長春動車走行線信號機設置方案及客運專線信號機設置探究

袁俊喜

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

長春動車走行線信號機設置方案及客運專線信號機設置探究

袁俊喜

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

理論結合實際從閉塞方式、區(qū)間布點及動車組安全性、規(guī)范符合性等方面綜合論證分析,提出哈大客運專線長春動車所動車走行線信號機設置優(yōu)化實施方案。以動車走行線信號機設置為背景,針對目前的技術政策及規(guī)范規(guī)定,對動車走行線信號機、動車段出站信號機和銜接站出站信號機等客運專線信號機設置方案進行探討和研究,提出合理合規(guī)設置客運專線信號機的建設性意見。

客運專線；動車走行線；信號機；設置

1 概述

隨著客運專線、高速鐵路的建設和發(fā)展，列車行駛憑證已從傳統(tǒng)的地面信號轉為車載信號，地面信號只起停車標志的作用。但在實際運營維護中，為滿足未安裝列控車載設備的列車或車載設備停用時的動車上線運行的需要，須設置相應的地面信號機。

客運專線車站信號機，特別是銜接站信號機設置及顯示，一直存在較大爭議。主要是基于客運專線區(qū)間地面不設通過信號機，改設區(qū)間信號點指示牌，車站地面信號機較傳統(tǒng)信號機簡化，其顯示方式和顯示意義發(fā)生了重大變化。結合哈大客運專線長春動車走行線信號機設置方案分析，對客運專線信號機設置進行探討研究。

2 長春動車走行線信號機設置方案

2.1 線路設計情況

長春動車所由長春西站引入哈大客運專線，長春動車出入庫線線路長度上行2.001 km(動車運用所至長春西方向)、下行2.388 km，線路有2處R-450 m的曲線和1處R-400 m曲線，曲線總長達1.318 km(下行1.458 km)，占線路總長的66%(下行61%)。線路自長春西站引出后以2處R-450 m的小半徑曲線連續(xù)右轉，轉角達155°。

2.2 閉塞方式及區(qū)間信號機布點原則

鑒于長春西站及長春動車所規(guī)模較大，咽喉區(qū)及動車走行線較長，為滿足動車密集到發(fā)的需求，動車進出動車段采取列車方式辦理行車作業(yè)。

根據(jù)《鐵路客運專線技術管理辦法(300～350 km/h部分)》(鐵科技[2009]212號)[1]和《關于新建鐵路哈爾濱至大連客運專線初步設計的批復》(鐵建函[2007]649號)[2]的要求，哈大客運專線正線、聯(lián)絡線及動車走行線按滿足四顯示自動閉塞的要求進行設計。

結合線路條件，動車走行線上的信號機按以下原則分布：

(1)按CTCS2+四顯示自動閉塞分布；

(2)區(qū)間信號機分布距離滿足列車安全制動距離；

(3)閉塞分區(qū)最小長度滿足1列動車組列車停放并留有一定的安全余地。

2.3 區(qū)間信號機布置及安全性分析

動車進出動車段具有密集到發(fā)的運輸特點，因此兩條動車走行線均按雙方向自動閉塞運行設計。

據(jù)鐵道部運輸局運工綜技函[2012]134號文復函[3]，哈大客運專線長春西動車出入庫線線路允許速度為50 km/h。

設計按照上述信號機分布原則，基于區(qū)間走行線路約2 km及50 km/h列車最高運行速度的線路設計情況，進行區(qū)間信號機布置。

2.3.1 信號機布置方案

按照最大能力布置，區(qū)間每個運行方向各布設兩架通過信號機，信號機布置見圖1。

圖1 長春西動車出入庫線信號機最大能力布置示意

入庫方向，動車所XF(X)進站信號機關閉時DC34 (DC44)顯示黃(U)燈，DC32 (DC42)顯示綠黃(LU)燈，長春西 S3( S4)開放綠(L)燈發(fā)車。

出庫方向，長春西XDF(XD)進站信號機關閉時DC41 (DC31)顯示黃(U)燈，DC43( DC33)顯示綠黃(LU)燈，動車所S8 (S7)開放黃(U)燈發(fā)車。

2.3.2 信號機布點動車組安全性分析

以50 km/h速度目標值進行動車組安全性分析。

(1)常用制動

①技術規(guī)范要求距離

根據(jù)鐵道部科學技術司、鐵道部運輸局頒發(fā)的關于印發(fā)《列控中心技術規(guī)范》的通知(鐵科技[2010]138號)[4]，限速目標值距離見表1。

表1 限速目標距離參照

表1中距離均含4 s時間空走距離、120 m安全防護距離，此距離為常用制動距離。經(jīng)分析計算，以速度200 km/h的CRH2型動車組為例，初速為50 km/h時，在不同坡道，理論計算值均小于《列控中心技術規(guī)范》[4]規(guī)定的數(shù)值，詳見表2。

表2 限速目標距離對比

②動車出入庫線信號機布置情況(表3)

③適應性分析

由表3可見，每個閉塞分區(qū)的平均坡度下坡地段均不大于20‰，由表1分析，20‰的下坡地段制動距離為368 m，1個閉塞分區(qū)即可滿足常用制動距離的需求。

(2)緊急制動

對緊急制動距離進行了模擬牽引計算及分析，以CRH2為例，在20‰的下坡地段，初速度為50 km/h時，有效制動距離為104 m，空走時間按1.5 s，空走距離為21 m，其總制動距離為125 m，1個閉塞分區(qū)即可滿足緊急制動距離的需求。

表3 動車出入庫線信號機布置情況

(3)出入庫能力

出入庫線雙線能力：出庫40列/h；入庫40列/h。

2.4 信號機布置規(guī)范符合性分析及實施方案

上述信號機布置方案經(jīng)計算雖然能夠滿足列車運行安全，但與現(xiàn)行《鐵路技術管理規(guī)程》(第10版)[5]有關條款不符。

《鐵路技術管理規(guī)程》(第10版)[5]第203條規(guī)定旅客列車(動車組)最高運行速度為120 km/h線路緊急制動距離限值為800 m。

《鐵路技術管理規(guī)程》(第10版)[5]第69條規(guī)定：“特殊地段因條件限制，同方向相鄰兩架指示列車運行的信號機間距離小于制動距離時按下列方式辦理 :1、在列車運行速度不超過120 km/h的區(qū)段，當兩架信號機間的距離小于400 m時，前架信號機的顯示，必須完全重復后架信號機的顯示；當兩架信號機間的距離在400 m及以上，但小于800 m時，后架信號機在關閉狀態(tài)時，則前架信號機不準開放。2、在列車運行速度超過120 km/h的區(qū)段，兩架有聯(lián)系的信號機間的距離小于列車規(guī)定速度等級的制動距離時，應采取必要的降級或重復顯示措施。”

不能完全符合《鐵路技術管理規(guī)程》(第10版)[5]相關條款的規(guī)定的原因是《技規(guī)》第203條只對列車最高運行速度120 km/h緊急制動距離限值800 m規(guī)定，未對列車運行速度小于120 km/h(如80 km/h、50 km/h)緊急制動距離明確規(guī)定。上述方案信號機間距離大于400 m小于800 m須執(zhí)行《技規(guī)》69條第1款規(guī)定。

為滿足以上規(guī)定，較合理的區(qū)間布點是區(qū)間每個運行方向各布設1架通過信號機，如圖2所示。

圖2 長春西動車出入庫線信號機較合理布置示意

出庫方向無論DC41(DC31)顯示L燈、LU燈還是H燈，S8(S7)均顯示U燈發(fā)車。入庫方向當DC42(DC32)顯示U燈時，長春西站S4(S3)按照顯示規(guī)則須顯示LU燈，但是S4(S3)信號機按照《高速鐵路設計規(guī)范》[6]規(guī)定設置為“紅、綠、白”機構，出不了U燈，所以此方案也不可行。

動車走行線入段方向每條線各布設2架通過信號機，出段方向每條線布置1架通過信號機，信號設備布置見圖3。

圖3 長春西動車出入庫線信號機優(yōu)化布置示意

按照《技規(guī)》第69條規(guī)定，信號機距離大于400 m小于800 m時進行紅燈重復，具體為：①DC44不開放，DC42不準開放；②DC34不開放，DC32不準開放。

入庫方向，動車所XF(X)進站信號機關閉時，DC34 (DC44)顯示U，DC32 (DC42)顯示LU，長春西 S3 (S4)開放L燈發(fā)車。

出庫方向，長春西XDF(XD)進站信號機關閉時， DC41(DC31)顯示U，動車所S8 (S7)開放U燈發(fā)車。

本方案出入庫線雙線能力為出庫30列/h，入庫30列/h。

哈大客運專線按以上方案實施，并已于2012年11月開通運營，運行狀況良好。

3 客運專線信號機設置及其顯示探討

3.1 動車段及動車走行線出站信號機設置探討

以列車的方式進出動車段(所)時，動車走行線及進入動車段(所)接發(fā)車區(qū)域按CTCS-2級列控設計。動車以 CTCS-2模式列控曲線運行，動車走行線不需要設置區(qū)間通過信號機。未安裝列控車載設備的列車或車載設備停用時的動車，由于不考慮通過能力需求，也沒必要設置區(qū)間通過信號機，列車以自動站間閉塞方式運行。因此動車走行線可不設置通過信號機，閉塞分區(qū)的劃分應滿足動車組列控車載設備按照目標距離模式控車和四顯示自動閉塞行車的要求，在閉塞分區(qū)分界處設置區(qū)間信號標志牌。

動車段(所)出站信號機可設置為客運專線出站信號機“紅、綠、白”機構，常態(tài)滅燈，列車未安裝列控車載設備或車載設備停用時，信號機轉為點燈狀態(tài)。但此方案不符合《高速鐵路設計規(guī)范》[6]14.2.11條“調(diào)車信號機及動車段(所)列車信號機應常態(tài)點燈”的規(guī)定。動車段出站信號機也可設置為非自動閉塞帶調(diào)車出站信號機“綠、紅、白”機構，常態(tài)點燈。此方案對于動車司機認為以自動站間閉塞方式由動車所發(fā)車，而實際情況是動車按照列控模式發(fā)車，并在走行線追蹤運行，顯然司機不以出站信號機顯示作為行車憑證。要解決此問題，動車所出站信號機按自動閉塞區(qū)段帶調(diào)車信號的出站信號機“綠、黃、白、紅”機構設置比較合理，但與《高速鐵路設計規(guī)范》[6]“存車線線間距有作業(yè)時不應小于4.6 m，無作業(yè)且符合信號機設置要求時應為4.2 m”的要求不符，由于此信號機為兩機構信號機，在線間距為4.6 m或4.2 m的股道安裝不能滿足鐵路建筑限界的要求，只有在線間距大于5 m的股道間才能采用自動閉塞區(qū)段帶調(diào)車信號的出站信號機“綠、黃、白、紅”機構。對于線間距為4.6 m或4.2 m的股道，筆者認為其出站信號機可設置為客運專線出站信號機“紅、綠、白”機構，常態(tài)點燈的方式或者采用目前已實施的客運專線動車所出站信號機“紅、黃、白”機構。由于《客運專線信號機設置主要技術原則》(運基信號[2010]650號)[7]文件已廢止，“紅、黃、白”機構目前沒有有效規(guī)范文件支持。如果動車所作業(yè)比較單一，如只有列車作業(yè)，則出站信號機可采用自動閉塞區(qū)段的出站信號機“綠、紅、黃”機構。

對于動車存車場與客整所等合建的段(所)，由于動車走行線要運行普速客車，因此，走行線區(qū)間必須設置區(qū)間通過信號機。動車段(所)出站信號機可設置為客運專線出站信號機“紅、綠、白”機構，或者自動閉塞區(qū)段帶調(diào)車信號的出站信號機“綠、黃、白、紅”機構，或者客運專線動車所出站信號機“紅、黃、白”機構。其優(yōu)缺點及適用條件同前。

總之，動車段(所)出站信號機設置必須符合有效的設計規(guī)范規(guī)定，為滿足運輸需求及信號設備統(tǒng)一，建議動車段(所)股道線間距按照5 m設計，出站信號機采用“綠、黃、白、紅”兩機構信號機。

3.2 銜接站出站信號機設置探討

《高速鐵路設計規(guī)范》[6]14.2.12條規(guī)定“區(qū)間不設置通過信號機的客運專線與區(qū)間設置通過信號機的客運專線的銜接站，應按照股道的主要接發(fā)車方向分別設置信號機構。主要接發(fā)車方向為區(qū)間設置通過信號機的股道應采用普通信號機構并常態(tài)點燈，主要接發(fā)車方向為區(qū)間不設置通過信號機的股道應采用客運專線信號機構并常態(tài)滅燈?！?，與動車走行線銜接的車站，目前設計時其出站信號機按照主要接發(fā)車方向為客運專線正線區(qū)間不設置通過信號機的股道的原則設置，動車走行線方向接發(fā)車為非主要發(fā)車方向。

動車走行線較短，按照自動站間閉塞設計時，動車走行線銜接車站出站信號機采用客運專線出站信號機機構。

動車走行線較長，按照自動閉塞設計時，動車走行線銜接車站出站信號機最好按照五燈位信號機設置，特別是區(qū)間只有1架通過信號機的情況必須設置為五燈位信號機，動車所出站信號機在有條件時優(yōu)先采用五燈位信號機。

在實際工程設計中，為滿足運輸需求，客運專線銜接站站型布置呈現(xiàn)多樣化和復雜化，其出站信號機設置有一定的特殊性，如圖4所示臨潼東站出站信號機設置示意。

7G的主要接車方向為大西客運專線新臨潼聯(lián)絡線大同方向至西安方向的區(qū)間不設置通過信號機的線路，X7出站信號機應采用“紅、綠、白”三燈位機構；7G的主要發(fā)車方向為區(qū)間設置通過信號機的線路，X7出站信號機應采用“綠、黃、白、紅”五燈位機構。

圖4 臨潼東站出站信號機設置示意

8G的主要接車方向為隴海、西康聯(lián)絡線區(qū)間設置通過信號機的線路， S8出站信號機應采用“綠、黃、白、紅”五燈位機構；8G的主要發(fā)車方向為大西客運專線新臨潼聯(lián)絡線西安方向至大同方向的區(qū)間不設置通過信號機的線路， S8出站信號機應采用“紅、綠、白”三燈位機構。

對于X7、S8出站信號機，以主要接車方向線路為標準確定的信號機構與主要發(fā)車方向線路為標準確定的信號機構不一致，到底是以接車方向為準，還是以發(fā)車方向為準設置相應股道出站信號機，很難明確界定。在設計過程中為了盡可能符合規(guī)范規(guī)定，針對接發(fā)車作業(yè)量的大小，得出如圖4所示出站信號機設置方案。其結果是同一車站出站信號機出現(xiàn)3種類型的機構，并且常態(tài)點燈與否也不盡相同，即使在點燈情況下，信號顯示的意義也不同。如客運專線出站信號機“一個綠色燈光表示準許列車由車站以站間閉塞方式出發(fā)，前方站間空閑”，而四顯示自動閉塞出站信號機“1個綠色燈光表示準許列車由車站出發(fā)，表示運行前方至少有3個閉塞分區(qū)空閑”。這樣最終給實際運營造成困難，司機必須確定股道，確定發(fā)車方向，并掌握相應股道出站信號機的設置、顯示含義，才能按相關規(guī)定正常駕駛，其要求非常高。

鑒于此，為了解決以上問題，結合目前的技術政策和實際情況，筆者認為對于行車關系復雜的客運專線銜接車站，出站信號機最好統(tǒng)一采用常規(guī)四顯示自動閉塞五燈位信號機構，常態(tài)點燈的方案，或者至少對主要接發(fā)車方向為區(qū)間設置通過信號機的股道，出站信號機統(tǒng)一采用常規(guī)四顯示自動閉塞五燈位信號機構。例如上述臨潼東站SV～S8、XV～X8出站信號機。ATP車載設備正常的動車以車載信號作為行車憑證，信號機顯示無意義。車載故障或未安裝車載設備的列車按照標準的地面信號顯示行車。

出站信號機采用五燈位信號機機構在5 m股道線間距按照標準安裝達不到限界要求。在工程實施時，此信號機安裝可依據(jù)《高速鐵路信號工程施工技術指南》[8]的規(guī)定適當降低連接管高度，以滿足建筑限界為原則，確定安裝高度。

4 結語

關于客運專線、高速鐵路是否設置地面信號機，如何設置信號機問題，在我國客運專線建設中經(jīng)歷了長期的運營實踐。最早的秦沈客運專線只設標志牌，后來的京津城際鐵路設置帶燈標志牌及車站設置紅白機構的進出站信號機，再到目前客運專線、高速鐵路設置的地面信號機，其目的都是為了滿足運營和維護的需求。

客運專線地面信號只是對列車未安裝列控車載設備(如維修車、軌道車等)或車載設備停用時的動車作為行車憑證而設立的?，F(xiàn)行客運專線車站進站信號機及接車進路信號機與常規(guī)普速信號機一致，但出站信號機及發(fā)車進路信號機采用與常規(guī)普速信號機不完全一致的“紅、綠、白”信號機，與之而來的是客運專線線路與普速車站(包括動車所)銜接時顯示含義不一致和顯示數(shù)目不夠等問題。要使客運專線與普速鐵路良好地銜接，客運專線車站信號機最好是完全按照常規(guī)普速信號機規(guī)定設置。而目前大部分客運專線、高速鐵路已既成事實，無法更改，但后續(xù)新建項目設計時可研究采用。

總之，客運專線信號機設置應引起各方的重視，統(tǒng)一思路，統(tǒng)籌研究。標準制定單位應進一步完善高、普速銜接車站的信號機設置規(guī)定，使設計有據(jù)可依。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵科技[2009]212號 鐵路客運專線技術管理辦法(300～350 km/h部分)[S].北京：中國鐵道出版社，2009．

[2] 中華人民共和國鐵道部. 鐵建函[2007]649號 關于新建鐵路哈爾濱至大連客運專線初步設計的批復[Z].北京：中華人民共和國鐵道部，2007．

[3] 鐵道部運輸局.運工綜技函[2012]134號 關于沈大、京哈(沈哈段)高速鐵路及相關聯(lián)絡線線路允許速度的復函[Z].北京：鐵道部運輸局，2012．

[4] 中華人民共和國鐵道部.鐵科技[2010]138號 列控中心技術規(guī)范[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2010．

[5] 中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2007．

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB 10020—2009 高速鐵路設計規(guī)范(試行) [S].北京：中國鐵道出版社，2009．

[7] 鐵道部運輸局.運基信號[2010]650號 客運專線信號機設置主要技術原則[S]. 北京：鐵道部運輸局，2010．

[8] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2010]241號 高速鐵路信號工程施工技術指南[S].北京：中國鐵道出版社，2010．

[9] 中華人民共和國鐵道部.鐵路信號設計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006．

[10] 中華人民共和國鐵道部.客運專線鐵路信號工程室外設備安裝規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2009．

[11] 傅世善.鐵路信號顯示[M].北京：中國鐵道出版社，2001．

[12] 沈志凌. 客運專線銜接站及聯(lián)絡線信號機布置研究[J].鐵道標準設計，2012(12)：99-105.

[13] 蘇騰江.客運專線銜接站信號機機構設置及顯示方案[J].鐵道通信信號，2012(1):24-26．

Signal Layout Scheme for Changchun EMU Running Track and Signal Layout Research for Railway Passenger Dedicated Lines

YUAN Jun-xi

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043, China)

By integrating theory with practice, this paper comprehensively expounded and analyzed several issues, including the blocking system, the layout pattern within a railway section, the safety of EMU, the conformance to standard code, etc. Then this paper put forward the optimal implement scheme of signal layout for EMU running track at Changchun EMU depot of Harbin-Dalian railway dedicated line. Moreover, taking the signal layout of EMU running track as the research background, focusing on the current technology policy and standard code, the paper discussed and researched the signal layout scheme for railway passenger dedicated lines, including the signal of EMU running track, the starting signal of EMU depot, the starting signal of junction station, and so on. Finally this paper gave some helpful advices about how to reasonably and legitimately set up the signals for railway passenger dedicated lines.

railway passenger dedicated line; EMU running track; signals; layout

2013-07-05；

：2013-07-26

袁俊喜(1968—)，男，教授級高級工程師，1991年畢業(yè)于蘭州交通大學，工學學士，E-mail：yjx282@126.com。

1004-2954(2014)02-0084-05

U238； U284

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.02.020