本报记者刘冕

　　人流穿梭的地铁1号线正在悄无声息地进行一场“开颅手术”。到今年年底，地铁1号线“大脑”，即信号系统升级将接近尾声，这条本市运营时间最长的地铁线路的发车间隔有望再次缩短5秒钟，每2分钟一趟车的频率将达到世界城市轨道最小发车等量级。

　　交通部门预算，此次系统升级投资在十四五亿元，可以保障1号线在未来20年的稳定安全运营。这是继地铁2号线后，世界上第二条既有线不停运改造后开通的CBTC(移动闭塞)系统。

　　新旧系统导切仅需半小时

　　地铁运营过程中，信号系统堪称大脑，需要24小时高速运转。“即使是夜间停运后，这套系统也不能关闭，因为检修、维护部门仍然在轨道上作业，‘大脑’需要保障他们的安全。”北京地铁设备部副部长张良说，“和所有设备一样，信号系统也存在使用寿命，一般是15年到20年。目前，地铁1号线的信号系统已接近使用寿命的极值，因此必须升级改造。”

　　在信号系统的使用过程中，经典的“浴盆曲线”现象非常明显：系统使用初期和临近报废期故障率频增，而中期则相对稳定处于故障低峰期。“目前，北京地铁进入大规模网络化运营时代，一个点发生故障可能造成好几条线路同时‘瘫痪’，而且事故点越远端的影响消散得越慢。”张良说，“所以信号系统的改造必须打出提前量。1号线上一次信号系统升级是在1997年前后，本次升级最早可以追溯到2013年上半年。”

　　风险度极高的“开颅手术”过程中，1号线要保证每天约19个小时的正常运转。地铁人想了不少新办法。例如，在前期安装新信号系统设备时加装了“日夜转换器”，半个小时内就可以实现新旧系统的导切。如果没有这个装置，新旧系统互换需要大约24小时。而每一次新系统调试，都需要从旧信号系统导切过来，实验结束后，再恢复成旧的模式，保障线路继续正常运营。据初步估算，今年内将进行大大小小十多次列车联调测试，每一次都需要新旧信号系统往复导切。这套设备至少避免了十多次的线路停运。

　　新系统预留屏蔽门接口

　　以前，地铁采用的信号设备安装在地面，相当于一个个“哨兵”，每个负责看护数百米的范围。一旦有列车经过，“哨兵”向综控室汇报，并暂时戒严所负责的区段。这种模式的学名叫做固定闭塞，后一列车经常需要在站台或者隧道里待命，等到解禁后才能进入这个区域。换句话说，发车间隔大了，乘客等候时间拉长。

　　改造之后，1号线将采用CBTC(移动闭塞)系统，安装在列车上的车载计算机设备，实现车与轨道指挥中心的双向实时通信。平均每5秒钟，列车将根据车载电子地图自动上报行踪，调度中心实时下达行驶命令。

　　在轨道旁依然会有一些“哨兵”，不过工作职能变了。“他们”身上安装有独特的“二维码”，列车经过时相当于扫描过程，系统根据两次扫描的距离差，实时校准列车车轮位置，确保列车位置的精准度。同时，列车上还将配套“监控员”，自动防护列车与前车保持安全距离。

　　值得一提的是，新系统还将预留屏蔽门的接口。“随着今年1号线启动屏蔽门安装，今后信号系统不需要再改造，经过与屏蔽门的接口调试，直接可以实现与屏蔽门系统的连接使用。”

　　3月份启动大规模多车调试

　　升级改造前，1号线的信号系统采用单机单系统配置。换句话说，一旦发生故障，必须要修好了才能恢复运营。今后，新系统采用的是多重冗余的系统配置模式，单机单系统出现故障不影响列车的稳定运行，故障率必将大幅下降，系统设备的多种组合都能保证运营安全不间断。

　　昨日凌晨，两辆列车在1号线试跑，测试升级版信号系统的稳定性。北京地铁介绍，目前1号线新的信号设备基本安装到位，预计3至9月份将启动大规模的多车联调联试。预计最近一段时间，试跑的列车将增加到5列。“工作基本都是倒排期。”张良介绍，信号系统的升级首先要进行大规模硬件安装调试，让设备充分暴露问题，增加可靠度。之后是软件模块的磨合和仿真测试。还有一部分需要“调试”的是操作员。这里面涉及数百名一线工作人员，比如行车调度、综控员和司机等。举个最简单的例子，综控员的操作从最早的按钮式将全部变为键盘和鼠标操作。

　　北京地铁介绍，所有测试都要在夜间的收车后进行，每天有效工作时间可能只有两三个小时。随着新系统稳定投入使用，1号线的最小发车间隔有望从2分05秒缩短到2分钟。

　　追问

　　1.新系统需要运转多久才会稳定？

　　北京地铁：任何系统都会经过一段故障频发的初期，我们希望尽量将这个时段控制在调试期内，减少投入使用后对市民的影响。2号线的系统升级稳定期大约是三四个月，有些线路可能时间略长，需要半年至一年左右。

　　2.目前还有哪些线路将升级信号系统？

　　北京地铁：最早进行信号系统升级的线路应该是13号线和八通线。另外，5号线的部分路段也将进行能力提升。此举将降低这些线路的故障率。

　　全天运营结束后，工程技术人员开始连接车载设备，对地铁1号线老旧的信号控制系统进行升级和调试。(本报记者孙戉摄)

　　实地探访

　　深夜两个多小时测试新系统

　　午夜12时，地铁1号线八角游乐园站送走当晚的最后一班地铁列车，老式站台的灯光渐渐暗了，忙碌了约19个小时的地铁1号线终于静了下来。

　　在八角游乐园站最西端的信号机房里，不到30平方米的房间挤着十几组设备。室外气温虽然已经低至零下5℃，但信号机房的温度仍达到20℃以上。虽然地铁1号线已经停运半个多小时，但这些信号设备却还在正常运转，来自地铁运营公司、信号厂商和施工单位的四五名技术人员侧身穿过一排排设备，今晚的工作开始了。

　　2013年3月，地铁1号线信号升级改造正式开始。对一条正在运营的线路进行改造并非易事，更何况这项工程需要改造的设备从列车上、轨道旁、到站台上、车辆段，再到位于小营的北京地铁控制指挥中心。开工近两年来，新的CBTC(移动闭塞)系统大部分设备都已安装到位。根据相关安排，施工人员在夜间地铁停运后，便会对新设备进行调试。

　　为了保证地铁1号线白天运营和夜间测试的安全，车站信号机房的倒接设备开关有3道锁。车站维修人员开启设备箱后，设备厂商用第二道钥匙将旧系统转换为新系统，测试施工人员最后再用第三道钥匙确认。

　　“八角游乐园站倒接完毕。”这时，站在列车驾驶室的技术人员王佳通过对讲机接收到各个站的讯息，再通过设备确认各站、车厢信号系统完成倒接后，才会向列车司机发出开车的信号。

　　这晚，前后脚两班列车将从八角游乐园出发，一路抵达四惠，沿途对已经安装完毕的信号设备进行测试。“经过两个多小时的测试，设备会记录下来列车之间追踪安全距离、信号覆盖等多项内容，测试完成再把收集到的数据一一分析，查找问题。”地铁1号线信号升级设备提供商阿尔斯通业务负责人洛西阿诺·米兰诺对记者说。

　　刚刚过去的这一天，1号线共承担客运量109.72万人次，大约占到当日地铁总客流的14%。

　　作为国内最早的地铁线路，1号线从1971年开通运营至今，已经历经44年。地铁1号线距离现在最近的一次信号升级是在上世纪90年代初。这次技术改造在1996年基本结束，让地铁1号线具备了列车超速防护功能。今年即将完成的改造，则让地铁1号线全面升级为CBTC信号系统，自动化控制水平更高，列车发车间隔也能继续压缩。米兰诺介绍，目前地铁1号线最小发车间隔为2分零5秒，受制于1号线的编组方式和折返路线，信号系统升级后2分钟的最小发车间隔几乎达到极限。

　　信号系统的升级并非只对一项设备进行改造，还涉及到诸多内容。市地铁运营公司透露，此次地铁1号线系统信号升级改造总投资约十四五亿元，信号方面仅占一半。而另一半的资金则用在车辆牵引制动系统、通信系统等其他设备的配套改造上。