客運專線車站信號平面圖設計方法概述

張敏慧

（中鐵第四勘察設計集團有限公司，武漢 430063）

1 客運專線運營的特殊要求

客運專線高速度高密度的運行對線路、橋梁、隧道以及各型控制系統(tǒng)都提出了更多更高的要求。

客運專線列車控制系統(tǒng)一般采用CTCS-2級或CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)，列車運行不再采用傳統(tǒng)的地面信號機作為行車憑證，轉而采用車載ATP的指示作為行車憑證。區(qū)間線路不設置地面信號機，車站內列車信號機常態(tài)為滅燈[1]。列控系統(tǒng)為保證列車在站內可靠安全停車，留出了安全防護距離，甚至過走防護距離，地面通過應答器作為絕對停車的觸發(fā)點，這些對站內信號機的設置均提出不同以往的要求[2,3]。

客運專線的線路、橋梁等基礎設施工藝要求均比既有線工藝要求更高，路基、橋面等一旦成型不允許開挖，尤其速度等級達到350 km/h的線路一般采用無砟軌道，其路基路面等要求更為嚴格?？瓦\專線一般采用無縫鋼軌以提高旅客乘坐舒適度，相應站內絕緣節(jié)采用膠接絕緣，軌縫膠接位置與軌道的強度等有關。這些條件將會制約信號電纜敷設的自由度、軌道電路的設置，給信號平面設計帶來一定的影響。

此外，客運專線維護維修采用垂直天窗方式，在每晚12：00～4：00的維修時間段內將會與接觸網檢修、工務檢修、電務檢修等車輛上線進行維修作業(yè)，目前該類車輛均尚未配置有車載ATP設備，因此在信號平面乃至信號設計方案中，需要充分考慮該類列車的維修作業(yè)需求。

2 信號平面圖設計方法

客運專線一般中間站多為4～7股的站形，如圖1，2所示。

其站場正線配軌長度一般考慮至少50 m，站臺長度450 m，股道有效長（警沖標至警沖標）不小于650 m。

2.1 進出站信號機設置原則

進出站信號機一方面是未裝配ATP列車在站內的行車憑證，另一方面也是ATP列控系統(tǒng)控制列車停車的位置。

進站信號機采用與既有線一致的機構，考慮設置在車站最外方道岔外方，并充分考慮站場專業(yè)在道岔外方的配軌長度。一般來講站場最外方道岔外方配軌100 m，因此進站信號機設于圖1、2中1#，2#道岔外方100 m處，為便于線纜過軌，進站信號機考慮上下行線并置。

在能滿足高柱信號機安全防護距離的情況下，進站信號機考慮設置為高柱，但客運專線較常采用的AT供電方式其接觸網桿塔距離鄰近線路中心的位置為3 m，高柱信號機如需避開其AF線、PW線，則需要電氣化專業(yè)在進站信號機附近對導線進行抬高或外架等特殊方式處理，給施工及維護帶來不便，甚至部分地段在采取措施的情況下仍無法滿足安全防護距離的要求。根據目前開通的一些客運專線情況來看，由于正常情況下該信號機為滅燈狀況，僅作為分區(qū)的間隔指示，在機務部門認可的前提下，進站信號機大都采用了七燈位矮型機構。

出站信號機采用不帶表示器的HLB三燈位矮型機構[4]，設置在接車進路終端處的股道上，對于全部動車運行的線路，除了考慮在岔后警沖標外5 m（主要考慮動車組的第一輪對距離車前端較既有機車更長，大約為5 m）外，還需要考慮列車的過走防護距離50 m[2]。從圖1、2中看，各股道出站信號機考慮設置在5#，7#，6#，8#或9#，11#，13#，15#，6#，8#，10#，12#岔后警沖標后50 m處。這里需要關注的情況為圖1中3 G和圖2中5 G下行出站信號機，該信號機實際處于道岔的岔前，比照過走防護區(qū)段50 m的考慮規(guī)則，該處出站信號機應該設置岔前（圖1的10#，圖2的14#道岔岔前)軌縫前50 m處。

此外，為便于控制電纜過軌管道的統(tǒng)一設置，各股道出站信號機盡量考慮并置或分組并置，采用并置方案時，需檢查軌道相關的限制條件是否滿足。

（1）滿足動車組可完全停在站臺區(qū)域。

動車組停車位置與出站信號機位置和ATP控車方案有關。

如果股道僅考慮單方向接車，動車停車位置情況如圖3所示。

其中a為出站信號機距離警沖標的位置，該距離應大于等于過走防護距離50 m；b為列控系統(tǒng)站內的安全防護距離60 m；c為列車長度（目前兩節(jié)重聯列車最長車型為428 m），d為站臺長度，一般客專線路為450 m；e為站臺端距離岔后警沖標的位置。這時出站信號機設置位置需滿足：

在站臺位于股道中央時，上式可表達為：

如果股道需要考慮雙方向接車，且要求正、反向動車停車位置相同（例如為滿足旅客指示牌或安全門的要求），則動車組停車位置情況如圖4所示。

這時要求：

即 a≤（L股道有效長-548）/2 ……式（2）（2）軌道電路分支長度滿足要求。

2.2 調車信號機設置原則

客運專線區(qū)間不設信號機僅設置信號標志牌，車站內進、出站列車信號機則常態(tài)滅燈，動車司機沿路不再望到信號顯示。而站內調車信號機常態(tài)顯示藍燈，動車司機駕駛時會看到該信號機的顯示，對司機的望及駕駛思路會產生一定的干擾，因此客運專線線路上車站客運專線線路正線區(qū)段盡量不設調車信號。

此外，由于客運專線車站內平時幾乎沒有調車作業(yè)，應盡量少設調車信號機的設置，但考慮到維修天窗時間內接觸網維修車輛對供網系統(tǒng)檢修作業(yè)的便利性，在車站內能完成多股道間轉線作業(yè)處考慮設置個別調車作業(yè)，例如圖2中3#，5#道岔岔前處（但該處位于正線，因此可根據相關運營部門意見考慮是否設置該調車信號）。岔前的進站信號機處一般可完成站內各股道的專線作業(yè)，但如果設置進站內方的調車信號機，為保證軌道電路反應時間要求，需將進站信號機外移、從而加長站區(qū)長度，不利充分發(fā)揮區(qū)間運行效率，因此客運專線車站一般不考慮設置進站內方的調車信號機，采用越站調車的方式進行轉線作業(yè)。車站維修工區(qū)、存車線等位置，例如圖1中的10#，12#，14#道岔處，則可根據常規(guī)鐵路的調車信號機布置原則進行調車信號機的設置；此外調車信號機的設置需兼顧集中過軌要求、軌道電路設計長度、絕緣節(jié)設置原則等要求。

2.3 軌道電路設置原則

由于移頻軌道電路在發(fā)碼控制方面具備很強的靈活性，客運專線車站（除特殊大站外）一般考慮全站采用移頻軌道電路。

移頻軌道電路設置需要考慮的邊界條件包括站內最小軌道區(qū)段長度的定義、載頻的配置、道岔區(qū)段的道岔布局、不同道岔布局下分支長度、股道上出站信號機設置位置、軌道專業(yè)對短軌布置的要求等。

站內正線移頻軌道電路設計長度一般不小于按照最高速度運行2.5 s和20 m的余量要求[1]；道岔區(qū)段ZPW-2000A軌道電路長度應小于400 m，特殊情況不應大于600 m。每個道岔區(qū)段不宜超過2個道岔。當區(qū)段只有1個道岔時，無受電分支長度不應大于160 m。當區(qū)段有2個道岔時每個無受電分支長度分別不應大于80 m和160 m[5]。考慮為避免鄰線干擾問題，站內無岔、股道區(qū)段ZPW-2000A軌道電路區(qū)段長度不大于650 m。軌道電路長度示意如圖5所示。

客運專線基本考慮采用膠結絕緣方式進行鋼軌絕緣處理，因此軌道電路絕緣節(jié)的設置位置需要考慮軌道專業(yè)配軌、膠結絕緣節(jié)的具體制作方案。目前膠結絕緣的制作方式分為廠制膠結絕緣接頭現場焊接、現場制作膠結絕緣兩種方式。由于廠制膠結絕緣接頭在焊軌溫度、環(huán)境潔凈度、日后維護更換等方面均占有優(yōu)勢，推薦工程中優(yōu)先采用該方式。根據軌道專業(yè)相關規(guī)范，正線軌道區(qū)段配軌長度不小于12.5 m，如果是一個廠制絕緣接頭則其膠結絕緣位置距離道岔尖軌前端或岔根后端軌縫至少6.25 m，信號平面圖設計中絕緣節(jié)位置不應像以往鐵路中在道岔前后軌縫處設置，而是一般考慮在距離軌縫6.25 m的整數倍處設置，如圖6所示。特殊困難地段，也可考慮在岔前和岔后軌縫處進行現場膠接絕緣。

考慮絕緣破損防護、列控系統(tǒng)對地面載頻布設的需求，全站采用一體化軌道電路時，移頻軌道電路載頻配置按如下原則進行：上行線側采用上行線頻率、下行線側采用下行線頻率，正線絕緣節(jié)兩側采用不同載頻；正線移頻軌道電路的頻率與區(qū)間移頻軌道電路統(tǒng)籌排列；客運專線軌道電路頻率信息由應答器向車載設備發(fā)送，因此軌道電路不發(fā)送轉頻信息，站內軌道電路頻標設置可較靈活。站內軌道電路載頻布置示意如圖7所示。其中3G雖然長度不足650 m，但為了絕緣節(jié)兩側軌道電路頻率錯開，股道區(qū)段增加了分割點。

某些工程受投資等各種因素所限，在站內采用25 Hz軌道電路，軌道電路的長度則不受上述軌道電路反應時間和一體化軌道電路分支長度的限制，但需滿足25 Hz軌道受電分支長度要求，在電碼化頻率選擇、切頻時機等方面需要根據列車開行的上、下行線方案做好統(tǒng)籌考慮。

需要關注的問題是，在客運專線列控方式下，由于列車在接受到UU（或UUS）信息時，其目標停車點為下一架列車信號機，例如圖8中（某大型車站局部，由于咽喉區(qū)較長，設置了總出站和接車進路信號機），當排列了X-XL1的列車進路，列車在X的接近區(qū)段收到UU或UUS時，列車以XL1為停車點運行，直到列車制動到零或重新收到有效低頻碼后，按照新的運行許可重新計算制動模式曲線運行。如果XL1接近區(qū)段無碼，或者有碼的距離較短，當XL1處于開放狀態(tài)時，由于列車無法盡早獲得有效低頻碼，導致列車無謂的制動，而在獲得低頻碼后又重新緩解加速。為避免列車無謂制動，信號機接近區(qū)段（特別需要關注的側向接近區(qū)段）有碼范圍必須是進路上列車最高運行速度制動到零時的常用制動距離+安全防護距離。在軌道電路制式選擇方面，需要綜合考慮系統(tǒng)的可實施性、可控性，綜合對比技術經濟效益，合理選擇采用一體化軌道電路的范圍。例如圖8所示，該車站場規(guī)模大，由于工程投資限制，其非正線、股道區(qū)域往往采用25 Hz軌道電路方案。根據上述原因XL1，XL3，SZ1，SZ3的接近區(qū)段需要考慮有碼，因此可根據這些信號機接近區(qū)段一定距離范圍內（包括1DG，3DG，AG，BG等）有碼的要求，綜合考慮軌道電路長度要求、發(fā)碼控制方案、電碼化及一體化軌道電路的投資差異等因素，合理選擇這些區(qū)域內軌道電路制式。

2.4 站內應答器設置原則

根據目前鐵路的相關標準[2,6,11]，進站信號機處一般設置有由一個有源、兩個無源應答器組成的進站應答器組，其中有源應答器距離信號機最近，為30 m，組內應答器間距為5 m；到發(fā)線及有圖定轉線作業(yè)的正線（一般指設置有站臺的大型始發(fā)終到站的正線，或有聯絡線銜接的車站正線）出站信號機處設置有由一個有源、一個無源應答器組成的出站應答器組，其中有源應答器距離信號機最近，全部開行動車組的車站中該應答器組距離出站信號機距離為30 m（正線）或20 m（到發(fā)線），其他未考慮有過走防護距離的車站中該應答器組距離出站信號機距離為65 m，組內應答器間距為5 m；全部開行動車組的無轉線作業(yè)的出站信號機處設有兩個無源應答器組組成的定位應答器組，距離出站信號機距離分別為30、35 m；股道中間設置有一個定位應答器（股道有分割時，考慮設置在分割點外方20 m或30 m）。

站內有大號碼道岔時，需要考慮在區(qū)間適當位置設置有大號碼道岔應答器組。

2.5 平面圖上其他表述的內容

2.5.1 站臺端位置

在信號平面布置圖上標注處站臺端距離站中心的位置，這樣可以直觀地反映出出站信號機距離站臺端的位置，有助于判斷出出站應答器設置位置是否充足、列車是否能全部停入站臺，并在有極端不滿足情況下，采取特殊的列控方式予以彌補。

2.5.2 取消股道有效長表格

傳統(tǒng)信號平面圖中繪制有各股道有效長的表格，用于反映各股道是否能停留超長貨物列車，股道有效長考慮從信號機至警沖標的位置?？瓦\專線運行的均為動車組，車組長度為固定8輛編組或16輛編組的動車，不存在超長貨物列車在股道停不下車的情況。此外，站場專業(yè)的設計規(guī)范中將股道有效長定義為岔后警沖標間的距離[4]，與信號平面表格中的定義不盡相同；且由于目前各股道出站信號機設置位置考慮并列，因此部分股道如果采用信號傳統(tǒng)的計算方法，會給相關部門帶來疑惑。鑒于這些存在問題，目前客運專線信號平面圖中不再出現股道有效長表格。

2.5.3 道岔采用的轉轍機類型、牽引點等

為使信號后續(xù)設計更順利開展，客運專線信號平面圖上除標注道岔的轍叉號外，還應標注出道岔的專線號、配套轉轍機類型、牽引點個數以及密貼檢查器的設置情況。

2.5.4 進站口坡度情況

客運專線由于允許列車開行的速度高，其進站口換算坡度的計算方法與常規(guī)按三顯示、四顯示方式運行的普速鐵路也有不同[7]。目前通常的做法是在列車最高運行速度制動到零的緊急制動距離（例如按照最高運行速度350 km/h制動到零的緊急制動距離6 500 m，按照最高運行速度250 km/h制動到零的緊急制動距離3 200 m）[8,9]內連續(xù)計算是否存在有大于千分之六的換算坡度，如果存在，則在進站口進行標注，以便進行下坡道延續(xù)進路的設置。

2.6 無配線車站信號機、軌道電路及應答器的設置

對于目前城際鐵路上無配線線路所[10]，根據行車計算結果考慮設置進、出站信號機，并考慮距離站臺端100～300 m；反向進出站信號機考慮與正向出、進站信號機并置；由于臨時限速按照區(qū)間臨時限速設置方案實施，進出站信號機處的應答器均考慮無源應答器組；進站口不用考慮換算坡度。

3 信號平面設計對相關專業(yè)的要求

由于采用了列控系統(tǒng)，軌道采用膠接絕緣，信號需要和站前專業(yè)就股道有效長、站臺布置位置、絕緣節(jié)設置位置進行溝通，并提請站前專業(yè)在道岔設置、站場方案等方面充分考慮信號設備安裝位置，列控系統(tǒng)的特別要求。

[1]鐵運[2008]19號 關于客運專線信號系統(tǒng)若干問題的指導意見[S].

[2]鐵集成[2007]124號 客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)車載和地面設備配置及運用技術原則(暫行)[S].

[3]鐵科技[2009]34號 CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術方案V1.0 [S].

[4]鐵建設[2009]209號 高速鐵路設計規(guī)范（試行）[S].

[5] TB/T 3206-2008 ZPW-2000軌道電路技術條件[S].

[6]科技運[2009]21號 CTCS-3級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）[S].

[7] TB 10007-2006 鐵路信號設計規(guī)范[S].

[8]鐵科技[2008]222號 鐵路客運專線技術管理辦法(試行)（200～250 km/h部分）[S].

[9]鐵科技[2009]212號 鐵路客運專線技術管理辦法(試行)（300～350 km/h部分）[S].

[10]運基信號[2009]716號 無配線車站信號系統(tǒng)技術方案[S].

[11]科技運[2008]143號 CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V1.0）[S].