難以承受主用系統故障後帶來的運營效率大幅下降的情況。是時，改造方案的選擇一度受制，亟待破局定向。

上海地鐵始終堅持創新發展，敢於挑戰附加題，不斷“為難”自己，向自己提出更高的標準和更遠的目標，為建設智慧交通貢獻才智力量。經過反覆探究和推導，上海地鐵突破性地提出了針對運營壓力大、分段開通、設備量多的第三種改造方案——“雙套信號系統”。“雙套信號系統”有望一舉解決2號線需要分段改造的難題，工期縮短一年以上，改造後的系統即使在發生主用信號系統故障或信號降級情況下，其備用系統仍能滿足2分鐘的運營間隔要求，大大降低因信號故障對運營的影響，此外改造成本也得到大幅降低。

“從創新理念的提出到創新成果的落地，從來都不是一件容易的事情。”自2015年以來，圍繞“雙套信號系統”的目標，上海地鐵聯合卡斯柯信號有限公司等國內一流企業共同組成項目攻堅團隊，圍繞“新老互備、不同制式、雙套系統”技術展開一系列可行性驗證。雙方緊密合作，經過與國內外技術專家們的反覆論證和實驗測試，終於成功完成了CBTC+TBTC相容性車載系統的車載測試，並順利通過第三方安全認證，這一天，雙方技術人員相擁而慶，2號線信號升級改造的前景已然曙光初照。

穿插作業挑戰最難改造，列車掌握兩門“語言”

更大的挑戰還在後續的系統改造過程中，其中最大的難度就是要實現兩種不同年代、不同制式、不同廠家、不同設計的信號系統之間的無縫融合，保證列車在不同系統間可實現自適應混合運營，這就相當於每列車都要掌握兩門“語言”，實現“雙語溝通無障礙”。尤其是2號線還是分四個階段開通運營的，每個部分應用的系統産品、壽命週期和維護基礎都不相同。其次，原2號線信號系統由外方團隊建設，改造期間如何克服與原外方系統供應商之間的溝通障礙，取得對方的支援，也是極大的挑戰。再者，改造只能在夜間停運時間段內完成，而2號線的夜間檢修時間又是全路網最短的，特別是延時運營下夜間改造時間只有短短2個多小時，且絕不能影響次日的正常運營，因此在持續幾年的前期改造階段，每一個晚上對技術人員和施工人員來説，都是一場限時挑戰賽。

初出茅廬嶄露頭角，雙模運營前景可待

2019年9月，2號線部分新購列車裝載了全新相容系統順利投入運營，成功保障了第二屆進博會期間2號線在高客流壓力下的平穩運營，從而完成了“雙套系統”在全球範圍內的首次成功應用。目前，2號線31列新購列車的安裝調試和上線運營已順利完成，69列既有信號制式列車的改造調試已正式啟動，車站新增設備也已陸續進場安裝。未來將會有共計100列具備雙套系統相容性的2號線列車整裝待發，為新系統的投用提供強大的運能支撐。

根據系統設計顯示，2號線系統投運後相關性能均實現了指數級提升。例如，運作效率大幅提升，設計運作間隔為90秒，可保證每小時30輛列車對開，達到2分鐘快速折返；據相關數據分析，新系統的自動關門至自動發車時間約11秒，綜合各站可以節約有效停站時間15秒，而列車出庫時間則從平均約360秒提升至約120秒。另外，列車的追蹤間隔將會從的原先的150秒縮短至120秒,這30秒的提升意味著列車無縫到站成為了可能，乘客不用擔心錯過列車導致的遲到和晚點，因為無需過多的等待，下一部列車就將接續著上一列列車的尾燈到站。

上海地鐵對“雙套信號系統”的創新應用，將進一步提升市民乘客公共交通的出行體驗，提高軌道交通的網路服務能級，同時有效推動軌道交通産業和當今人工智慧、大數據、物聯網等先進技術的高效融合，更成為繼軌道交通10號線（全國第一條全自動駕駛線路）、軌道交通17號線（全國首個全套應用100%國産化信號系統的地鐵線路）之後，上海在智慧交通領域打造的又一個全國性的標桿示範項目，進一步鞏固上海在科創領域的先行者形象。（龔莎）