客运专线车站信号平面图设计方法概述

2011-05-08张敏慧

铁路通信信号工程技术 2011年1期

张敏慧

（中铁第四勘察设计集团有限公司，武汉 430063）

1 客运专线运营的特殊要求

客运专线高速度高密度的运行对线路、桥梁、隧道以及各型控制系统都提出了更多更高的要求。

客运专线列车控制系统一般采用CTCS-2级或CTCS-3级列车运行控制系统，列车运行不再采用传统的地面信号机作为行车凭证，转而采用车载ATP的指示作为行车凭证。区间线路不设置地面信号机，车站内列车信号机常态为灭灯[1]。列控系统为保证列车在站内可靠安全停车，留出了安全防护距离，甚至过走防护距离，地面通过应答器作为绝对停车的触发点，这些对站内信号机的设置均提出不同以往的要求[2,3]。

客运专线的线路、桥梁等基础设施工艺要求均比既有线工艺要求更高，路基、桥面等一旦成型不允许开挖，尤其速度等级达到350 km/h的线路一般采用无砟轨道，其路基路面等要求更为严格。客运专线一般采用无缝钢轨以提高旅客乘坐舒适度，相应站内绝缘节采用胶接绝缘，轨缝胶接位置与轨道的强度等有关。这些条件将会制约信号电缆敷设的自由度、轨道电路的设置，给信号平面设计带来一定的影响。

此外，客运专线维护维修采用垂直天窗方式，在每晚12：00～4：00的维修时间段内将会与接触网检修、工务检修、电务检修等车辆上线进行维修作业，目前该类车辆均尚未配置有车载ATP设备，因此在信号平面乃至信号设计方案中，需要充分考虑该类列车的维修作业需求。

2 信号平面图设计方法

客运专线一般中间站多为4～7股的站形，如图1，2所示。

其站场正线配轨长度一般考虑至少50 m，站台长度450 m，股道有效长（警冲标至警冲标）不小于650 m。

2.1 进出站信号机设置原则

进出站信号机一方面是未装配ATP列车在站内的行车凭证，另一方面也是ATP列控系统控制列车停车的位置。

进站信号机采用与既有线一致的机构，考虑设置在车站最外方道岔外方，并充分考虑站场专业在道岔外方的配轨长度。一般来讲站场最外方道岔外方配轨100 m，因此进站信号机设于图1、2中1#，2#道岔外方100 m处，为便于线缆过轨，进站信号机考虑上下行线并置。

在能满足高柱信号机安全防护距离的情况下，进站信号机考虑设置为高柱，但客运专线较常采用的AT供电方式其接触网杆塔距离邻近线路中心的位置为3 m，高柱信号机如需避开其AF线、PW线，则需要电气化专业在进站信号机附近对导线进行抬高或外架等特殊方式处理，给施工及维护带来不便，甚至部分地段在采取措施的情况下仍无法满足安全防护距离的要求。根据目前开通的一些客运专线情况来看，由于正常情况下该信号机为灭灯状况，仅作为分区的间隔指示，在机务部门认可的前提下，进站信号机大都采用了七灯位矮型机构。

出站信号机采用不带表示器的HLB三灯位矮型机构[4]，设置在接车进路终端处的股道上，对于全部动车运行的线路，除了考虑在岔后警冲标外5 m（主要考虑动车组的第一轮对距离车前端较既有机车更长，大约为5 m）外，还需要考虑列车的过走防护距离50 m[2]。从图1、2中看，各股道出站信号机考虑设置在5#，7#，6#，8#或9#，11#，13#，15#，6#，8#，10#，12#岔后警冲标后50 m处。这里需要关注的情况为图1中3 G和图2中5 G下行出站信号机，该信号机实际处于道岔的岔前，比照过走防护区段50 m的考虑规则，该处出站信号机应该设置岔前（图1的10#，图2的14#道岔岔前)轨缝前50 m处。

此外，为便于控制电缆过轨管道的统一设置，各股道出站信号机尽量考虑并置或分组并置，采用并置方案时，需检查轨道相关的限制条件是否满足。

（1）满足动车组可完全停在站台区域。

动车组停车位置与出站信号机位置和ATP控车方案有关。

如果股道仅考虑单方向接车，动车停车位置情况如图3所示。

其中a为出站信号机距离警冲标的位置，该距离应大于等于过走防护距离50 m；b为列控系统站内的安全防护距离60 m；c为列车长度（目前两节重联列车最长车型为428 m），d为站台长度，一般客专线路为450 m；e为站台端距离岔后警冲标的位置。这时出站信号机设置位置需满足：

在站台位于股道中央时，上式可表达为：

如果股道需要考虑双方向接车，且要求正、反向动车停车位置相同（例如为满足旅客指示牌或安全门的要求），则动车组停车位置情况如图4所示。

这时要求：

即 a≤（L股道有效长-548）/2 ……式（2）（2）轨道电路分支长度满足要求。

2.2 调车信号机设置原则

客运专线区间不设信号机仅设置信号标志牌，车站内进、出站列车信号机则常态灭灯，动车司机沿路不再望到信号显示。而站内调车信号机常态显示蓝灯，动车司机驾驶时会看到该信号机的显示，对司机的望及驾驶思路会产生一定的干扰，因此客运专线线路上车站客运专线线路正线区段尽量不设调车信号。

此外，由于客运专线车站内平时几乎没有调车作业，应尽量少设调车信号机的设置，但考虑到维修天窗时间内接触网维修车辆对供网系统检修作业的便利性，在车站内能完成多股道间转线作业处考虑设置个别调车作业，例如图2中3#，5#道岔岔前处（但该处位于正线，因此可根据相关运营部门意见考虑是否设置该调车信号）。岔前的进站信号机处一般可完成站内各股道的专线作业，但如果设置进站内方的调车信号机，为保证轨道电路反应时间要求，需将进站信号机外移、从而加长站区长度，不利充分发挥区间运行效率，因此客运专线车站一般不考虑设置进站内方的调车信号机，采用越站调车的方式进行转线作业。车站维修工区、存车线等位置，例如图1中的10#，12#，14#道岔处，则可根据常规铁路的调车信号机布置原则进行调车信号机的设置；此外调车信号机的设置需兼顾集中过轨要求、轨道电路设计长度、绝缘节设置原则等要求。

2.3 轨道电路设置原则

由于移频轨道电路在发码控制方面具备很强的灵活性，客运专线车站（除特殊大站外）一般考虑全站采用移频轨道电路。

移频轨道电路设置需要考虑的边界条件包括站内最小轨道区段长度的定义、载频的配置、道岔区段的道岔布局、不同道岔布局下分支长度、股道上出站信号机设置位置、轨道专业对短轨布置的要求等。

站内正线移频轨道电路设计长度一般不小于按照最高速度运行2.5 s和20 m的余量要求[1]；道岔区段ZPW-2000A轨道电路长度应小于400 m，特殊情况不应大于600 m。每个道岔区段不宜超过2个道岔。当区段只有1个道岔时，无受电分支长度不应大于160 m。当区段有2个道岔时每个无受电分支长度分别不应大于80 m和160 m[5]。考虑为避免邻线干扰问题，站内无岔、股道区段ZPW-2000A轨道电路区段长度不大于650 m。轨道电路长度示意如图5所示。

客运专线基本考虑采用胶结绝缘方式进行钢轨绝缘处理，因此轨道电路绝缘节的设置位置需要考虑轨道专业配轨、胶结绝缘节的具体制作方案。目前胶结绝缘的制作方式分为厂制胶结绝缘接头现场焊接、现场制作胶结绝缘两种方式。由于厂制胶结绝缘接头在焊轨温度、环境洁净度、日后维护更换等方面均占有优势，推荐工程中优先采用该方式。根据轨道专业相关规范，正线轨道区段配轨长度不小于12.5 m，如果是一个厂制绝缘接头则其胶结绝缘位置距离道岔尖轨前端或岔根后端轨缝至少6.25 m，信号平面图设计中绝缘节位置不应像以往铁路中在道岔前后轨缝处设置，而是一般考虑在距离轨缝6.25 m的整数倍处设置，如图6所示。特殊困难地段，也可考虑在岔前和岔后轨缝处进行现场胶接绝缘。

考虑绝缘破损防护、列控系统对地面载频布设的需求，全站采用一体化轨道电路时，移频轨道电路载频配置按如下原则进行：上行线侧采用上行线频率、下行线侧采用下行线频率，正线绝缘节两侧采用不同载频；正线移频轨道电路的频率与区间移频轨道电路统筹排列；客运专线轨道电路频率信息由应答器向车载设备发送，因此轨道电路不发送转频信息，站内轨道电路频标设置可较灵活。站内轨道电路载频布置示意如图7所示。其中3G虽然长度不足650 m，但为了绝缘节两侧轨道电路频率错开，股道区段增加了分割点。

某些工程受投资等各种因素所限，在站内采用25 Hz轨道电路，轨道电路的长度则不受上述轨道电路反应时间和一体化轨道电路分支长度的限制，但需满足25 Hz轨道受电分支长度要求，在电码化频率选择、切频时机等方面需要根据列车开行的上、下行线方案做好统筹考虑。

需要关注的问题是，在客运专线列控方式下，由于列车在接受到UU（或UUS）信息时，其目标停车点为下一架列车信号机，例如图8中（某大型车站局部，由于咽喉区较长，设置了总出站和接车进路信号机），当排列了X-XL1的列车进路，列车在X的接近区段收到UU或UUS时，列车以XL1为停车点运行，直到列车制动到零或重新收到有效低频码后，按照新的运行许可重新计算制动模式曲线运行。如果XL1接近区段无码，或者有码的距离较短，当XL1处于开放状态时，由于列车无法尽早获得有效低频码，导致列车无谓的制动，而在获得低频码后又重新缓解加速。为避免列车无谓制动，信号机接近区段（特别需要关注的侧向接近区段）有码范围必须是进路上列车最高运行速度制动到零时的常用制动距离+安全防护距离。在轨道电路制式选择方面，需要综合考虑系统的可实施性、可控性，综合对比技术经济效益，合理选择采用一体化轨道电路的范围。例如图8所示，该车站场规模大，由于工程投资限制，其非正线、股道区域往往采用25 Hz轨道电路方案。根据上述原因XL1，XL3，SZ1，SZ3的接近区段需要考虑有码，因此可根据这些信号机接近区段一定距离范围内（包括1DG，3DG，AG，BG等）有码的要求，综合考虑轨道电路长度要求、发码控制方案、电码化及一体化轨道电路的投资差异等因素，合理选择这些区域内轨道电路制式。

2.4 站内应答器设置原则

根据目前铁路的相关标准[2,6,11]，进站信号机处一般设置有由一个有源、两个无源应答器组成的进站应答器组，其中有源应答器距离信号机最近，为30 m，组内应答器间距为5 m；到发线及有图定转线作业的正线（一般指设置有站台的大型始发终到站的正线，或有联络线衔接的车站正线）出站信号机处设置有由一个有源、一个无源应答器组成的出站应答器组，其中有源应答器距离信号机最近，全部开行动车组的车站中该应答器组距离出站信号机距离为30 m（正线）或20 m（到发线），其他未考虑有过走防护距离的车站中该应答器组距离出站信号机距离为65 m，组内应答器间距为5 m；全部开行动车组的无转线作业的出站信号机处设有两个无源应答器组组成的定位应答器组，距离出站信号机距离分别为30、35 m；股道中间设置有一个定位应答器（股道有分割时，考虑设置在分割点外方20 m或30 m）。

站内有大号码道岔时，需要考虑在区间适当位置设置有大号码道岔应答器组。

2.5 平面图上其他表述的内容

2.5.1 站台端位置

在信号平面布置图上标注处站台端距离站中心的位置，这样可以直观地反映出出站信号机距离站台端的位置，有助于判断出出站应答器设置位置是否充足、列车是否能全部停入站台，并在有极端不满足情况下，采取特殊的列控方式予以弥补。

2.5.2 取消股道有效长表格

传统信号平面图中绘制有各股道有效长的表格，用于反映各股道是否能停留超长货物列车，股道有效长考虑从信号机至警冲标的位置。客运专线运行的均为动车组，车组长度为固定8辆编组或16辆编组的动车，不存在超长货物列车在股道停不下车的情况。此外，站场专业的设计规范中将股道有效长定义为岔后警冲标间的距离[4]，与信号平面表格中的定义不尽相同；且由于目前各股道出站信号机设置位置考虑并列，因此部分股道如果采用信号传统的计算方法，会给相关部门带来疑惑。鉴于这些存在问题，目前客运专线信号平面图中不再出现股道有效长表格。

2.5.3 道岔采用的转辙机类型、牵引点等

为使信号后续设计更顺利开展，客运专线信号平面图上除标注道岔的辙叉号外，还应标注出道岔的专线号、配套转辙机类型、牵引点个数以及密贴检查器的设置情况。

2.5.4 进站口坡度情况

客运专线由于允许列车开行的速度高，其进站口换算坡度的计算方法与常规按三显示、四显示方式运行的普速铁路也有不同[7]。目前通常的做法是在列车最高运行速度制动到零的紧急制动距离（例如按照最高运行速度350 km/h制动到零的紧急制动距离6 500 m，按照最高运行速度250 km/h制动到零的紧急制动距离3 200 m）[8,9]内连续计算是否存在有大于千分之六的换算坡度，如果存在，则在进站口进行标注，以便进行下坡道延续进路的设置。