天津地铁一号线信号控制系统

1 天津地铁一号线概况
　　
　　天津市原有的地铁线路是1984年投入运营的，全长7.4Km。由于该地铁当初是按战备工程建设，选定标准较低，其运输能力、设备状况均已无法适应日益增长的客运需求。为加快市区立体化交通网络建设，天津市制定了市区快速轨道交通系统规划，规划建设9条轨道交通线路，总长度为234Km。地铁一号线工程是现有地铁线的改造和延伸。对此，中国国际工程咨询公司经过评估认为，建设该项目是必要的。
　　
　　地铁一号线沿南北交通主轴设计，以缓解南北方向的交通矛盾。这条线路符合城市总体规划要求，在中环线以内保持在地面以下，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习惯是以和平区为中心，向外呈放射性发展。现在，在保留和平区辐射功能的同时，居民的出行规律以海河为界，海河以西居民的出行顺序依次为红桥、南开、和平、河西，海河以东的出行顺序为河北、河东、河西，而西北角至小白楼路段是天津市交通流量最大的地方，其中尤以南开区二纬路附近和南京路交通最为拥挤。地铁一号线跨越北辰区、红桥区、南开区、和平区、河西区、津南区6大行政区，不仅能有效地改善沿线交通阻塞及中心地区交通拥挤的紧张状况，而且缩短了出行者花费在路上的时间。
　　
　　地铁一号线工程总投资为68.95亿元，其中静态投资达65.3亿元。该线路从刘园至双林全长26.195Km，其中地下线路13.915Km。线路共设车站22座，车辆段、停车场各1处，调度控制室中心1座。采用750伏第三轨直流供电，全线设主变电所4座、牵引变电所23座、降压变电所3座，信号则采用列车自动控制ATP、ATS系统。车辆采用国产斩波调压直流传动电动客车，根据客运需要配车26列，每列车按6辆车编组共156辆，最小行车间隔为2分钟，最大客运能力为4.81万人次/小时。
　　
　　地铁一号线北起北辰区刘园，南至津南区双林。其中天津西站至新华路段为既有线，长7.4Km，既有线以北新建路段长7.5Km，以南新建路段长11.4Km。全线共设22座车站，其中高架站有8座，地下站有13座，地面车站有1座。北段线路设有6座车站，其中刘园、西横堤、果酒厂、本溪路4站为高架站，勤俭道、洪湖里为地下站。中段线路设有7座车站，西站、西北角、西南角、二纬路、海光寺、鞍山道、营口道站全部为地下站。南段线路设有9座车站，其中小白楼、下瓦房、南楼、土城4站为地下站，陈塘庄、复兴门、华山里、财经学院4站为高架站，双林为地面站。全部车站中有4个是岛式站台，其余为侧式站台。站间距离最小为0.784Km，最大为1.624Km，平均为1.225Km。
　　
　　列车每站停车时间一般在15~20秒，两车站之间的行车时间最短在70多秒，最长也不超过2分钟。列车全程停车时间约7分钟，运行时间约31分钟。这也就是说，从刘园至双林26多公里的路程，坐地铁只需要不到40分钟的时间。
　　
　　2 信号控制系统项目介绍
　　
　　在地铁系统中分为很多子系统，如：可应用于轨道交通行业中，实现环境和设备监控系统（EMCS）、火灾报警系统（FAS）、气体灭火系统（FES）、电力监控系统（SCADA）、自动售检票系统（AFC）、调度监督（DSS）系统等。其中DSS 系统是最为重要的系统，DSS的核心系统就是铁路信号连锁系统。该系统的可靠性、安全性、稳定性和实时性决定了列车运行的安全性。
　　
　　就技术方面而言，铁路信号系统已经由机械联锁、电气联锁（继电联锁）两个阶段，发展到了计算机连锁系统。在计算机连锁系统中，不可靠因素比较多，所以选用的设备必须具有很高的可靠性，特别是网络系统要具有容错、抗干扰能力。那么什么样的网络设计能够满足信号系统的需要呢？
　　
　　天津地铁一号线的信号采集以及连锁装置采用的是世界知名的英国西屋公司的全套装置，该设备的稳定性和可靠性一直为行业所称道。在全部的22个车站中有8个车站装备了WOC 信号采集装置，每个车站2台，其中4个车站还装备了信号连锁装置。WOC 用于采集轨道的信号，连锁装置用于现场的联动控制。
　　
　　然而，在高可靠性的前端信号连锁装置中，必须通过一个具有同样安全性和可靠性的网络连接起来才能够实现整个系统连锁与联动。另外，该系统在进行全系统调度时，需要采集全系统的WOC 装备信号，为了实现较高的实时性，所选用的网络设备一定要具有高带宽的通讯效能。
　　
　　因此，地铁一号线信号控制系统项目选择了具有冗余环网功能的MOXA EDS-508-SS-SC工业以太网交换机，MOXA的EDS-508系列产品的MTBF 达到260000 h，其148800 pps 转发和过滤速率完全能够满足该系统的高指针要求，如图3所示。其特点有：
　　

　　

　 MOXA系统架构图
　　
　　（1）MOXA Turbo Ring 支持快速冗余环，能够在300 毫秒内实现故障线路向备份线路的切换。这一功能保证了系统线路的可靠性。
　　
　　（2）工程师不但能够采用Web方式管理、配置EDS-508-SS-SC，而且可以通过以SNMP OPC Server软件集成的网络监视软件实时监控网络的每个端口的状态。
　　
　　（3）EDS-508-SS-SC 是一种双单模光纤端口产品，点对点传输距离可从15km一直到80km，充分符合各站点之间长距离传输的要求，改善原有铜线网络的传输距离限制。
　　
　　（4）EDS-508系列产品无风扇和低功耗组件设计保证了MTBF值高达260000h，增加系统稳固性及耐用年限，并降低了故障维护的麻烦。
　　
　　（5）EDS-508系列产品可以通过email、relay，OPC data三种方式发送故障报警信息。
　　
　　MOXA EDS-508 系列产品 Turbo-Ring 快速冗余功能和高达 148800 pps 的转发性能完全能够满足铁路信号系统在稳定性和安全性上需求。另外，MOXA SNMP OPC Server为数据源的网络监控系统，能够实现全网络每个端口的监视和实时报警，也满足了系统的设计需求。使用稳固性高且便于集中管理的网络，能有效提升交通系统的管理便利性、减少错误发生率以及降低维护成本。MOXA 提供全系列工业以太网络产品，提供交通应用网络可靠且完善的方案选择。