連鹽鐵路區(qū)間信號布點原則及分析

劉 明

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600)

1 線路概況

連鹽鐵路為沿海快速鐵路通道的主要組成部分，北接青連鐵路，南連徐宿淮鹽、鹽通、滬通等鐵路。連鹽鐵路自隴海鐵路連云港站引出，途經連云港市贛榆區(qū)、新浦區(qū)、連云港開發(fā)區(qū)、海州區(qū)、灌云縣、灌南縣、鹽城市響水縣、濱?？h、阜寧縣、建湖縣、亭湖區(qū)，到達新長鐵路鹽城北站，正線全長約234 km[1]。

2 主要技術條件

2.1 設計速度目標值

連鹽鐵路設計行車速度200 km/h，貨物列車追蹤間隔6 min、普速客車追蹤間隔5 min、動車組列車追蹤間隔3 min。機車牽引列車運行以地面信號為主體信號，同時配設列車運行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)，動車組列車配備CTCS-2列控系統(tǒng)。本次設計按HXD3型機車牽引貨物列車最高運行速度90 km/h進行四顯示區(qū)間通過信號布置，并檢驗HXD1D牽引旅客列車最高運行速度160 km/h進行制動距離、追蹤間隔，以及對CTCS-2列控系統(tǒng)、200 km/h行車速度動車組進行制動距離(碼序要求)、追蹤間隔的檢算[2]。

2.2 最大坡度

線路最大坡度采用6‰。

2.3 機車類型

在本次牽引計算中，貨物列車按HXD3型機車牽引5 000 t，普速旅客列車按HXD1D型機車牽引18輛，動車組列車按采用CRH型動車組雙列重聯(lián)進行計算(16輛編組)考慮。

2.4 制動距離

機車牽引的時速90 km貨物列車的緊急制動距離不超過800 m；機車牽引的時速160 km旅客列車的緊急制動距離不超過1 400 m[3]。

2.5 限速

道岔號數為1/12，側向限速45 km/h；道岔號數為1/18，側向限速80 km/h；道岔號數為1/42，側向限速160 km/h。

3 區(qū)間布點原則

3.1 牽引計算原則

連鹽鐵路主要牽引計算原則如下:

(1)《列車牽引計算》(TB/T 1407.1—2018)執(zhí)行(以下簡稱《牽規(guī)》)規(guī)定[4]:列車牽引力使用系數λy取0.9。

(2)《牽規(guī)》規(guī)定:“緊急制動時，列車換算制動率取全值；計算列車進站制動時，一般取全值的50%；計算固定信號機間的距離時，取全值的80%?！睓C車牽引普速列車取全值的80%。動車組列車制動力也暫取全值的80%生成制動模式曲線，因此本次計算制動力按全值的80%考慮。

(3)《牽規(guī)》規(guī)定:“在驗算列車運行的最大允許速度或計算列車進站停車制動以及計算固定信號機間的距離時，不應將動力制動力計算在內?！?/p>

(4)坡度及曲線阻力。

根據《CTCS-2級列控車載設備暫行技術規(guī)范》[5]，“單位合力要考慮列車運行阻力，坡道、曲線等阻力，列車運行阻力按照各種列車運行阻力的公式進行計算，坡道和曲線阻力暫按現(xiàn)行《牽規(guī)》規(guī)定進行計算。”

(5)列車運行阻力公式。

本次采用CRH2型動車組，其運行阻力按下式計算[6]。

W＝8.63＋0.072 95×V＋0.001 12×V2(N/t)

(6)列車運行模式。

機車牽引列車采用速差式自動閉塞，每一閉塞分區(qū)應滿足列車每一速度等級變化所需要的常用制動距離的要求；普速客車列車緊急制動距離和常用制動距離均由兩個閉塞分區(qū)保證。

正常情況下，動車組列車的運行模式是完全監(jiān)控模式，即車載ATP設備采用目標距離連續(xù)速度控制模式、設備制動優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運行。

(7)列車在車站停車位置。

車站到發(fā)線站臺布置及分界標布置暫按《關于印發(fā)〈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)〉的通知》(鐵集成[2007]124號)第4.8.3條設置[7]，列車按停靠站臺中部位置考慮。

(8)必須滿足列車按規(guī)定的速度運行時，列車追蹤序列上的各閉塞分區(qū)長度之和大于列車安全制動距離的要求。

(9)列車追蹤間隔的計算須滿足不減速追蹤運行的基本原則。

(10)安全防護距離。

參照《CTCS-2級列控車載設備暫行技術規(guī)范》，本線常用制動和緊急制動的防護距離:站內緊急50 m、最大常用60 m；區(qū)間緊急100 m、最大常用110 m。

(11)碼序顯示。

機車牽引貨物列車區(qū)間追蹤時必須保證在其前方至少有3個閉塞分區(qū)空閑，地面信號機采用四顯示制式，列車運行速度等級采用90～75～0 km/h。

機車牽引普速旅客列車區(qū)間追蹤時必須保證在其前方至少有4個閉塞分區(qū)空閑，地面信號機采用四顯示制式，列車運行速度等級采用160～115～0 km/h。

CTCS-2級列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序為L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，其中L5碼序能確定前方至少有7個閉塞分區(qū)空閑。因此，L5碼序必須滿足CTCS-2級列控系統(tǒng)200 km/h速度列車安全運行的要求[8]。

(12)接發(fā)車進路。

機車牽引普速普速列車:當出站信號機為黃色燈光、綠黃燈光或綠色燈光時，可以辦理列車進入區(qū)間，即普速列車從車站出發(fā)時，前方必須保證不少于1個閉塞分區(qū)空閑。接車時，必須保證列車能在站外停車，即列車距前方進站信號機不少于2個閉塞分區(qū)空閑[9]。

動車組列車(CTCS-2列控系統(tǒng)):當前行列車通過岔區(qū)后，接車進路解鎖，可辦理后行列車的接車進路；前行列車通過一離去后，發(fā)車進路解鎖，可辦理后行列車的發(fā)車進路。

3.2 節(jié)省工程投資原則

連鹽鐵路建設標準為有砟軌道線路，軌道電路極限長度按《ZPW-2000軌道電路技術條件》(TB/T 3206—2008)中的要求設計。

路基地段:軌道電路極限長度1 400 m；橋梁地段:軌道電路極限長度700 m；隧道地段:軌道電路極限長度500 m。

閉塞分區(qū)長度應根據軌道電路特性合理配置，盡可能利用軌道電路的最大設計長度[10]。

3.3 信號機分布安全原則

3.3.1 碼序要求

CTCS-2級列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序顯示，必須滿足列車按規(guī)定的速度運行時，列車追蹤序列上的各閉塞分區(qū)長度之和(每7個閉塞分區(qū))大于等于列車80%常用全制動距離(含空走距離)＋附加時間(各種設備動作時間及司機反應時間)走行距離＋安全防護距離。

3.3.2 滿足軌道電路最小傳輸長度

ZPW-2000系列軌道電路最小長度，應滿足車載設備正常接收軌道電路信息的要求，即Lmin≥Vmax·2.5s＋L常＋L絕。

目前，在客運專線普遍做法是無論 CTCS-2、CTCS-3，統(tǒng)一取300 m。因此，一個閉塞分區(qū)最小長度不小于300 m。但一般情況下，閉塞分區(qū)長度盡量不要按下限取值，因為雖然符合安全原則，但并不符合經濟原則。

3.3.3 與電分相的距離要求

后一架信號點距電分相對應的列車牽引力切斷點的距離，必須滿足列車在該信號點停車后，重新起動能順利通過電分相。

為滿足停車誤差、受電弓位置、安全防護距離的要求，列車恢復牽引力的地點距前一信號點應滿足一定距離要求，本次設計原則上按不少于550 m考慮[11]。

3.3.4 一離去要求

一離去區(qū)間通過信號機位置在反向進站信號機外方，距反向進站信號機的距離應不小于700 m。

3.4 其他原則

正向按自動閉塞追蹤運行，反向按自動站間閉塞運行。

4 閉塞分區(qū)長度確定

4.1 滿足貨物列車制動距離的最小閉塞分區(qū)長度的要求

根據四顯示自動閉塞速度等級的劃分[12]，任一閉塞分區(qū)長度應不小于機車牽引貨物列車從90～75 km/h和從75～0 km/h的常用制動距離的最大值，相鄰的兩個閉塞分區(qū)的長度值和應不小于列車從90～0 km/h的常用制動距離、緊急制動距離。

根據《牽規(guī)》，計算機車牽引普速貨物不同坡度下的常用制動距離，具體數據見表1。

表1 貨物列車制動距離

4.2 滿足普速旅客列車制動距離的最小閉塞分區(qū)長度的要求

根據四顯示自動閉塞速度等級的劃分，任一閉塞分區(qū)長度應不小于機車牽引普速列車從160～115 km/h和從115～0 km/h的常用制動距離的最大值，相鄰的兩個閉塞分區(qū)的長度之和應不小于列車從160～0 km/h的常用制動距離、緊急制動距離。

根據《牽規(guī)》，計算機車牽引普速列車不同坡度下的常用制動距離，具體數據見表2。

表2 機車牽引客車制動距離

4.3 滿足動車組列車制動距離要求

CTCS-2級列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序為L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，其中L5碼序能確定前方至少有7個閉塞分區(qū)空閑，即為滿足動車組列車制動距離要求，7個閉塞分區(qū)長度之和不能小于動車組列車從最高運行速度205(200＋5)km/h至0的常用制動距離以及(含空走距離)、附加時間(各種設備動作時間及司機反應時間)走行距離、安全防護距離之和的要求。不同坡度下計算制動距離見表3。

表3 動車制動距離

4.4 閉塞分區(qū)長度的確定

從動車組列車和普速列車制動距離來看，單個最小閉塞分區(qū)長度在滿足普速客貨列車制動距離條件后，也能滿足速度200 km/h動車組列車制動距離要求，即單個最小閉塞分區(qū)長度一般不小于1 200 m。但單個閉塞分區(qū)長度與軌道極限長度有一定沖突，在實際布置信號機中，結合軌道電路極限長度和區(qū)間追蹤間隔時分要求進行適當調整，一般地段按照不大于2 000 m設計，另考慮到盡可能提高車站接發(fā)車能力，在不受接觸網電分相影響的前提下，車站附近的一些閉塞分區(qū)適當縮短。

5 區(qū)間布點結果及檢算

5.1 區(qū)間布點結果

上行231.7 km，共布置區(qū)間通過信號機150架(不含進出站信號機)，平均閉塞分區(qū)長度為1 347 m(含進出站信號機)；上行231.8 km，共布置區(qū)間通過信號機152架(不含進出站)，平均閉塞分區(qū)長度為1 332 m(含進出站信號機)。

5.2 布點結果檢算

5.2.1 制動距離檢查

經驗算，連鹽鐵路區(qū)間通過信號機中任意兩個閉塞分區(qū)的長度或任意一個閉塞分區(qū)的長度(最小閉塞分區(qū)長度為1 150 m，位于坡度大的上坡段)，均能滿足機車牽引普速旅客列車160～115 km/h或115～0 km/h的制動距離要求。同時，任意7個閉塞分區(qū)長度之和均大于205～0 km/h常用制動距離的要求。

5.2.2 區(qū)間追蹤間隔時分檢算

經檢算，區(qū)間最大追蹤間隔時分貨物列車為5.7 min、普速客車為3.6 min、動車組列車為2.3 min。各類列車均可滿足最小追蹤間隔要求。

6 結論

客貨共線200 km/h鐵路多種類型列車共線運行，運輸要求差異大，導致其區(qū)間信號布點影響因素較多，區(qū)間布點復雜。本文通過結合連鹽鐵路主要技術條件，根據相關技術規(guī)范、規(guī)定要求，提出了區(qū)間布點原則及方法，為其他同類鐵路項目的建設提供一定的借鑒作用。