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1、捷運技術半年刊第40期98年7月1371 台北市政府捷運工程局機電系統工程處正程司 cwchiangtrts.dorts.gov.tw內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例蔣建文1摘要由於原木柵線係採馬特拉公司VAL256系統，內湖線於招標階段為開放多家廠商共同參與競標，且須達到木柵內湖全線一車到底乘客無需轉乘要求，因此於招標文件規定得標廠商應更新木柵線行車監控設備，其後內湖線機電系統分包係由龐巴迪公司施作並採CITYFLO 650系統，本文主要目的在說明內湖線與木柵線新舊系統之整合過程，同時也說明系統內更新之相關設備項目及更新作業計劃，並經由更新計劃各階段之執行成果，完成內湖線與木柵線新舊
2、系統之整合。關鍵詞：系統整合計劃，馬特拉公司VAL256系統，龐巴迪公司CITYFLO 650系統Retrofit and Integration of the Muzha Line and the Neihu LineChien-Wen ChiangAbstractThe original Muzha line adopted the VAL256 system of MATRA. During the tendering phase of the Neihu line, to allow a greater number of companies to participate in the
3、 said tender and achieve the one train no transfer requirement of the Muzha & Neihu whole line, a requirement for the retrofitting of the Muzha lines ATC equipment was thus specified in the tendering documents. Later it was decided that the Neihu line E&M system subcontract would be performed by Bom
4、bardier Inc., and the CITYFLO 650 adopted for ATC equipment. The main objective of this article is to describe the integration process of the new Neihu line system and the old Muzha line system, the relevant equipment items regarding the retrofitting, and the retrofitting plan. Through the step-by-s
5、tep performance of the said plan, the integration of the new Neihu line system and the old Muzha line system will be completed.Keywords: system integration plan, VAL256 system of MATRA, CITYFLO 650 of Bombardier蔣建文內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例138一、前言木柵延伸(內湖)線捷運工程之機電系統係由龐巴迪公司承包，於92年6月13日接獲開工通知後，即展開新內湖線工程與木柵線更
6、新作業。木柵線機電系統更新之目的係確保上述二段之捷運線系統相容；相容意指所有現行木柵線車輛及內湖線車輛可互換運轉於木柵與內湖全線，乘客不需在二系統間轉乘。二、木柵線更新設備之項目系統 相容性項目(相容性係指乘客毋須下車轉乘內湖線及木柵線)系統界面現有木柵線設備狀態土木結構保留不變導軌轉轍器保留不變供電保留不變，除BR2站及復捷主變電站做必要之修改，以界接內湖線的 22kV電力。 行車監控系統移除並替換月台門保留不變，但接受新行車監控系統之控制車輛(木柵線)保留不變，除必要的修改以配合新的行車控制系統 (以及通訊系統元件)，以及其他項目，如旅客緊急逃生裝置。三、木柵內湖全線系統整合計畫(一) 整
7、個系統整合程序分下列四個階段，各階段的概要說明如下：第一階段(調查及計畫階段) 包含調查及確認現有的設備界面。本階段也包含決定現有設備最終處置方式(亦即將保留的設備、將調整的設備、及將替換的設備)。第二階段 涵蓋由(內湖 線)B2車站至B11車站的路線、內湖機廠及 30 對新的雙節車組。 第三階段 涵蓋木柵及內湖全線相容及整合測試，包括BR2 到 B2 車站的尾軌、及 71 對新雙節車組，代表木柵、內湖全線實質完工。第四階段 包括更新木柵線51 對雙節車組設備，及木柵機廠備援控制中心的設備。 本階段亦包括移除現有木柵線馬特拉號誌設備。所有系統整合作業將進行徹底分析，並與契約基準時程相互參照，以
8、保證與本工程各實質完工階段相關之作業項目均符合其首要目標(即在整合新設備時，對現在木柵線營運服務之影響減至最低)。(二) 更新(切換)策略概述本節係提供概要說明就維持木柵系統營運服務之同時，如何更新(切換)現有木柵線控制系統之安裝及測試方法。1. 內湖線設備將與木柵線設備同步安裝。2. 內湖線安裝將於日間進行。3. 木柵線全線之軌旁安裝將於非營運時間進行。捷運技術半年刊第40期98年7月1394. 木柵線車站設備房內的安裝將於日間進行，以不干擾系統營運服務為原則。安裝作業順序：1. 沿木柵線導軌，於非營運時間由北至南安裝以下設備項目：2. 號誌及通訊系統射頻設備(天線、洩波電纜、光電轉換單元等
9、)。3. 基準點(號誌)4. 偵測器及掛標偵測器(號誌)5. 路徑號誌燈、轉轍號誌燈及月台門關閉/鎖死指示燈(及配線)6. 於木柵線車站月台上，由北至南，在非營運時間安裝7. 新月台門控制面板(安裝於現有月台門控制機箱內) 8. 木柵線車站設備室中的龐巴迪新設備將安裝於現有木柵線原有設備旁邊，並連接到”切換裝置”上可進行新、舊系統的切換。新安裝的龐巴迪設備電源將予連接，但暫不使用，因此不會干擾現有系統的運作。未來測試完成於全線通車後，馬特拉設備將逐步移除。施工會議討論並經協調可供測試的區域，其內容如下：1. 在每日營運時間結束後，木柵線車輛將駛離營運系統，並儲放在木柵儲車大樓內。2. 龐巴迪將
10、申請使用一段軌道。 3. 該段軌道的現有控制設備將關閉(關閉電源)，並利用”切換裝置”切斷其控制功能。4. 該段軌道的新控制設備將啟動(開啟)電源。5. 內湖線的車輛(測試列車)將置於該測試線上。6. 在每晚測試結束後，內湖線車輛將返回木柵機廠內的指定地點或駛回內湖線，將新控制設備電源關閉，”切換裝置”設定至原有控制設備上，然後將現有控制設備電源開啟。7 .驗證測試將一併執行以確保現有木柵線控制設備仍正常運作。四、系統整合四階段(一) 前置作業階段 為配合後續系統整合階段工程，必須進行調查及計畫階段之作業。這些作業的目的是決定及記錄現有木柵線設備的現有界面，以及決定所有現在木柵線設備的最終處置
11、方式。本作業的主要工作是檢閱及分析目前所有的技術圖表及文件 ，及到現場進行調查及勘驗以確認其間之一致性。主要調查區域包括：1. 路徑號誌燈及月台門關閉/鎖死指示燈的界面。2. 設備室的配置與現有木柵車站設備，以便指定新機箱之位置。3. 與新傳輸網路系統和新通訊設備有界面之通訊裝置。4. 現有資料協定(包含 BSS, PPSS, FPSS 及界接SCADA 系統的ECS PLCs/DTUs 界面。5. 復捷主變電站設備室(以確認額外之設備空間)現有不斷電設備負載/容量以支援新機箱的需求。6. 木柵線車輛界面(參考木柵線驗證計畫)另為確認新號誌系之功能性本階段的最後一項作業是確認新號誌系統與現有號
12、誌系統並存之功能性，及驗證第一階段整合的方法。其首要工作是在木柵線測試軌道安裝新號誌設蔣建文內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例140備，並驗證所安裝之新設備不會與在木柵測試軌道上現有號誌設備之操作發生衝突。另使用一對內湖線雙節車組將用於本驗證階段，以確認兩種號誌系統可以並存。一台道旁設備模擬器，屬於實驗性而非日後實際之控制設備，將用來控制木柵線測試軌道。實際的控制設備(即區域 ATO，中央控制 ATS/SCADA)會在第二階段進行安裝及驗證。在成功驗證兩種號誌系統可在木柵線測試軌道並存後，BR13車站會先更新，以最終確定所有木柵線其他車站的確實更新/整合細節。(二) 第一階段系統整合1.
13、 範圍本階段系統整合計畫包含安裝及測試所有內湖線主里程碑7系統營運所需要的設備，包含由B2 車站到 B11 車站的路徑、內湖機廠的運作及30 對新的雙節車組。執行第一階段系統整合測試以驗證主里程碑7實質完工。安裝及測試木柵線車站及主線更新所需要的設備，且有助於第二階段中的全系統整合。BR1 及 B1車站主線 (即 導軌) 與車站設備，包含通風豎井，在本階段完工前應安裝測試 (即安裝驗證)完成。本計畫所定義的第一階段系統整合起始點為，內湖線沿線地點位置所需之新設備，以及更新木柵線車站所需的設備展開安裝作業。2. 先決條件/進場條件本階段工程開始前應先完成以下作業，即所有木柵線車站設備 (號誌及通
14、訊) 運抵現場並準備進行安裝. 完成以下詳細的更新及安裝程序： 車站月台門，包含車站門關閉及鎖死指示燈。 導軌轉轍器，包含路徑及轉轍位置號誌燈。 車站及道旁號誌設備號誌系統的各種設備界面(即導輪胎壓偵測裝置等)車站廣播 車站閉路電視 自動電話 直線電話 監督控制及資料取得系統設備)SCADA，包含界接至供電系統及環控系統的PLC/DTU) 點矩陣顯示系統(DMDS)車站及道旁通訊設備(包含車載通訊系統的道旁組件)3. 安裝及測試方法內湖線設備的安裝與驗證會與木柵線設備的安裝與安裝驗證 (PICO) 作業共同(即同時)進行。木柵線道旁設備的所有安裝及安裝驗證 (PICO) 作業會在系統停止營運時
15、段進行。各木柵線車站設備室內的大部分安裝作業可以在正常時段進行，唯有到車站不斷電設備及操作中設備的最終連接及端接作業需要在系統停止營運時段進行。在本階段系統整合期間，於正常營運時段由既有馬特拉系統控制及監視木柵號誌及通訊裝置，並在測試(系統停止營運)時段，可由新系統控制及監視。此外，須確保在同一時段內捷運技術半年刊第40期98年7月141只有一個號誌系統能控制這些設備。為有效使用測試時段，這些設備的控制及監視界面將由組特別的切換裝置 (SD) 所管理。這些切換裝置將由遠端命令控制”切換”動作，也在該裝上以手動控制方式進行”切換”。 每次測試完成後，所有設備會切換回由既有馬特拉系統控制與監視，並
16、經驗證測試以確保既有系統能控制及監視這些設備。4. 號誌系統內湖線在達到進場條件時，將展開內湖線號誌設備相關的安裝及測試作業。各車站的測試作業將於該車站供電安裝及測試作業完成後展開。為配合內湖線車輛的驗收測試，內湖線測試軌在本階段的初期就會裝設號誌設備，包含 一台道旁模擬器，尚非實際的控制設備 (即 區域 ATO、中央控制 ATS/SCADA)，會先用來控制內湖 測試軌道。實際的控制設備會在本階段的後期階段進行安裝及測試。木柵線：木柵線的新號誌系統必須界接以下現有木柵線設備 車站月台門關閉及鎖死指示燈界面電路導軌轉轍器 路徑號誌燈界面電路 車站月台門控制的切換裝置，包含關閉及鎖死指示燈的控制，
17、會安裝於現有月台門控制機箱 (PDCC) 內的新增面板上。導軌轉轍器控制的切換裝置，包含轉轍位置號誌燈控制，會安裝在號誌設備室內，現有轍控制機箱 (SCC) 內的新增面板上。路徑號誌燈控制的切換裝置 ，會裝在號誌設備室內現有道旁控制裝置 (WCU) 機箱內。導輪胎壓偵測裝置屬於監視設備，目前安裝在現有木柵 線的三個地點，以及在木柵機廠的發車測試區。新提供的導輪胎壓偵測裝置與現有裝置完全一樣。這些新設備不需要切換裝置。新的號誌系統可在車站設備室內藉由連接這些設備的終端點，讀取這些設備的資料。 車站設備室內連接新的道旁號誌系統設備至新號誌設備並不需要切換裝置，且不會影響現有木柵線系統的運作。所有號
18、誌切換裝置將由內湖機廠行控中心執行遠端控制。5. 通訊系統內湖線在達到進場條件時，將展開內湖線B11 至 B2 車站通訊系統設備相關的安裝與測試作業。各車站的測試作業將於該車站的供電系統安裝及測試作業後開始進行。直線通訊系統現有木柵線車站的對講機及緊急電話 (BLT)(即緊急跳脫站電話)會由切換裝置導向現有備或位於設備室內的新直線電話 (DLT) 切換裝置 (switching unit)。切換裝置將由內湖 機廠行控中心遠端控制。切換裝置會界接車站對講設備的車站設備端。自動電話系統現有木柵線自動(管理用)電話係連接至現有木柵機廠的數位式用戶交換機 (DPABX)。針對內湖延伸線，將新增四(4)
19、條新的 E&M 中繼線 (tie trunk)，讓所有目前接到木柵機廠的所有電話線也能連接到新的內湖機廠行控中心。現有木柵的數位式用戶交換機將加以修改(軟體)，因而在正常營運時段期間，這些電話可依現有配置進行連接，而在測試時段，這些電蔣建文內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例142話將接到新的內湖行控中心。車站閉路電視系統 Station CCTV System 現有木柵 線閉路電視系統使用個別的光纖通訊網路。目前各攝影機送往木柵行控中心的視訊信號將在各木柵線車站及木柵機廠的設備室分為兩路。一路視訊信號將會送到現有的閉路電視設備；另一路視訊信號將送往新的車站閉路電視控制器。此方式可讓現有閉
20、路電視系統繼續照常運作，而安裝在木柵線車站及木柵機廠的新閉路電視系統亦可同時進行測試。廣播系統 Public Address Systems現有木柵線廣播系統採用個別的光纖通訊網路。新的整合系統會運用現有的擴大器及揚聲器配置。由新內湖 機廠行控中心遠端控制的切換裝置將可改變聲音訊號路徑，從現有系統傳送到新的系統。切換裝置將界接到車站廣播設備的設備端。車上閉路電視系統 On-Train CCTV System車上閉路電視系統是全新的裝置。新的道旁設備及設備室的設備安裝時無須連接到任何現有設備，因此不需要切換裝置。與車上閉路電視系統相關的道旁設備必須在系統停止營運期間進行安裝及連接。與車站設備室相
21、關的設備可以在正常營運時段安裝，但只能在系統停止營運期間進行連接。點矩陣顯示系統 現有木柵線點矩陣顯示器路徑將經由切換裝置送至現有點矩陣顯示系統本地控制器，或是送至設備室內的新點矩陣顯示系統本地控制器。切換裝置將由內湖機廠行控中心遠端控制。切換裝置連接到點矩陣顯示系統本地 控制器的實際點矩陣顯示裝置端。傳輸網路系統木柵機廠行控中心的SCADA 系統(供配電之控制及監視，以及環控系統之電腦控制及監視系統)採用 PCM 傳輸網路，以傳送控制命令以及蒐集監視資料。現有的 PCM 傳輸網路將繼續使用到新的 TNS網路取代之為止。 新 TNS 節點將安裝於每個木柵 線車站的設備室中。 現有供電 (PS&
22、D) 系統控制與監測整合：使用與木柵PS&D設備有界面相接之現行DTU/PLCs。協議轉換器及切換裝置將連接現有的 PLC (DTU)、現有的控制設備、及 新 的TNS 節點。切換裝置將可切換控制和監視現有設備，從現有的控制設備切換到協議轉換器。協議轉換器將轉換 PLC 資料並傳送至車站的 TNS 節點，再由位於內湖機廠(行控中心)的設備接收及利用。現有環控系統ECS控制與監測整合：將替換與木柵ECS設備有界面相接之現行DTU/PLCs 車上通訊系統是全新的，有別於現有系統的獨立通訊系統。新的道旁及設備室設備安裝時無需連接現有設備，因此不需要切換裝置。與車上通訊系統相關的道旁設備必須在系統停止
23、營運期間進行安裝及連接。與車站設備室相關的設備可以在正常營運時段安裝，但只能在停止營運期間進行最後連接。6. 供電系統內湖線的供電系統將於第一階段整合測試前進行安裝及測試。本作業可在正常營運時段進行，且不影響現有木柵線運作。為配合內湖線車輛測試，在提供永久電源 (22kV) 前，將提供臨時供電供內湖測試軌道捷運技術半年刊第40期98年7月143使用。除了各木柵線車站設備的不斷電系統外，內湖線及木柵線供電系統在本階段不需要互相整合。於系統停止營運期間，新的木柵車站設備將連接到現有木柵車站的不斷電系統。此接路連接屬於永久連接，因預期現有木柵車站的不斷電系統具有足夠的負載容量以同時支援現有設備及新設
24、備的需求。 有關此論述需於整合調查與計畫階段進行驗證。內湖機廠相關設備的安裝及驗收測試將於正常時段進行，且不影響現有木柵線系統的運作及維護。(三) 第二階段系統整合1. 範圍本階段系統整合計畫包含：安裝及測試內湖及木柵線全系統整合所需的其餘設備(即第一階段未安裝及測試的設備)，包含 71對新的雙節車組車輛，BR2 尾軌修改的功能測試，內湖行控中心與木柵及內湖全線電力系統的功能測試，行車間距測試， 木柵-內湖全線相容性暨整合測試。2. 本階段系統整合後的系統運作應如下：木柵及內湖全線(BR13 至 B11 、內湖機廠及木柵機廠) 新內湖線車輛由新號誌系統操作，完全由新內湖機廠行控中心進行控制。檢
25、驗包含木柵與內湖整體路線之SCADA (PS&D控制與監測及ECS控制與監測)設備可於內湖行控中心監測，現有木柵線車輛將暫不做營運使用。3. 安裝及測試方法木柵線營運時仍使用原有系統控制及監視木柵線號誌及通訊設備，在測試期間則改由新系統控制和監視，並將由第一階段安裝的切換裝置完成此切換動作。各測試期完成後，所有設備將切換回由現有系統控制及監視的狀態，並將進行驗證測試以確保現有系統能控制及監視這些設備。測試將於系統停止營運期間執行。4. 號誌系統大部份號誌系統設備預期在第一階段系統整合時已安裝及測試完成。在本階段中，剩下的木柵及內湖線 BR1 與B1 車站的號誌系統設備將作安裝及測試。5. 通訊
26、系統大部份通訊系統設備預期在第一階段系統整合時已安裝及測試完成。在本階段中，剩下的木柵及內湖線 BR1 與B1 車站的通訊系統設備將安裝及測試。木柵線車站未於第一階段進行之所有安裝與測試，將於本階段進行，包含中運量運輸系統(木柵內湖)與高運量運輸系統之間的通訊系統連結。6. 供電系統22KV 配電 系統利用分別安裝於湖捷主變電站與復捷主變電站的備援電纜及4 個中壓斷路器，進行內湖線 22kV 配電系統與現有木柵線 22kV 配電系統的整合。斷路器在正常營運時段將設為開路位置，而在整合測試期間設為閉路位置。導電軌Power Rails內湖線新導電軌的安裝將連接現有木柵線導電軌的終端。兩線導電軌的
27、終端間將裝設一蔣建文內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例144個絕源間隙，及間隙斷路器的接線。間隙斷路器在正常營運時段時設定為開路位置，而在整合測試期間在閉路位置。內湖線及木柵線的負極導電軌將以電纜連接。緊急跳脫(緊急供電跳脫)區域整合 現有在 BR2 車站的緊急跳脫(緊急供電跳脫)區域控制按鈕，負責移除木柵及內湖線界面區電流，且須與新的內湖線緊急跳脫(緊急供電跳脫)區域控制按鈕連鎖，如此能確保BR2制動的緊急跳脫(緊急供電跳脫)能移除(木柵及內湖線界面區域)木柵線導電軌供電以及內湖 線導電軌供電，而BR1(內湖)的緊急跳脫(緊急供電跳脫)能移除內湖線導電軌供電及相連的木柵線導電軌供電。供
28、電區配置將符合全系統整合運作的要求。(四) 第三階段系統整合1. 範圍本階段系統整合計畫包含:安裝及測試木柵行控中心相關設備。 更新及測試木柵線車輛 (51 對雙節車組)移除現有木柵線相關號誌設備 2. 本系統整合階段驗收測試完成後系統運作應如下： 木柵及內湖全線(BR13 到 B11內湖 機廠及木柵機廠) 新內湖線車輛及更新的木柵線車輛以新號誌系統操作，由新內湖機廠行控中心或由備援木柵機廠行控中心控制。檢驗包含木柵與內湖整體路線之SCADA(PS&D控制與監測及ECS控制與監測)設備可於木柵行控中心監測控制。木柵機廠與內湖機廠都可以使用，包含所有庫房、列車清洗、及維護設施。現有木柵線號誌設備
29、之移除、包裝、及運送到業主指定的儲放地點。3. 安裝及測試方法所有新的木柵行控中心設備可於正常時段安裝及接線，且不會影響系統營運。木柵備援行控中心的驗收測試將於系統停止營運期間進行。 行控中心、主線及車站所有木柵線及內湖線的控制系統界面都經由新的TNS傳輸。木柵備援行控中心不能與內湖行控中心同時操作。因此測試木柵備援行控中心之前，內湖行控中心系統必須 停止營運。於測試完畢後，木柵備援行控中心將停止，轉由內湖行控中心將重新啟動。列車(木柵線 51 對雙節車組)木柵線更新的51 對雙節車組的所有相關驗收作業將於木柵測試軌上進行。 驗收測試時測試軌道將由本地(位於木柵機廠)控制。第三階段整體系統測試
30、包含驗證已更新的木柵線車輛，期以操作於內湖全線上，此驗證作業包括已更新的號誌及通訊系統(即車上閉路電視、廣播及乘客緊急對講機)與新的道旁/中控制系統之間的互動。移除及儲放現有木柵線號誌設備現有木柵線號誌設備將被移除、包裝、並運送到業主指定的儲存地點。主線(即 BR13 到 BR2車站)道旁設備必須在系統停止營運時段進行移除。 機廠道旁設備的移除可在正常營運時間進行。捷運技術半年刊第40期98年7月145大部份車站設備室的設備的移除可在正常營運時間進行，且不影響正常營運。然而，如設備包括第二階段整合時的切換裝置，其最後接線將於系統停止營運時段進行。以下現有木柵線號誌道旁設備(即安裝於導軌上或附近
31、的設備)將移除、包裝，並運送到庫房(包含木柵機廠)：負極偵測器/機箱 TLA/機箱 導軌標記導輪胎壓偵測裝置(註：在現有位置提供新裝置)行駛輪胎壓偵測裝置 路徑號誌燈及轉轍號誌燈(註：在現有地點提供新裝置)月台門關閉及鎖死指示燈(註：在現有地點提供新裝置)以下現有木柵線車站設備室號誌設備將移除、包裝及運送到儲存地點(包含木柵機廠)：道旁控制裝置停靠站控制設備胎壓偵測裝置 號誌資料傳輸裝置(注意：這些DTUs為提供數位輸入與輸出訊號至/自現行訊號系統與裝置之設備，這些設備與車站門、開關位置狀態等訊號系統有界面相連)以下現有木柵線行控中心號誌設備將移除、包裝及運送到儲存地點(包含木柵機廠)行控中心主控台導軌系統顯示/模擬面板測試軌操作台印表機/架前端處理器雙主機電腦五、結語經由更新計劃各階段之執行成果，目前業已完成3階段之內湖線與木柵線新舊系統之整合作業，同時亦進入測試階段，初步顯示系統各項功能亦陸續建立中，廠商更新計劃已證明其可行性，希望不久之未來可順利完成整體系統之整合及相容，達到木柵內湖全線一車到底之目標，亦可為未來其它捷運系統進行系統更新之參考。蔣建文內湖線與木柵線新舊系統整合計劃及過程案例146圖一 木柵備援行控中心施工前照片 圖二 木柵備援行控中心控制台施工 圖三 木柵電聯車更新之DMD設備 完成後照片 圖四 木柵電聯車行車監控更新測試設備 圖五木柵電聯車更新之對講機設備
