解 峰

（京福鐵路客運專線安徽有限責任公司，合肥 230001）

新建寧啟鐵路客貨共線鐵路信號特殊設計及運用

解 峰

（京福鐵路客運專線安徽有限責任公司，合肥 230001）

寧啟鐵路復線電氣化改造工程（以下簡稱寧啟項目）是利用既有線改造復線電化。工程實施中，正值中國鐵路建設從既有線提速全面轉向高速鐵路，各種技術規(guī)范不斷更新，使該項目實施過程不斷涌現(xiàn)出新情況、新問題。就寧啟鐵路復線電氣化改造工程信號設計問題及解決方式進行整理和分析。

客貨；信號；特殊設計；運用

1 概述

寧啟鐵路復線電氣化改造工程于2009年10月通過初步設計批復，原鐵道部批復設計速度為200 km/h，線路等級I級，線路全長約268 km，設有15個車站、2個信號中繼站。到發(fā)線有效長1 050 m，站臺550 m設置，建筑限界滿足開行雙層集裝箱列車條件。新設硬件安全冗余計算機聯(lián)鎖設備和分散自律調度集中系統(tǒng)，列車運行控制采用中國列車運行控制系統(tǒng)CTCS-2級，臨時限速命令由列控系統(tǒng)臨時限速服務器統(tǒng)一管理。信號系統(tǒng)設計滿足雙線、雙方向運行的要求，由列控中心實現(xiàn)區(qū)間方向控制。正向按自動閉塞追蹤運行，最高為L5碼，反向按自動站間閉塞運行，反向進站按3個閉塞分區(qū)設置接近區(qū)段，最高L碼，區(qū)間其他區(qū)段為JC碼。區(qū)間設置通過信號機，采用ZPW-2000系列移頻設備，繼電編碼方式，發(fā)送盒按N+1冗余配置、接收盒按雙機并用的方式。站內采用25 Hz相敏軌道電路，站內電碼化采用與區(qū)間一致的發(fā)送設備，正線采用疊加預發(fā)碼，側線采用疊加發(fā)碼［1］。線路走向及車站布置示意如圖1所示。

2 信號特殊點的設計及運用

寧啟項目信號設計主要執(zhí)行《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規(guī)定》（鐵建設［2005］ 285號）、《鐵路信號設計規(guī)范》（TB10007-2006）等2009年的現(xiàn)行規(guī)范。工程實施中，信號設計的依據(jù)逐步被新規(guī)范廢止，而工程受費用限制和站前線路等特殊因素影響，不能完全執(zhí)行新規(guī)范，故出現(xiàn)一些特殊設計。

2.1出站信號機及出站應答器組的設置

考慮本線運行動車組，出站信號機不能按照TB10007-2006規(guī)范要求，距警沖標3.5 m后設置出站信號機，需參照動車所信號機設置標準，即出站信號機距警沖標的距離不少于5 m設置。由于本線為客貨共線200 km/h的鐵路，而《既有線200 km/h動車組列控系統(tǒng)車載和地面設備配置及運用技術原則（暫行）》（鐵運〔2005〕21號）、《既有線CTCS-2級區(qū)段應答器報文定義及應用原則（暫行）》（運基信號〔2005〕224號）、《客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運用技術原則（暫行）》（鐵集成〔2007〕124號）規(guī)范已被廢止。綜合考慮本線開行列車情況和到發(fā)線有效長為1 050 m。故本線參照科技運〔2010〕136號標準布置應答器組，即側線出站應答器組按照65±0.5 m（從靠近絕緣節(jié)的應答器計算），正線進站、進路、正線出站應答器組按30±0.5 m設置［2］。

圖1　線路走向及車站布置示意圖

2.2站場內USU顯示的定位和大于6‰進路信號機電路處理

本線為客貨共線區(qū)段，從初步設計批復以及安全性考慮，USU的顯示應執(zhí)行普速技規(guī)規(guī)定，即準許列車經18號及以上道岔側向位置，進入站內越過次一架已經開放的信號機且該信號機防護的進路經道岔直向位置或18號及以上道岔側向位置［3］。此種做法對動車組而言，確實犧牲了效率。工程實施中路局要求USU執(zhí)行高鐵技規(guī)，即準許列車經進路允許速度不低于80 km/h的18號及以上道岔側向位置進入站內準備停車［3］。對于本線USU顯示的定位設計，既要尊重運行需求，更要考慮行車安全。建議設計院在取得鐵總技術委員會的批復后，按照批復進行修改。

由于現(xiàn)有規(guī)范未能明確進路信號機接近區(qū)段存在大于6‰下坡道時的處理方案。建議設計院根據(jù)進路信號機的性質，經牽引計算，應比照進站信號機來處理。如海安站的SL8等。

2.3繼電電碼化的特殊處理

2.3.1繼電電路實現(xiàn)的補碼運用

補碼是針對發(fā)車進路上經P1/18及以上的道岔側向通過，且該進路內有碼區(qū)段長度小于動車組完全監(jiān)控模式下80 km/h常用制動距離，為提高動車組通過P1/18及以上道岔的側向速度，而對該進路側向道岔區(qū)段進行電碼化的一種做法。補碼分兩種情況：一種是側向發(fā)車進路的補碼，使進路側向區(qū)段與1LQG累計長度達到動車組按側向發(fā)車進路上最外方道岔允許速度最大常用制動距離+區(qū)間信號點安全防護距離110 m。補碼區(qū)段發(fā)送的有效低頻信息與1LQG相同；另一種補碼為全進路發(fā)碼（一般指經過P1/18以上道岔側向進路）。根據(jù)進路前方編碼條件和本進路信號開放條件對P1/18以上的道岔側向軌道區(qū)段進行編碼。

對本線存在二處側向發(fā)車進路補碼、一處側向接車全進路的發(fā)碼。補碼對列控中心（TCC）編碼來說，只需要設計提出，由TCC供應商按照設計意圖實現(xiàn)即可。但本項目是繼電編碼，設計在補碼時，采用與正線正向接車進路共用接車的JM發(fā)送盒方式。優(yōu)點：電路修改簡單。缺點：存在搶發(fā)送盒的問題。即先辦理正線接車進路，前行車占用JM發(fā)送盒，還未全部進入股道前，具備為后續(xù)車開放發(fā)車進路的條件（大道岔區(qū)段已經解鎖）。此時若辦理后續(xù)列車的出發(fā)進路，且該進路同時需要補碼，將導致后續(xù)列車的補碼因前行車占用JM發(fā)送盒，而不能正常工作。同樣用在發(fā)車口做-2+ZP碼的發(fā)碼盒與正線正向接車的JM共用時，也會存在與上述搶JM發(fā)送盒的問題。當然可采取行車限制條件的方式，約束行車人員的操作來解決上述問題。因此工程設計時，應單獨設置補碼FM發(fā)送盒。將原JM/FM發(fā)送中的反方向正線FM調出（含-2+ZP碼），與新設補碼的FM共用。即發(fā)車單獨使用FM，接車方向單獨使用JM。優(yōu)點：不存在搶發(fā)送盒的問題，同時也可以解決上碼遲的問題，具體在本文2.3.2中詳細介紹；缺點：修改工作量大。

在工程設計和審圖階段，應重點審查1LQ的長度，建議信號設計對行車提出1LQ的長度必須大于700 m的要求，從而規(guī)避側向發(fā)車進路補碼的問題。對于接車進路內存在大道岔，且設有大道岔應答器組的，其接車進路應作成全進路發(fā)碼。

2.3.2對疊加不預發(fā)碼的處理建議

對于非全進路發(fā)碼的側線股道或特定的接近區(qū)段采用占用發(fā)碼時，由于未能做到預發(fā)碼，存在列車占用軌道區(qū)段與ATP的解碼時間、車載邏輯處理存在時間差（俗稱上碼遲），會出現(xiàn)瞬間制動。尤其有碼區(qū)段的入口若存在分路不良，此現(xiàn)象更明顯。同樣的問題在跨線運行發(fā)車口的最后一個道岔區(qū)段設置-2+ZP碼的區(qū)段，也會不同程度出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

本線設計中雖然取消ZP碼，從時間上看確實可以減少2.5 s，但對于不同的車載來說，還是會出現(xiàn)瞬間制動問題。對于跨線運行利用正線JM發(fā)送盒發(fā)送ZP碼，完全可以通過增加ZP碼區(qū)段的CJ第三條勵磁電路來實現(xiàn)預發(fā)碼，其勵磁電路可使用ZP碼前方的GJ條件來實現(xiàn)。對于本線股道電碼化采用雙發(fā)送，占用發(fā)碼方式，且工程已實施到位，建議采用簡單處理方案。如圖2所示以X→3G進路為例進行闡述，有二種方案解決預發(fā)碼。一是在原發(fā)碼通道GJ的基礎上串接發(fā)碼區(qū)前方區(qū)段5DG 的GJ和對應道岔表示繼電器5FBJ的接點，如圖2中方案一。二是新搭建X3YMJ（也可CBI驅動X3YMJ），并在原發(fā)碼GJ的基礎上串接X3YMJ接點，如圖2所示方案二。第一種電路簡單，便于實施。第二種電路相對第一種來說，需要增加繼電器。

2.3.3繼電電路實現(xiàn)的防災接入

圖2　側向股道預發(fā)碼修改示意圖

2015年7月，總公司批復寧啟項目增設自然災害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)Ⅰ類變更設計。按《鐵路自然災害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)工程設計暫行規(guī)定》（鐵總建設〔2013〕86號）、《信號系統(tǒng)與異物侵限監(jiān)控系統(tǒng)接口技術條件》（運基信號〔2009〕719號）規(guī)定，區(qū)間發(fā)生異物侵限災害時，列控中心應控制異物侵限災害所影響閉塞分區(qū)的軌道電路無條件發(fā)H碼［4］，落物點運行后相鄰區(qū)段應發(fā)HU碼。對于本線TCC不負責區(qū)間發(fā)碼，而采用繼電編碼，尚無規(guī)范明確與異物侵限監(jiān)控系統(tǒng)接口技術條件。但綜合考慮設置異物侵限監(jiān)控的目的，應參照運基信號〔2009〕719號，建議本線異物所在區(qū)段發(fā)送盒應增設H碼的編碼電路，同時需修改異物所在區(qū)段相鄰區(qū)段的編碼電路。由于本線反向按站間閉塞，不設碼序追蹤（接近區(qū)段除外），故反方向落物點的H碼設置是難點。鑒于反方向站間運行，建議按照大區(qū)間考慮，充分利用YWJ的條件，將落物點所在區(qū)段和反方向入口的第一個區(qū)段增設反向H碼。

2.4繼電電路實現(xiàn)有條件的降級

本線設臨時限速服務器（TSRS）管轄臨時限速，當滿足《列控中心技術規(guī)范》（科技運〔2010〕138號）規(guī)定的發(fā)碼降級條件時，進、出站信號機接近區(qū)段均應實現(xiàn)碼序降級，且對應進站信號顯示也應降級。本線TCC可以識別是否滿足降級條件，當降級條件具備時，應向CBI發(fā)送降級指令。對于進站信號機應由CBI控制USUJ來實現(xiàn)地面信號機和接近區(qū)段碼序的降級。對于發(fā)車進路接近區(qū)段碼序降級，應由CBI驅動特定的降級繼電器，由該繼電器來實現(xiàn)接近區(qū)段的發(fā)碼降級，當CBI監(jiān)測到降級繼電器處于非安全側時，應及時關閉出站信號機。

2.5數(shù)據(jù)安全

2.5.1接近區(qū)段長度

本線正向最高運行速度≤200 km/h，反向最高運行速度≤160 km/h。接近區(qū)段長度L接≥L確+ L制計算［5］，其中L確取值15 s，L制取CRH1動車組（制動初速度200 km/h，目標速度0 km/h）緊急制動距離2 000 m，計算出接近區(qū)段長度L接≥2 834 m。本線閉塞分區(qū)長度按≤1 400 m控制，其正方向進站信號機的接近區(qū)段均使用三個閉塞分區(qū)，滿足規(guī)范要求。

本線反向運行設計速度≤160 km/h，按照L接≥L確+L制計算，其中L確取值15 s，L制取CRH1動車組（制動初速度160 km/h，目標速度0 km/h）緊急制動距離1 400 m，計算出反向接近區(qū)段長度L接≥2 066 m，理論上應比照《提速半自動閉塞區(qū)段接近信號機設計原則（暫行）》（運基信號〔2005〕111號）（適用于160 km/h線路）設置兩個閉塞區(qū)段的長度即可。而本線反向采用3個閉塞區(qū)段的長度作為反向進站的接近區(qū)段，實際上對運輸效率會有影響。

2.5.2延時解鎖時長設置

經科學計算和實踐證明CTCS-2級及以下鐵路接近鎖閉解鎖延時時長：接車進路、正線發(fā)車進路和經18號以上道岔側向的發(fā)車進路自信號機關閉時起延時3 min，其他進路自信號機關閉起延時30 s［6］。高速鐵路接近鎖閉解鎖延時時長的確定主要是因CTCS-3區(qū)段內，RBC允許存在小于20s的無線中斷時間，當列車出現(xiàn)無線中斷超過20 s時，列車將降到CTCS-2級，憑地面碼序控車。列車在降到CTCS-2級前的20 s內，仍保持最高速度運行。因此高速鐵路接近（完全）鎖閉解鎖延時時長：接車進路、正線發(fā)車進路和經18號以上道岔側向的發(fā)車進路為4 min，其他側線發(fā)車和引導進路為60 s。

對于本線運行列車的頂棚速度均小于200 km/h，且最高列控等級為CTCS-2級，故本線采用普速鐵路的延時時長。

2.5.3分相區(qū)長度

本線接觸網專業(yè)分相區(qū)分別設置“T斷”、“斷”電標，而《列控數(shù)據(jù)管理暫行辦法》（鐵總運〔2014〕246號）規(guī)定分相區(qū)的長度按照正、反向“斷”電標作為起止里程。因本線為客貨共線，接觸網電分相標的設置應參考《接觸網電分相標識設置補充規(guī)定》（鐵總運〔2015〕145號）。當“斷”電標距分相中性區(qū)段大于80 m時，列控工程數(shù)據(jù)表編制分相區(qū)的長度是按照正、反向“斷”電標的里程來計算；當“斷”電標距分相中性區(qū)段30 m時，列控工程數(shù)據(jù)表編制分相區(qū)的長度是按照正、反向“T斷”電標的里程來計算。

2.5.4反方向CTCS-3包的處理

由于本線反向按站間閉塞運行，區(qū)間軌道電路不發(fā)追蹤碼序，故進、出站口及側向出站有源應答器應發(fā)送反向運行信息包（CTCS-3包）。另本線六合站至儀征站間設有余家營中繼站，江都站至泰州西站間設有中繼站1，當辦理反方向發(fā)車時，動車組在發(fā)車站的出站口收到CTCS-3包后，ATP根據(jù)CTCS-3包描述長度以及線路速度生成速度-目標模式曲線，若出站口發(fā)送的臨時限速信息包短于反向運行信息包，將會導致列車制動。建議設計院商廠家特殊處理發(fā)車站出站口有源應答器中CTCS-3包描述的長度和臨時限速描述長度的關系。

2.6特殊場景下的安全措施

2.6.1繼電式區(qū)間占用邏輯檢查特殊處理

本線參照《自動閉塞區(qū)間繼電式邏輯檢查暫行技術條件》（鐵總運〔2015〕121號）來實現(xiàn)區(qū)間邏輯檢查，該規(guī)范明確規(guī)定反方向不進行區(qū)間邏輯檢查。而《列控中心區(qū)間占用邏輯檢查暫行技術條件》（鐵總運〔2015〕156號）規(guī)定正反向均實現(xiàn)區(qū)間占用邏輯檢查，且TCC具備發(fā)現(xiàn)分路不良時，控制TCC不能改方的功能。由于本線區(qū)間方向電路由TCC控制，區(qū)間占用邏輯檢查通過繼電方式完成。設計應提供接口使TCC獲得正向區(qū)間是否存在分路不良的條件，當TCC收到已確認的區(qū)間分路不良信息時，控制不準改方。對于區(qū)間存在反向的分路不良，只能通過行車限制條件來卡控。

2.6.2動車進路上存在分路不良區(qū)段

本線雙正線間渡線區(qū)段可能存在分路不良，按照行車組織規(guī)定，分路不良區(qū)段嚴禁開行動車組。本線未考慮分路不良的處理，鑒于工程實施的現(xiàn)狀，建議分兩步實施：1）比照普速分路不良管理辦法，加強測試和碾壓。后期安排費用，對分路不良區(qū)段進行噴金處理；2）修改列控工程數(shù)據(jù)表，刪除部分經分路不良區(qū)段的進路。

3 結束語

本線為200 km/h的客貨共線線路，列控中心控制區(qū)間方向，而區(qū)間軌道電路編碼、區(qū)間信號機點燈、區(qū)間邏輯占用檢查均通過繼電方式實現(xiàn)，區(qū)間反向不發(fā)送追蹤碼序，設置中繼站和異物侵限點。無論從技術標準、設計方式、設備接口方式與標準高鐵存在一定的差異，實屬全路少見。2016年4月6日，筆者參與寧啟靜態(tài)驗收工作，由于時間短，介入深度不足，水平能力有限，文中不妥之處，請指正。本文中闡述的觀點僅供參考。

［1］鐵鑒函［2009］1340號 關于寧啟鐵路林場至揚州東段復線電氣化工程初步設計的批復［S］.

［2］科技運〔2010〕136號 CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）［S］.

［3］鐵總科技〔2014〕172號 鐵路技術管理規(guī)程［S］.

［4］運基信號〔2009〕719號 信號系統(tǒng)與異物侵限監(jiān)控系統(tǒng)接口技術條件［S］.

［5］傅世善.信號規(guī)范釋疑之一［M］//傅世善鐵路信號論文全集.北京：鐵道出版社，2011：198-203.

［6］傅世善.信號規(guī)范釋疑之二［M］//傅世善鐵路信號論文全集.北京：鐵道出版社，2011：204-206.

Nanjing-Qidong double-track railway electrifi cation project （Nanjing-Qidong project for short later） is to carry out double-track electrifi cation transformation on the existing railway line. In the period of implementing the project， existing national railways are under speed-up， and various technical specifi cations are constantly updated. As a result， new situation and new problems emerged constantly in construction of the project. The paper sorts out and analyzes the signal design problems and solutions in the project.

railway passenger & freight transportation； signal； special design； application

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.021

2016-04-25）