天津地鐵一號線信號控制系統

1 天津地鐵一號線概況
　　
　　天津市原有的地鐵線路是1984年投入運營的，全長7.4Km。由于該地鐵當初是按戰備工程建設，選定標準較低，其運輸能力、設備狀況均已無法適應日益增長的客運需求。為加快市區立體化交通網絡建設，天津市制定了市區快速軌道交通系統規劃，規劃建設9條軌道交通線路，總長度為234Km。地鐵一號線工程是現有地鐵線的改造和延伸。對此，中國國際工程咨詢公司經過評估認為，建設該項目是必要的。
　　
　　地鐵一號線沿南北交通主軸設計，以緩解南北方向的交通矛盾。這條線路符合城市總體規劃要求，在中環線以內保持在地面以下，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慣是以和平區為中心，向外呈放射性發展。現在，在保留和平區輻射功能的同時，居民的出行規律以海河為界，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為河北、河東、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，其中尤以南開區二緯路附近和南京路交通最為擁擠。地鐵一號線跨越北辰區、紅橋區、南開區、和平區、河西區、津南區6大行政區，不僅能有效地改善沿線交通阻塞及中心地區交通擁擠的緊張狀況，而且縮短了出行者花費在路上的時間。
　　
　　地鐵一號線工程總投資為68.95億元，其中靜態投資達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。線路共設車站22座，車輛段、停車場各1處，調度控制室中心1座。采用750伏第三軌直流供電，全線設主變電所4座、牽引變電所23座、降壓變電所3座，信號則采用列車自動控制ATP、ATS系統。車輛采用國產斬波調壓直流傳動電動客車，根據客運需要配車26列，每列車按6輛車編組共156輛，最小行車間隔為2分鐘，最大客運能力為4.81萬人次/小時。
　　
　　地鐵一號線北起北辰區劉園，南至津南區雙林。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、復興門、華山里、財經學院4站為高架站，雙林為地面站。全部車站中有4個是島式站臺，其余為側式站臺。站間距離最小為0.784Km，最大為1.624Km，平均為1.225Km。
　　
　　列車每站停車時間一般在15~20秒，兩車站之間的行車時間最短在70多秒，最長也不超過2分鐘。列車全程停車時間約7分鐘，運行時間約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分鐘的時間。
　　
　　2 信號控制系統項目介紹
　　
　　在地鐵系統中分為很多子系統，如：可應用于軌道交通行業中，實現環境和設備監控系統（EMCS）、火災報警系統（FAS）、氣體滅火系統（FES）、電力監控系統（SCADA）、自動售檢票系統（AFC）、調度監督（DSS）系統等。其中DSS 系統是最為重要的系統，DSS的核心系統就是鐵路信號連鎖系統。該系統的可靠性、安全性、穩定性和實時性決定了列車運行的安全性。
　　
　　就技術方面而言，鐵路信號系統已經由機械聯鎖、電氣聯鎖（繼電聯鎖）兩個階段，發展到了計算機連鎖系統。在計算機連鎖系統中，不可靠因素比較多，所以選用的設備必須具有很高的可靠性，特別是網絡系統要具有容錯、抗干擾能力。那么什么樣的網絡設計能夠滿足信號系統的需要呢？
　　
　　天津地鐵一號線的信號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，該設備的穩定性和可靠性一直為行業所稱道。在全部的22個車站中有8個車站裝備了WOC 信號采集裝置，每個車站2臺，其中4個車站還裝備了信號連鎖裝置。WOC 用于采集軌道的信號，連鎖裝置用于現場的聯動控制。
　　
　　然而，在高可靠性的前端信號連鎖裝置中，必須通過一個具有同樣安全性和可靠性的網絡連接起來才能夠實現整個系統連鎖與聯動。另外，該系統在進行全系統調度時，需要采集全系統的WOC 裝備信號，為了實現較高的實時性，所選用的網絡設備一定要具有高帶寬的通訊效能。
　　
　　因此，地鐵一號線信號控制系統項目選擇了具有冗余環網功能的MOXA EDS-508-SS-SC工業以太網交換機，MOXA的EDS-508系列產品的MTBF 達到260000 h，其148800 pps 轉發和過濾速率完全能夠滿足該系統的高指針要求，如圖3所示。其特點有：
　　

　　

　 MOXA系統架構圖
　　
　　（1）MOXA Turbo Ring 支持快速冗余環，能夠在300 毫秒內實現故障線路向備份線路的切換。這一功能保證了系統線路的可靠性。
　　
　　（2）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軟件集成的網絡監視軟件實時監控網絡的每個端口的狀態。
　　
　　（3）EDS-508-SS-SC 是一種雙單模光纖端口產品，點對點傳輸距離可從15km一直到80km，充分符合各站點之間長距離傳輸的要求，改善原有銅線網絡的傳輸距離限制。
　　
　　（4）EDS-508系列產品無風扇和低功耗組件設計保證了MTBF值高達260000h，增加系統穩固性及耐用年限，并降低了故障維護的麻煩。
　　
　　（5）EDS-508系列產品可以通過email、relay，OPC data三種方式發送故障報警信息。
　　
　　MOXA EDS-508 系列產品 Turbo-Ring 快速冗余功能和高達 148800 pps 的轉發性能完全能夠滿足鐵路信號系統在穩定性和安全性上需求。另外，MOXA SNMP OPC Server為數據源的網絡監控系統，能夠實現全網絡每個端口的監視和實時報警，也滿足了系統的設計需求。使用穩固性高且便于集中管理的網絡，能有效提升交通系統的管理便利性、減少錯誤發生率以及降低維護成本。MOXA 提供全系列工業以太網絡產品，提供交通應用網絡可靠且完善的方案選擇。