海外套軌鐵路列車軸距檢查及其信號工程設計

暢曉通

（卡斯柯信號（成都）有限公司，成都 610010）

隨著中國鐵路跟隨“一帶一路”出海落地，國內(nèi)鐵路建設者們迎來大量走出去的機會。在已經(jīng)擁有既有鐵路線路的海外國家推進落地的鐵路線路往往需要考慮納入當?shù)匾研纬傻蔫F路網(wǎng)進行運營。新建鐵路的各項標準也勢必需要適應當?shù)丶扔需F路標準，此類非中國標準的鐵路相較全套中國標準輸出的鐵路項目數(shù)量更旁大。在這樣的大前提下信號專業(yè)必須能保證與已投用的鐵路保持同標準或進行必要的互聯(lián)互通研究。中國信號產(chǎn)品在出海后如何適應當?shù)罔F路標準成為了信號專業(yè)在海外工程面臨的主要挑戰(zhàn)。

1 海外鐵路套軌應用情況介紹

海外鐵路因歷史原因存在大量不同軌距的線路同時運營的情況。不同軌距的線路在同站辦理客貨運業(yè)務時，為了節(jié)省用地面積、軌道設備投資同時增加車輛運營靈活性大量采用套軌線路[1]。常見的套軌線路由基本軌與不同軌距的2 根軌道共枕組合形成三軌套軌，寬軌列車運行時占壓基本軌與寬軌，窄軌列車運行時占壓基本軌與窄軌[2]，如圖1 所示。

圖1 三線套軌線路現(xiàn)場圖示

與站內(nèi)大量采用套軌線路不同，區(qū)間線路常因建設標準不同可能僅為寬軌或窄軌。在套軌與單軌距線路連接處一般僅有標識牌進行指示，基本軌保持連續(xù)但第三軌將直接斷開，如圖2 所示。如有寬軌列車辦理進路至米軌線路，車體離開套軌線路時將發(fā)生掉道，反之亦然。此情況會對鐵路運行安全造成較大影響，應盡量避免其發(fā)生。

圖2 現(xiàn)場套軌與米軌接軌處圖示

傳統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)對套軌區(qū)段的檢查無法區(qū)分列車軸距信息，僅判斷區(qū)段占用、道岔狀態(tài)、敵對進路與照查信息等條件[3]。無法對車輛進入錯誤軸距進路的情況進行有效防護。

2 現(xiàn)場情況調(diào)查與業(yè)主需求

以孟加拉國帕德瑪大橋鐵路連接線工程為例，經(jīng)調(diào)查該國鐵路在用車站棟吉（TONGI）站情況為站內(nèi)股道同時包含套軌、寬軌、米軌3 種軌距尺寸。本站開向普拜耳（PUBAIL）方向線路為米軌（顯示界面左側(cè)上方雙線），開向達爾薩姆（DHIRASRAM）方向線路為套軌（顯示界面左側(cè)下方單線）。套軌股道出站信號機上裝設有軌距顯示牌（出站信號機頂部方框），用來提醒司機前方進路軌距屬性。

現(xiàn)場記錄本站聯(lián)鎖進路的控制方式如下所述。

1）當值班員辦理站內(nèi)向米軌區(qū)間的發(fā)車進路后聯(lián)鎖系統(tǒng)檢查與鎖定進路內(nèi)方道岔與區(qū)段條件并在聯(lián)鎖操作界面給出指示（綠色線條部分），但進路始端信號機仍保持關(guān)閉并顯示禁止信號紅色燈光。

2）待車輛壓入發(fā)車進路接近套軌股道區(qū)段后聯(lián)鎖系統(tǒng)識別車軸軌距信息，并在股道區(qū)段處給出軌距提示，顯示MG（Meter Gauge）字樣，示意停留在此區(qū)段的列車為米軌列車。隨后發(fā)車信號機自動轉(zhuǎn)為開放信號并顯示黃色燈光，同時該架信號機軌距顯示牌顯示MG 字樣，提示進路運行前方線路為米軌。

孟加拉鐵路局業(yè)主要求我方新建套軌車站的信號系統(tǒng)顯示與操作方式應盡量與在用車站相同，應盡可能保障繁忙套軌車站的運營安全。

3 運行場景分析與方案選擇

針對上述問題和現(xiàn)場實際工程需求，我方需解決新建套軌車站信號顯示與操作和在用鐵路一致性問題，并分析相應工程代價與安全性的關(guān)系。論證設計方案如下。

3.1 人工確認模式（方案一）

車輛運用場景：聯(lián)鎖系統(tǒng)在點燈時同時點亮寬窄軌指示標識牌，指示前方開通進路的寬窄軌屬性。列車司機需在出站信號機前減速停車，并根據(jù)指示牌確認本務機車輪距是否與開通進路方向的軌距相符。司機確認無誤后繼續(xù)向前運行否則不能越過本架信號機。

工程代價：全站無岔區(qū)段與道岔區(qū)段均設置普通套軌軌道電路，出站信號機裝設進路軌距指示牌。室內(nèi)外工程代價最低，軌旁設備配置與其余正線車站基本一致。

存在的問題：對運營人員與司機要求高，不滿足業(yè)主寬窄軌顯示的需求，現(xiàn)場溝通已被否定。

3.2 聯(lián)鎖顯示輔助的人工確認模式（方案二）

車輛運用場景：在（方案一）場景的基礎(chǔ)上，由聯(lián)鎖分別采集寬窄軌獨立軌道條件獲取車體信息并在聯(lián)鎖操作終端界面進行顯示。車站值班員根據(jù)聯(lián)鎖界面指示輔助確認車體輪距。其余使用場景相同。

工程代價：在業(yè)主需要顯示寬窄軌車輛的無岔區(qū)段設置寬窄軌檢查套軌軌道電路，其余無岔區(qū)段及所有道岔區(qū)段均設置普通套軌軌道電路。需增加相應的軌道電路室內(nèi)外設備（包含軌道微電子接收器、室外箱盒、鋼軌引接線、軌道電路變壓器和調(diào)整電阻等）。聯(lián)鎖系統(tǒng)需增加采集碼位與板卡，修改控制與顯示界面邏輯。工程代價中等。

存在的問題：值班員僅能通過聯(lián)鎖控制與顯示單元（VDU）界面對股道停車的車體進行寬窄軌識別確認，預排列的進路無法防護。聯(lián)鎖進路的正確性仍然由值班員負責。

3.3 聯(lián)鎖邏輯輔助的人工確認模式（方案三）

車輛運用場景：在（方案二）場景的基礎(chǔ)上，增加聯(lián)鎖邏輯卡控。需要卡控的進路為套軌股道向?qū)捾壔蛘墔^(qū)間的發(fā)車進路。對運行場景分析如下。

3.3.1 對于車輛未壓入寬窄軌識別區(qū)段前辦理的進路（預排近路）

對于預排發(fā)車進路：聯(lián)鎖在進路辦理完畢后應控制進路始端信號機保持關(guān)閉狀態(tài)。待列車壓入檢查區(qū)段，聯(lián)鎖采集到車輛寬軌或米軌占用信息后與已辦理進路寬、窄軌屬性進行對比：進路軌距屬性與接近軌車體寬、窄屬性判定一致時，則進路始端信號立即轉(zhuǎn)為開放狀態(tài)，列車可向前運行越過始端信號機進入進路范圍內(nèi)；若判定不一致，則進路始端信號仍保持關(guān)閉狀態(tài)，列車司機應采取制動并在信號機前方停車。

對于預排的通過進路：值班員需手動或聯(lián)鎖一次性辦理出站閉塞、發(fā)車、與進站3 條組合進路（海外鐵路發(fā)車進路一般是出站信號機到總出站信號機而非國內(nèi)可直接發(fā)至區(qū)間），其中發(fā)車進路在辦理完成后因列車暫未壓入股道寬窄軌識別區(qū)段，故出站信號機保持紅燈關(guān)閉狀態(tài)，相應的進站信號機與外部信號機點亮黃燈與雙黃燈，限制列車進站速度。直至車輛壓入股道并由聯(lián)鎖系統(tǒng)完成車體軸距確認后出站信號機自動轉(zhuǎn)為開放狀態(tài)，車體繼續(xù)向前越過沿途信號機進入?yún)^(qū)間完成通過進路辦理。

3.3.2 對于已停在股道的列車辦理發(fā)車進路（非預排進路）

由聯(lián)鎖軟件識別并記憶車輛的輪距信息，與值班員可辦理的進路進行邏輯檢查，對不符合該車輪距的發(fā)車進路進行屏蔽處理。在進路辦理成功后持續(xù)檢查接近區(qū)段的軌距信息，軌距信息不一致的情況下應保持始端信號機顯示關(guān)閉信號。

工程代價：與方案二基本一致。聯(lián)鎖需額外增加特殊邏輯開發(fā)成本。但總成本增加依然可接受。

存在的問題：①燈光顯示與正線非套軌車站存在差異，需司機單獨學習記憶。②對軌道電路設備維護的要求提高。軌道電路在故障的情況下無法送出有效的寬、窄軌判斷信息，將導致聯(lián)鎖系統(tǒng)無法進行有效的進路性質(zhì)判斷并失去寬窄軌防護能力。

3.4 方案選定

通過以上3 種方案的研究和論證，方案三在工程代價提升幅度可接受的范圍內(nèi)具有顯著的技術(shù)安全優(yōu)勢，同時保持業(yè)主操作習慣不變，并得到孟加拉業(yè)主肯定。經(jīng)綜合比較，推薦方案三。

4 信號工程設計

4.1 室外工程設計

套軌線路對于列車占用檢查裝置、套線道岔、信號機及轉(zhuǎn)轍機均有特殊要求[4]。

海外鐵路列車占用檢查裝置可采用GXJ-25 型25Hz相敏軌道電路。其中進站外方接近軌及站內(nèi)股道可設置具有占用車輛軸距檢查功能的雙送雙受型軌道電路。本型軌道電路可在三軌套軌中分別檢查2 種軌距占用情況并輸出2 個獨立的軌道占用條件，軌道電路原理如圖3 所示。其余道岔區(qū)段與無需獨立區(qū)分寬窄軌的區(qū)段采用寬窄軌并聯(lián)的一送一受25 Hz 相敏軌道電路，如圖4 所示。

圖3 套軌區(qū)段寬窄軌獨立檢查軌道電路原理

圖4 套軌區(qū)段寬窄軌并聯(lián)檢查軌道電路原理

套線道岔內(nèi)部電氣絕緣節(jié)與軌道電路跳線布置應充分考慮道岔結(jié)構(gòu)與軌道電路性能要求，同時應保證死區(qū)段長度不大于2.5 m[5]。

信號機應在有需求的出站信號機額外增加軌距指示牌，顯示前方進路軌距信息，提醒司機確認。

轉(zhuǎn)轍機除動作桿需考慮三軌同時拉動的需求外，也應設置3 根獨立標示桿或使用國內(nèi)標準雙軌轉(zhuǎn)轍機配合道岔秘貼檢查器完成三軌獨立檢查。保證任何一軌擠岔或密貼不良時道岔表示可靠斷開。

4.2 聯(lián)鎖表設計

聯(lián)鎖表設計應按照當?shù)芈?lián)鎖表設計規(guī)則與車站信號平面圖進行設計，但基本聯(lián)鎖表要素與國內(nèi)聯(lián)鎖表編制要求相同[6]。應注意以下幾點。

1）說明欄：除通用說明外增加特殊說明，既開向僅為寬軌或米軌區(qū)間的發(fā)車進路在辦理完后，進路防護信號機將持續(xù)顯示關(guān)閉信號直至接近區(qū)段被正確軌距的列車占壓后轉(zhuǎn)為開放信號。

2）燈光顯示欄：增加進路軌距指示牌相關(guān)顯示。

3）接近鎖閉區(qū)段欄：進路的接近鎖閉區(qū)段應同時包含寬軌與窄軌接近軌道占用信息。接近區(qū)段長度應由列車制動檢算得出或由當?shù)貥I(yè)主指定。

4）進路解鎖占壓區(qū)段欄：僅順序占壓正確軌距軌道并按照順序出清占用區(qū)段后方可進行進路解鎖。

5）區(qū)間閉塞表：增加說明閉塞辦理僅針對正確軌距車輛（站內(nèi)來車已由上述聯(lián)鎖邏輯進行卡控，此處僅對值班員操作進行提醒）。

4.3 室內(nèi)設備設計

站內(nèi)部分區(qū)段采用2 送2 受軌道電路，室內(nèi)軌道電路接收器與全電子板卡采集碼均應配套室外設備進行設計，總數(shù)量較傳統(tǒng)車站有所增加。應統(tǒng)籌考慮聯(lián)鎖機柜、軌道柜、防雷分線柜的空間。

方案中新增的軌道電路設備與信號機軌距指示牌所需用電量也應納入電源屏與UPS 統(tǒng)籌考慮。

房屋面積、結(jié)構(gòu)載荷等均應滿足設備需求。

5 結(jié)束語

海外工程設計工作面臨國情、規(guī)范、用戶習慣差異等諸多不確定因素。本文對套軌線路車站可能遇到的特殊需求進行了梳理，對海外在用車站的情況進行了調(diào)查，分析比對不同的信號工程方案并針對推薦方案的信號工程設計給出建議?？蔀楹罄m(xù)海外套軌線路信號工程設計提供參考，提高海外鐵路信號工程設計水平。