客運(yùn)專線信號專業(yè)接口設(shè)計(jì)需關(guān)注的問題

張敏慧

客運(yùn)專線是采用列控系統(tǒng)進(jìn)行控車，以車載顯示作為行車憑證，全部由動車組運(yùn)行的線路，不再設(shè)置地面信號機(jī)。由于列車運(yùn)行速度高，對路、橋、隧、軌道等的要求也高。隨著站前施工工藝的提升，施工完畢后不再允許有開挖和破壞，因此在整個工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，要結(jié)合站前、站后的專業(yè)，統(tǒng)籌考慮列控系統(tǒng)的安全保護(hù)距離，以及不同行車模式對行車和相關(guān)專業(yè)的影響，加強(qiáng)各專業(yè)間的溝通，做好全專業(yè)的設(shè)計(jì)方案及施工預(yù)留預(yù)埋工作，從而完善客運(yùn)專線的專業(yè)間接口。

1 股道有效長度和站臺長度

高速鐵路站場部分有關(guān)規(guī)定定義了車站股道有效長 (股道兩側(cè)警沖標(biāo)之間)為650 m，站臺長度一般為450 m。鐵集成 ［2007］124號(《客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運(yùn)用技術(shù)原則》)中，對全部開行動車組線路的出站信號機(jī)設(shè)置位置進(jìn)行了規(guī)定，即距離警沖標(biāo)55 m(其中含過走防護(hù)距離50m)。根據(jù)CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案的有關(guān)規(guī)定，站內(nèi)安全防護(hù)距離不超過60 m。此外根據(jù)科技運(yùn) ［2008］144號文《CTCS-3級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》，股道出站信號機(jī)外方20～30 m處，設(shè)置含絕對停車報(bào)文的應(yīng)答器組。

站臺設(shè)置時需要考慮出站應(yīng)答器組不應(yīng)侵入站臺區(qū)域、列車停車位置距離出站信號機(jī)大于站內(nèi)停車安全防護(hù)距離、列車停站時不應(yīng)有車廂停在站臺區(qū)外等因素。在股道有效長僅為650 m時，除要考慮站臺居中設(shè)置外，在采用ATP控車進(jìn)站停車;忽略ATP測速、測距誤差的情況下，還要考慮列車車頭距出站信號機(jī)距離，及車尾距另一頭站臺的距離，列車進(jìn)入站臺停車的情況如圖1所示。

圖1 ATP控車時站臺停車位置示意圖

由于股道上存在雙向接車的可能，在股道有效長剛好為650 m的情況下，站場專業(yè)設(shè)置站臺時必須考慮居中設(shè)置，否則某一方向停車時車尾會停到股道外方。另外由于一般車站各站臺里程統(tǒng)一，站場布局必須注意上下咽喉的對稱布置，否則會造成某些股道雖然有效長為650 m，但由于這部分股道中心和站臺中心不一致，從而造成列車停車冒出站臺。

在部分站場股道長度或站臺設(shè)置無法滿足列車停入站臺時，則應(yīng)根據(jù)特殊站場的設(shè)置情況，酌情采取特殊的列控方案，包括設(shè)置安全保護(hù)區(qū)段、特殊數(shù)據(jù)限速、虛擬防護(hù)點(diǎn)數(shù)據(jù)等。

2 動車段、所內(nèi)股道長度的考慮

目前動車段、所接發(fā)車進(jìn)路一般采用CTCS-2級列控系統(tǒng)，段、所內(nèi)一般采用調(diào)車方式運(yùn)行。動車段存車線股道有效長度需要結(jié)合列控的安全防護(hù)距離、動車存車要求，及段、所內(nèi)道口、道路設(shè)置情況等綜合考慮。接車方面CTCS-2級列控系統(tǒng)站內(nèi)停車安全防護(hù)距離60 m，警沖標(biāo)至信號機(jī)距離5 m，測速、測距誤差及列車司機(jī)停車裕量15 m，發(fā)車方面警沖標(biāo)至信號機(jī)距離5 m，按一列動車長度430 m計(jì)算，則停留一列車時列控要求的最小股道長度為515 m。

圖2 動車段、所內(nèi)存車線股道長度示意圖

圖2中如果道路處于圖中所示區(qū)域，動車停車處均為直線段，則515 m股道有效長可滿足要求，否則股道有效長還需要考慮增加道路和曲線段的長度。現(xiàn)在有些段、所內(nèi)要求部分停車股道能停留2列8輛編組列車，在列控控車進(jìn)段方式下，股道有效長需要有2個60 m+15 m的考慮，故最小股道長度達(dá)590 m。

3 信號設(shè)備安裝限界對相關(guān)專業(yè)的影響

3.1 轉(zhuǎn)轍設(shè)備安裝要求

客運(yùn)專線有部分道岔設(shè)于橋梁上、隧道內(nèi)，部分車站更是有半個咽喉乃至全咽喉設(shè)置在橋上，給信號室外設(shè)備的安裝帶來較多困難，其中需要特別關(guān)注的是橋隧內(nèi)轉(zhuǎn)轍設(shè)備的安裝尺寸。結(jié)合道岔配套轉(zhuǎn)轍設(shè)備的具體尺寸 (S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)外緣距離線路中心約2600 mm，ZYJ7轉(zhuǎn)轍機(jī)外緣距離線路中心約2850 m)，考慮保護(hù)管套筒的可摘取位置，計(jì)算道岔各牽引點(diǎn)上信號轉(zhuǎn)轍設(shè)備的具體安全限界尺寸，向橋梁、隧道專業(yè)提出具體的設(shè)備安裝尺寸要求，在部分地段甚至需要相關(guān)橋隧專業(yè)重新進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)。

3.2 信號設(shè)備安裝對站場布局的影響

復(fù)雜站場中轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝位置甚至影響站場道岔的布置 (以S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)為例)。

1．單渡線道岔心軌的第2牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)于道岔側(cè)股一側(cè)的最小線間距不應(yīng)小于5.36 m。見圖3。

即L2處垂距 (tg1/18×27.071) +轉(zhuǎn)轍機(jī)橫向?qū)挾?鄰線軌枕半長=線間距1.504+2.553+1.300=5.357≈5.36m。

2．當(dāng)平行3條線的間距為5 m時，兩平行渡線錯位的最小距離不應(yīng)小于9.55 m，即中間一條平行線上的兩相鄰道岔間插入鋼軌長度，不應(yīng)小于25.008 m，且第2牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)于道岔直股一側(cè)，示意圖見圖4。

3．平行線同一里程上有2組道岔且需要在線路同一側(cè)安裝轉(zhuǎn)轍機(jī)的，該2組道岔岔尖需錯開0.3 m。

4 接觸網(wǎng)分相區(qū)的設(shè)置位置

4.1 出站列控模式對分相區(qū)設(shè)置的影響

采用CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)時，在不同控車模式下對列車的運(yùn)行速度會有不同的限制。例如采用引導(dǎo)模式，車載設(shè)備應(yīng)按照固定限速40 km/h監(jiān)控列車運(yùn)行;出站信號機(jī)處，在出站應(yīng)答器缺失的情況下，列車轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式控車，車載設(shè)備按照固定限速50 km/h監(jiān)控列車運(yùn)行。為此接觸網(wǎng)分相區(qū)的設(shè)置位置應(yīng)使列車在車站停車啟動后，按照不同模式運(yùn)行時均能順利駛過無電區(qū)。

從目前各線設(shè)計(jì)情況看，分相區(qū)的設(shè)置位置均位于進(jìn)站口外方不遠(yuǎn)處，從車站啟動的列車可受電獲取動能的距離并不很長，如果這個距離內(nèi)還存在有一定的長大上坡，則很有可能在部分監(jiān)控模式或引導(dǎo)模式下，發(fā)車的動車組無法獲得足夠的動能闖過分相區(qū)。因此，從系統(tǒng)的角度看，接觸網(wǎng)分相區(qū)設(shè)置需要進(jìn)行列車運(yùn)行模擬計(jì)算、供電計(jì)算、地形地貌的選擇等，盡量兼顧各種不同行車模式下對分相區(qū)位置的要求。在極端條件下無法滿足各型控車模式要求時，至少應(yīng)滿足列車常用控車模式的控車需求，并在系統(tǒng)使用中重點(diǎn)說明特殊地點(diǎn)的特殊使用方式，與運(yùn)營管理部門共同制定列車運(yùn)行模式要求、故障情況的應(yīng)對策略。

4.2 行車布點(diǎn)與分相區(qū)位置的關(guān)系

區(qū)間信號點(diǎn)的布置與分相區(qū)位置也密切相關(guān)。由于在分相區(qū)中列車無法取電行車，需要考慮列車停車后能重新啟動，即需要考慮分相區(qū)末端距離信號點(diǎn)的位置。由于列車可能在區(qū)間停車，還需要考慮信號點(diǎn)距離分相區(qū)始端有足夠距離，以保證列車停車后重啟能有足夠動能闖過分相區(qū)。

分相區(qū)末端距離信號點(diǎn)的距離要考慮的因素包括:列控系統(tǒng)在區(qū)間110 m的安全防護(hù)距離、列車停車誤差 (約10～15 m)、列車車頭距離后弓距離 (Ⅰ型車最長約397 m);信號點(diǎn)距離分相始端距離，則應(yīng)根據(jù)動車組加速性能、線路的坡度和其他狀況，計(jì)算列車能闖過分相的受電長度，同時扣除110 m的安全防護(hù)距離。

5 行車布點(diǎn)

區(qū)間行車布點(diǎn)除需要按照CTCS-3級列車最高運(yùn)行速度下的列車制動距離、追蹤間隔、可用碼位等常規(guī)限制條件進(jìn)行布點(diǎn)外，還需要考慮布點(diǎn)和接觸網(wǎng)桿塔的盡量統(tǒng)一 (以利于停車標(biāo)的安裝)、列控系統(tǒng)對軌道電路最小長度的要求、離去區(qū)段的最小長度 (以保證非全進(jìn)路發(fā)碼等情況下列車無謂的制動)、不同路質(zhì)地段軌道電路極限長度、分區(qū)點(diǎn)距離分相區(qū)的距離要求等諸多因素。行車布點(diǎn)后，信號系統(tǒng)還將根據(jù)最后布點(diǎn)結(jié)果，對無法滿足限制條件的特殊問題加以分析研究，制定應(yīng)對策略，包括咽喉區(qū)補(bǔ)碼、特殊發(fā)碼方式等。

6 電纜溝槽、孔洞設(shè)計(jì)

由于高速列車運(yùn)行對站前工程施工工藝提出更高的要求，線路、橋梁、隧道等工程一旦形成就不允許開挖，因此需要在站前工程施工期間，向線、橋、地、隧等專業(yè)提交電纜槽及過軌要求，為信號預(yù)留出控制纜線的通道，包括沿線路方向的槽道、電纜過軌通道、槽道引入線路旁的設(shè)備控制室。

1．區(qū)間。為避免電纜在信號點(diǎn)處頻繁過軌，高速鐵路一般考慮分上、下行線，分別敷設(shè)控制電纜的方案。因此考慮在區(qū)間線路兩側(cè)預(yù)留適合尺寸的電纜槽道，并可考慮與通信槽道合用，但要避免與強(qiáng)電電纜槽道合用。

在不同路質(zhì)地段 (包括橋隧、橋路、隧路)銜接處，要考慮不同高度和距線路不同水平距離的電纜槽道貫通，進(jìn)行電纜槽過渡段的設(shè)計(jì)，以保證電纜在槽道內(nèi)合適的轉(zhuǎn)彎半徑。

應(yīng)在區(qū)間中繼站里程附近設(shè)計(jì)電纜過軌通道，以便上、下行電纜集中引入控制室。從目前的客專建設(shè)經(jīng)驗(yàn)看，由于站前、站后工程工期銜接、征地拆遷工作困難較多等問題，預(yù)計(jì)的中繼站里程位置可能發(fā)生變化，因此可考慮在預(yù)定的中繼站里程附近間隔一定距離 (300～500m)，設(shè)置一定數(shù)量的過軌鋼管，滿足信號控制電纜過軌要求。

2．站內(nèi)。站內(nèi)信號設(shè)備較多，控制電纜數(shù)量較大、電纜過軌情況很多;其他站后專業(yè)在站場范圍內(nèi)均需過軌，應(yīng)統(tǒng)籌好相關(guān)專業(yè)電纜槽及過軌管線，以及水溝等其他設(shè)備管線的相互關(guān)系;站臺區(qū)域信號電纜要引入控制室，該處屬于旅客活動區(qū)域，其范圍內(nèi)的溝槽管線尤其需要認(rèn)真研究，既要滿足工程實(shí)施的需要、旅客上下車活動需要，還要考慮日后的維護(hù)維修需要。

信號及其他站后專業(yè)，需要根據(jù)受控設(shè)備狀況向匯總專業(yè) (一般為站場專業(yè))提交各自的電纜槽道走向、尺寸、手孔要求，過軌里程及過軌鋼管數(shù)量、直徑、管壁厚度及內(nèi)部附屬物要求，由匯總專業(yè)統(tǒng)籌考慮各專業(yè)電纜通道。信號專業(yè)本身則需根據(jù)電纜數(shù)量估算具體的電纜槽尺寸，避免過大或過小;根據(jù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)轍設(shè)備、軌道電路的布設(shè)，綜合考慮過軌位置及過軌電纜數(shù)量，使電纜走行徑路盡量順暢，其中需考慮避免與信號機(jī)、箱盒等設(shè)備位置重疊，以造成設(shè)備安裝位置不足。

站臺區(qū)域集中各專業(yè)入室電纜，最好考慮綜合纜線大通道，以便維修人員進(jìn)入，同時也為控制電纜引入室內(nèi)提供便利條件;設(shè)置大通道條件不具備時仍考慮采用電纜槽方式，但需在電纜槽上間隔一定距離設(shè)置可開啟站臺蓋板，且電纜槽內(nèi)不可采用砂防護(hù)，以便檢維修作業(yè)的電纜抽取與敷設(shè);此外入室電纜引入通道需要詳細(xì)研究，保證電纜一定的轉(zhuǎn)彎半徑，保證足夠的入室空間。

所有信號電纜槽需要考慮一定預(yù)留空間，過軌鋼管要考慮一定的預(yù)留數(shù)量，為日后的檢維修工作建立一個較好的基礎(chǔ)。

3．房屋內(nèi)部的溝槽管線。由于目前信號房屋與綜合站房合設(shè)的情況較多，信號電纜在室內(nèi)的溝槽管線預(yù)留又帶來較多的接口設(shè)計(jì)工作。

根據(jù)電纜數(shù)量計(jì)算電纜引入口尺寸，提交相關(guān)專業(yè)時尺寸應(yīng)考慮一定的裕量;在部分復(fù)雜建筑車站內(nèi)電纜引入至分線盤間走行進(jìn)路長，爬高較大的情況下，需要提交相關(guān)電纜爬架、電纜托架的設(shè)計(jì)要求;電纜通道在建筑物內(nèi)部同樣需要考慮電纜的轉(zhuǎn)彎半徑要求、電纜由外界帶來的電磁干擾對其他弱電設(shè)備的影響，避免電纜侵入信號設(shè)備的法拉第籠;此外，信號專業(yè)需要根據(jù)設(shè)備連接的具體要求，考慮本專業(yè)間不同設(shè)備間的纜線通道、與通信等相關(guān)專業(yè)的纜線通道。

7 防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

7.1 綜合接地系統(tǒng)

高速鐵路設(shè)置綜合接地系統(tǒng)，其牽頭專業(yè)需要向相關(guān)線橋地隧、接觸網(wǎng)、房建等專業(yè)提交綜合接地的總體設(shè)置原則，并要求相關(guān)專業(yè)通過一定的方式方法制作接地極，設(shè)置接地端子，并通過接地連接線連接，進(jìn)而與貫通地線連接形成等電位接地系統(tǒng)，供相關(guān)專業(yè)鐵路沿線一定范圍內(nèi)的設(shè)施、設(shè)備接地使用。

通過前期的研究及工程實(shí)踐，目前綜合接地已經(jīng)有了較為系統(tǒng)和規(guī)范的通用參考圖，指導(dǎo)不同路質(zhì)地段、站區(qū)各部分綜合接地的具體設(shè)置方案。目前，牽頭專業(yè)主要策劃好綜合接地的設(shè)置范圍、設(shè)置好各專業(yè)的分工界面及具體的工序銜接方案、歸總最終的接地端子分配使用原則與方案。

7.2 信號房屋的綜合防雷系統(tǒng)

根據(jù)鐵建設(shè)［2007］39號《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行》和鐵運(yùn)(2006)26號《鐵路信號設(shè)備雷電及電磁兼容綜合防護(hù)實(shí)施指導(dǎo)意見》，信號設(shè)備所在建筑物需要采取包含由外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施工程的綜合防護(hù)系統(tǒng)，其中外部防雷措施需要考慮接地裝置、法拉第籠、引下線等方式;信號設(shè)備房屋內(nèi)要求預(yù)留出不同接地用途的接地匯聚線，并通過引下線與接地裝置連接;此外由于要求距鐵路兩側(cè)20 m范圍內(nèi)的設(shè)備房屋接地裝置應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)，建筑物接地裝置需要與沿線路敷設(shè)的貫通地線連接，且接地裝置、法拉第籠等均可優(yōu)先利用基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)內(nèi)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，而引下線、接地連接線等的設(shè)置均需在土建設(shè)施時予以考慮，故信號專業(yè)需要向相關(guān)的電力、房建等專業(yè)(根據(jù)設(shè)計(jì)分工確定)提交設(shè)置建筑物接地裝置的要求，以及其與貫通地線的連接。

8 結(jié)束語

整體上講，客運(yùn)專線的建設(shè)對相關(guān)專業(yè)提出了更多的聯(lián)動要求，在工程設(shè)計(jì)、實(shí)施過程中需要相關(guān)專業(yè)更多的接口，有待更多的從整體上思考。根據(jù)目前了解的各類情況和工程實(shí)施中的具體情況，提出了上述需關(guān)注的問題，由此提請?jiān)诮窈蟾骶€設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)方案研究時要對諸如上述問題給予更多的考慮，并不斷地予以補(bǔ)充和完善。

［1］ 科技運(yùn)〔2008〕34號《CTCS－3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》.鐵道部，2008.

［2］ 鐵運(yùn)函〔2006〕462號《時速200和300公里動車組技術(shù)條件》.鐵道部，2006.

［3］ 鐵科及【2009】116、212號《鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法(試行)》.

［4］ 武廣、鄭西等客運(yùn)專線信號施工圖設(shè)計(jì)文件及專業(yè)接口設(shè)計(jì)資料.

(責(zé)任編輯:溫志紅)