1 研究背景
据统计，目前国内已有45个城市开通轨道交通运营线路，运营里程达7 900多公里，城市轨道交通出行已经成为一种必然趋势。国内城市轨道交通建设自2010年便进入建设高峰期，若信号系统的使用寿命按照15～20年考虑，未来几年内国内城市轨道交通将进入既有线路信号系统改造高峰期。 目前国内城市轨道交通既有线路信号系统更新改造方案主要包含4种方案。 （1）保持原信号系统制式、局部改造方案。例如，广州地铁1号线正线信号系统采用德国西门子公司基于无绝缘数字音频轨道电路的LZB700M型系统，于1997年首期工程开通试运营，2015年开展信号系统更新改造，采用保
持原信号系统制式、局部改造的方式。
（2）保持原信息系统制式与CBTC相结合改造方案。例如，上海地铁2号线信号系统采用基于轨道电路的准移动闭塞系统（TBTC），于2015年启动信号系统更新改造，对部分线路信号系统采用了保持原信号系统制式方案，目前项目处于改造中。方案采用“基于轨道电路的列车控制系统+基于通信的列车自动控制系统（TBTC+CBTC）”双系统兼容性的车载设备对既有车载系统及车辆进行改造。
（3）CBTC改造方案。例如，上海地铁5号线一期工程于2003年11月正式投入运营，2014年开展更新改
造，采用新设CBTC方案，对轨旁及车载信号系统进行了全面的更新改造。2018年10月完成新旧信号系统倒切。
（4）TACS改造方案。例如，上海地铁3号线于2000年开通运营一期工程，上海地铁4号线于2005年开通运营一期工程。上海3号线和4号线全线信号系统更新改造采用新增基于车车通信的列车自主运行系统（TACS）替换既有的U200系统，对既有列车的车载设备进行更新替换，并增加降级自主定位系统，预计2024年完成改造工作。
2 深圳地铁3号线
2.1 既有3号线概况
深圳地铁3号线共设车站31座，全长43.06 km，一期工程于2010年12月开通运营。列车采用6辆编组
技术装备
深圳地铁3号线既有信号系统
更新改造方案研究
刘 鑫1，罗运真2
（1. 深圳地铁建设集团有限公司，广东深圳 518026；2. 广州地铁设计研究院股份有限公司，
广东广州 510010）
摘 要：针对信号系统发展趋势，结合深圳地铁
3号线信号系统现状，论述其改造的必要性，通
过改造需求分析，结合国内主要城市轨道交通线
路改造情况，提出采用既有信号系统局部改造、
CBTC和TACS 3种改造方案。从运量、技术、工
程可实施性、经济性等方面对3个方案进行比较
分析，推荐主选CBTC系统，备选TACS系统。
关键词：城市轨道交通；既有运营线路；信号系
统更新改造；CBTC；TACS
中图分类号：U231.7
作者简介：刘鑫（1988—），男，工程师
B型车，客运强度高，其早、晚高峰客流潮汐现象较为明显。3号线四期全长9.35 km，设站7座，预计2025年7月开通试运营，开通后的运量要求为33对/h。其特点与上海地铁5号线类似，借鉴上海地铁5号线，可采用“边运营，边改造，边延伸”模式。深圳地铁3号线既有正线信号系统采用了庞巴迪公司CITYFLO 650型CBTC系统，目前面临核心备件停产、设备老化、部分设备故障率上升、运能不足、运营效率难以提升和缺乏信息安全三级保护等问题，因此对既有系统更新改造已非常必要。
2.2 信号系统改造需求
（1）实现全线贯通运营。形成显示界面统一、驾驶模式相同、操作管理流程一致的信号系统，实现行车指挥自动化。
（2）满足客运行车需求。通过改造提高信号系统整体的安全、功能和运营水平，满足当前客流和行车组织需求。
（3）符合技术发展趋势。信号系统应符合当前技术发展趋势，在保证性能稳定可靠的前提下，尽可能地采用先进的技术。
（4）满足安全需求。改造工程应满足与既有线路不停运无缝衔接的要求，应在不降低运输能力和安全等级的条件下进行。
（5）提升系统运行能力。满足行车间隔109 s（33对/h）运营能力要求，区间行车设计间隔满足90 s要求。
3 深圳地铁3号线信号系统更新改造方案
3.1 信号系统改造方案研究
根据既有线路信号系统现状及运营需求，结合国内地铁线路信号系统改造案例，可采用以下3个方案：（1）方案1：既有信号系统局部更新改造方案；
（2）方案2：CBTC方案；
（3）方案3：TACS方案。
3.2 局部更新改造方案
本方案类似广州1号线既有信号系统的局部更新改造方案，仅针对老化的关键电子设备进行更新改造，
需对原来停产的关键板卡、服务器等硬件系统进行适应性更换。优点是沿用既有信号系统，运营人员对于原系统较为熟悉，施工工期比全部更新改造较短，缺点是原系统的运能和折返能力提升不大，无法根本解决现阶段大运量和大客流问题，另外信息安全防护、信号集中监测以及技术发展趋势等方面均存在一定的劣势。
3.3 CBTC方案
本方案类似于上海5号线，采用一套全新的信号系统替代既有信号系统，由于新旧系统不能兼容，仅当新信号系统设备全部安装调试完成后，新系统设备才能一次性投入运营。具体改造方案如下。
（1）列车控制方式。全线采用CBTC系统，列车自动控制（ATC）系统采用区域分散式架构。
（2）信息传输网络。有线网络采用信号系统自建轨旁通信骨干网络方案，车地信息传输采用LTE-M技术，传输媒介采用漏缆。
（3）自动保护/自动驾驶（ATP/ATO）系统。全线采用分层分布式结构，既有线路重新进行联锁区划分，配置区域设备集中站，信号区域控制器及线路控制器等设备尽量集中设置于中心或车辆段。
（4）联锁系统。正线和段场实施全电子联锁，联锁主机尽可能设置于中心或车辆段。
皮画
（5）列车自动监控系统（ATS）。在深圳市轨道交通网络运营控制中心（NOCC）配置全新中央ATS系统，全部车站新建车站级ATS设备，接入中央ATS系统。
（6）车载改造方案。采用双端冗余的车载信号设备配置方案，车载改造过程中可以考虑先将旧车载设备移位，新车载设备安装一步就位，避免其二次移动安装。
（7）系统降级模式。正线ATC系统的降级模式为联锁级控制方式。
3.4 TACS 方案
TACS系统突破了CBTC系统进路控制方式，采用车车通信架构，基于列车精确定位和中心计划与调度管理，利用目标执行单元监控线路关键资源，实现线路上列车的分散自律运行，属于下一代列控系统的发展方向。
TACS系统主要由ATP/ATO子系统、ATS子系统、目标执行单元和轨旁设备构成，系统结构如图1所示。TACS系统在地面设置资源管理设备和目标执行单元管理轨旁设备，轨旁设置用于列车定位的应答器以及控制道岔转换的转辙机，车载设备集成测速定位、行车授权计算、线路资源申请、超速防护、自动驾驶等功能，列车管理设备实现对降级列车的管理。
TACS系统特点是系统结构简化，TACS系统采用列车自主计算移动授权以及主动资源管理方式，大幅
精
抗坏血酸过氧化物酶
TACS方案优势在于系统精简、性能高，轨旁设备安装量较小。缺点在于TACS系统若配备联锁级降级模式则系统精简优势不再，而列车主动定位系统作为降级模式则对车地通信冗余性要求极高，列车自主防护系统对列车自主定位、障碍物检测要求较高，3种降级模式都不是很成熟。此外，在既有联络线、既有段场等对降级系统要求高的区域须考虑自动化改造，否则难以发挥TACS系统优势。
4 结语
综上所述，CBTC系统和TACS系统均能满足系统改造的功能需求和运营需求，考虑到既有运营线路存在一定改造实施难度，TACS系统在技术成熟可用性方面尚有待进一步论证，建议将技术更为成熟、工程应用更为广泛的CBTC系统作为信号更新改造主选方案，将TACS系统方案作为备选方案。
另外，随着各种新技术的飞速发展，应密切追踪TACS系统的发展情况，尤其是降级模式及相关应用场景模式，并且结合深圳地铁3号线客运量大、线路里程长的特点，选取最能满足运营需求的方案，进一步为广大乘客提供更优质的服务。
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收稿日期 2021-08-16
责任编辑安小璟
表1 TACS方案和CBTC方案对比 项目CBTC方案TACS方案
系统结构较简单较CBTC系统更精简
网上冲印系统车地通信
无线通信
传输数据量大，传输速率高
无线通信
传输数据量及传输速率均高于CBTC系统
泵头技术成熟可用性技术成熟，国内应用较多成熟度一般，尚无开通应用先例系统供应商多较少
建设成本相当相当
维护成本一般较低
运营组织管理要求高很高，运营组织方式较CBTC线路变化大工程改造风险高较高，系统调试阶段倒切难度大
后备降级系统联锁联锁级降级模式、列车主动定位系统或列车自主防护系统，后备模式尚不成熟
改造对运营影响较大，轨旁设备较多较小，轨旁设备较少
既有设备利用率较低较低
施工难度较难较难
系统能力高高于CBTC系统
（下转第113页）
尾站和西丽站所采用消声器长度的计算结果分析，得出车站活塞风道、排风道和新风道内消声器的长度选用如下：当车站风亭组位于1类地区时，风道内各自消声器的长度分别为3 m、4 m和3 m；当车站风亭组位于2类地区时，风道内各自消声器的长度分别为2.5 m、3 m和2 m；当车站风亭组位于3或4a类地区时，风道内各自消声器的长度分别为2 m、3 m和2 m。在实际应用中，由于片式阻性消声器的实际消声效果受声源强度、透射声及背景噪声的影响，导致其消声量并不是随着长度的增大而等比例增加，因此应根据噪声源的声级大小和现场的降噪要求选择，以达到噪声控制和节省投资的目的。
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收稿日期 2021-08-19
责任编辑党选丽
Analysis and application of silencer lengths in air ducts of urban rail transit stations
Yu Kai, Ai Jiangfu
Abstract: By using the acoustic calculation method and taking Huaqiang South station, Chiwei and Xili station of Shenzhen metro line 7 as examples, the lengths of silencers in piston air ducts, fresh air ducts, and exhaust air ducts of the station is researched. The noise categories of the ventilation pavilion groups in all the stations are class 1, class 2, and class 4a respectively, in which Huaqiang South station is located in class 1 area, and the length of each silencer in the above 3 air ducts is 3 m, 4 m, and 3 m respectively. Chiwei station is located in the class 2 area, and the silencer lengths are 2.5 m, 3.5 m, and 2.5 m respectively. Xili station is located in the class 4a area, with the length of the silencers being 2 m, 3 m, and 2 m respectively. The analysis and control of the silencer length can meet the noise standard requirements, and the silencers are practically used in the new line rail transit.
Keywords: urban rail transit, air ducts in the station, silencer length, noise, ventilation pavilion, application
Research on renovation program for existing signal system of Shenzhen metro line 3
Liu Xin, Luo Yunzhen
Abstract: Aiming at the development trend of the signal system, combined with the current situations of the signal system of the Shenzhen metro line 3, the necessity of its transformation is discussed in this article and three reconstruction programs including partial renovation of the existing signal system, CBTC and TACS are put forward in combination with the renovation of major urban rail transit lines in China. The three programs are compared and analyzed from the aspects of traffic volume, technology, project feasibility, economy, etc., it is mainly recommended to select the CBTC system and then the TACS system optionally.
Keywords: urban rail transit, existing operation line, signal system renovation, CBTC, TACS
（上接第99页）技术装备
城市轨道交通车站风道内消声器长度分析与应用
