客运专线信号专业接口设计需关注的问题

2011-05-14张敏慧

铁道通信信号 2011年4期

张敏慧

客运专线是采用列控系统进行控车，以车载显示作为行车凭证，全部由动车组运行的线路，不再设置地面信号机。由于列车运行速度高，对路、桥、隧、轨道等的要求也高。随着站前施工工艺的提升，施工完毕后不再允许有开挖和破坏，因此在整个工程的系统设计方面，要结合站前、站后的专业，统筹考虑列控系统的安全保护距离，以及不同行车模式对行车和相关专业的影响，加强各专业间的沟通，做好全专业的设计方案及施工预留预埋工作，从而完善客运专线的专业间接口。

1 股道有效长度和站台长度

高速铁路站场部分有关规定定义了车站股道有效长 (股道两侧警冲标之间)为650 m，站台长度一般为450 m。铁集成［2007］124号(《客运专线CTCS-2级列控系统配置及运用技术原则》)中，对全部开行动车组线路的出站信号机设置位置进行了规定，即距离警冲标55 m(其中含过走防护距离50m)。根据CTCS-3级列控系统总体技术方案的有关规定，站内安全防护距离不超过60 m。此外根据科技运［2008］144号文《CTCS-3级列控系统应答器应用原则》，股道出站信号机外方20～30 m处，设置含绝对停车报文的应答器组。

站台设置时需要考虑出站应答器组不应侵入站台区域、列车停车位置距离出站信号机大于站内停车安全防护距离、列车停站时不应有车厢停在站台区外等因素。在股道有效长仅为650 m时，除要考虑站台居中设置外，在采用ATP控车进站停车;忽略ATP测速、测距误差的情况下，还要考虑列车车头距出站信号机距离，及车尾距另一头站台的距离，列车进入站台停车的情况如图1所示。

图1 ATP控车时站台停车位置示意图

由于股道上存在双向接车的可能，在股道有效长刚好为650 m的情况下，站场专业设置站台时必须考虑居中设置，否则某一方向停车时车尾会停到股道外方。另外由于一般车站各站台里程统一，站场布局必须注意上下咽喉的对称布置，否则会造成某些股道虽然有效长为650 m，但由于这部分股道中心和站台中心不一致，从而造成列车停车冒出站台。

在部分站场股道长度或站台设置无法满足列车停入站台时，则应根据特殊站场的设置情况，酌情采取特殊的列控方案，包括设置安全保护区段、特殊数据限速、虚拟防护点数据等。

2 动车段、所内股道长度的考虑

目前动车段、所接发车进路一般采用CTCS-2级列控系统，段、所内一般采用调车方式运行。动车段存车线股道有效长度需要结合列控的安全防护距离、动车存车要求，及段、所内道口、道路设置情况等综合考虑。接车方面CTCS-2级列控系统站内停车安全防护距离60 m，警冲标至信号机距离5 m，测速、测距误差及列车司机停车裕量15 m，发车方面警冲标至信号机距离5 m，按一列动车长度430 m计算，则停留一列车时列控要求的最小股道长度为515 m。

图2 动车段、所内存车线股道长度示意图

图2中如果道路处于图中所示区域，动车停车处均为直线段，则515 m股道有效长可满足要求，否则股道有效长还需要考虑增加道路和曲线段的长度。现在有些段、所内要求部分停车股道能停留2列8辆编组列车，在列控控车进段方式下，股道有效长需要有2个60 m+15 m的考虑，故最小股道长度达590 m。

3 信号设备安装限界对相关专业的影响

3.1 转辙设备安装要求

客运专线有部分道岔设于桥梁上、隧道内，部分车站更是有半个咽喉乃至全咽喉设置在桥上，给信号室外设备的安装带来较多困难，其中需要特别关注的是桥隧内转辙设备的安装尺寸。结合道岔配套转辙设备的具体尺寸 (S700K转辙机外缘距离线路中心约2600 mm，ZYJ7转辙机外缘距离线路中心约2850 m)，考虑保护管套筒的可摘取位置，计算道岔各牵引点上信号转辙设备的具体安全限界尺寸，向桥梁、隧道专业提出具体的设备安装尺寸要求，在部分地段甚至需要相关桥隧专业重新进行断面设计。

3.2 信号设备安装对站场布局的影响

复杂站场中转辙机安装位置甚至影响站场道岔的布置 (以S700K转辙机为例)。

1．单渡线道岔心轨的第2牵引点转辙机设于道岔侧股一侧的最小线间距不应小于5.36 m。见图3。

即L2处垂距 (tg1/18×27.071) +转辙机横向宽度+邻线轨枕半长=线间距1.504+2.553+1.300=5.357≈5.36m。

2．当平行3条线的间距为5 m时，两平行渡线错位的最小距离不应小于9.55 m，即中间一条平行线上的两相邻道岔间插入钢轨长度，不应小于25.008 m，且第2牵引点转辙机设于道岔直股一侧，示意图见图4。

3．平行线同一里程上有2组道岔且需要在线路同一侧安装转辙机的，该2组道岔岔尖需错开0.3 m。

4 接触网分相区的设置位置

4.1 出站列控模式对分相区设置的影响

采用CTCS-3级列车运行控制系统时，在不同控车模式下对列车的运行速度会有不同的限制。例如采用引导模式，车载设备应按照固定限速40 km/h监控列车运行;出站信号机处，在出站应答器缺失的情况下，列车转入部分监控模式控车，车载设备按照固定限速50 km/h监控列车运行。为此接触网分相区的设置位置应使列车在车站停车启动后，按照不同模式运行时均能顺利驶过无电区。

从目前各线设计情况看，分相区的设置位置均位于进站口外方不远处，从车站启动的列车可受电获取动能的距离并不很长，如果这个距离内还存在有一定的长大上坡，则很有可能在部分监控模式或引导模式下，发车的动车组无法获得足够的动能闯过分相区。因此，从系统的角度看，接触网分相区设置需要进行列车运行模拟计算、供电计算、地形地貌的选择等，尽量兼顾各种不同行车模式下对分相区位置的要求。在极端条件下无法满足各型控车模式要求时，至少应满足列车常用控车模式的控车需求，并在系统使用中重点说明特殊地点的特殊使用方式，与运营管理部门共同制定列车运行模式要求、故障情况的应对策略。

4.2 行车布点与分相区位置的关系

区间信号点的布置与分相区位置也密切相关。由于在分相区中列车无法取电行车，需要考虑列车停车后能重新启动，即需要考虑分相区末端距离信号点的位置。由于列车可能在区间停车，还需要考虑信号点距离分相区始端有足够距离，以保证列车停车后重启能有足够动能闯过分相区。

分相区末端距离信号点的距离要考虑的因素包括:列控系统在区间110 m的安全防护距离、列车停车误差 (约10～15 m)、列车车头距离后弓距离 (Ⅰ型车最长约397 m);信号点距离分相始端距离，则应根据动车组加速性能、线路的坡度和其他状况，计算列车能闯过分相的受电长度，同时扣除110 m的安全防护距离。

5 行车布点

区间行车布点除需要按照CTCS-3级列车最高运行速度下的列车制动距离、追踪间隔、可用码位等常规限制条件进行布点外，还需要考虑布点和接触网杆塔的尽量统一 (以利于停车标的安装)、列控系统对轨道电路最小长度的要求、离去区段的最小长度 (以保证非全进路发码等情况下列车无谓的制动)、不同路质地段轨道电路极限长度、分区点距离分相区的距离要求等诸多因素。行车布点后，信号系统还将根据最后布点结果，对无法满足限制条件的特殊问题加以分析研究，制定应对策略，包括咽喉区补码、特殊发码方式等。

6 电缆沟槽、孔洞设计

由于高速列车运行对站前工程施工工艺提出更高的要求，线路、桥梁、隧道等工程一旦形成就不允许开挖，因此需要在站前工程施工期间，向线、桥、地、隧等专业提交电缆槽及过轨要求，为信号预留出控制缆线的通道，包括沿线路方向的槽道、电缆过轨通道、槽道引入线路旁的设备控制室。

1．区间。为避免电缆在信号点处频繁过轨，高速铁路一般考虑分上、下行线，分别敷设控制电缆的方案。因此考虑在区间线路两侧预留适合尺寸的电缆槽道，并可考虑与通信槽道合用，但要避免与强电电缆槽道合用。

在不同路质地段 (包括桥隧、桥路、隧路)衔接处，要考虑不同高度和距线路不同水平距离的电缆槽道贯通，进行电缆槽过渡段的设计，以保证电缆在槽道内合适的转弯半径。

应在区间中继站里程附近设计电缆过轨通道，以便上、下行电缆集中引入控制室。从目前的客专建设经验看，由于站前、站后工程工期衔接、征地拆迁工作困难较多等问题，预计的中继站里程位置可能发生变化，因此可考虑在预定的中继站里程附近间隔一定距离 (300～500m)，设置一定数量的过轨钢管，满足信号控制电缆过轨要求。

2．站内。站内信号设备较多，控制电缆数量较大、电缆过轨情况很多;其他站后专业在站场范围内均需过轨，应统筹好相关专业电缆槽及过轨管线，以及水沟等其他设备管线的相互关系;站台区域信号电缆要引入控制室，该处属于旅客活动区域，其范围内的沟槽管线尤其需要认真研究，既要满足工程实施的需要、旅客上下车活动需要，还要考虑日后的维护维修需要。

信号及其他站后专业，需要根据受控设备状况向汇总专业 (一般为站场专业)提交各自的电缆槽道走向、尺寸、手孔要求，过轨里程及过轨钢管数量、直径、管壁厚度及内部附属物要求，由汇总专业统筹考虑各专业电缆通道。信号专业本身则需根据电缆数量估算具体的电缆槽尺寸，避免过大或过小;根据现场转辙设备、轨道电路的布设，综合考虑过轨位置及过轨电缆数量，使电缆走行径路尽量顺畅，其中需考虑避免与信号机、箱盒等设备位置重叠，以造成设备安装位置不足。

站台区域集中各专业入室电缆，最好考虑综合缆线大通道，以便维修人员进入，同时也为控制电缆引入室内提供便利条件;设置大通道条件不具备时仍考虑采用电缆槽方式，但需在电缆槽上间隔一定距离设置可开启站台盖板，且电缆槽内不可采用砂防护，以便检维修作业的电缆抽取与敷设;此外入室电缆引入通道需要详细研究，保证电缆一定的转弯半径，保证足够的入室空间。

所有信号电缆槽需要考虑一定预留空间，过轨钢管要考虑一定的预留数量，为日后的检维修工作建立一个较好的基础。

3．房屋内部的沟槽管线。由于目前信号房屋与综合站房合设的情况较多，信号电缆在室内的沟槽管线预留又带来较多的接口设计工作。

根据电缆数量计算电缆引入口尺寸，提交相关专业时尺寸应考虑一定的裕量;在部分复杂建筑车站内电缆引入至分线盘间走行进路长，爬高较大的情况下，需要提交相关电缆爬架、电缆托架的设计要求;电缆通道在建筑物内部同样需要考虑电缆的转弯半径要求、电缆由外界带来的电磁干扰对其他弱电设备的影响，避免电缆侵入信号设备的法拉第笼;此外，信号专业需要根据设备连接的具体要求，考虑本专业间不同设备间的缆线通道、与通信等相关专业的缆线通道。

7 防雷接地系统的设计

7.1 综合接地系统

高速铁路设置综合接地系统，其牵头专业需要向相关线桥地隧、接触网、房建等专业提交综合接地的总体设置原则，并要求相关专业通过一定的方式方法制作接地极，设置接地端子，并通过接地连接线连接，进而与贯通地线连接形成等电位接地系统，供相关专业铁路沿线一定范围内的设施、设备接地使用。

通过前期的研究及工程实践，目前综合接地已经有了较为系统和规范的通用参考图，指导不同路质地段、站区各部分综合接地的具体设置方案。目前，牵头专业主要策划好综合接地的设置范围、设置好各专业的分工界面及具体的工序衔接方案、归总最终的接地端子分配使用原则与方案。

7.2 信号房屋的综合防雷系统

根据铁建设［2007］39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行》和铁运(2006)26号《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》，信号设备所在建筑物需要采取包含由外部防雷措施和内部防雷措施工程的综合防护系统，其中外部防雷措施需要考虑接地装置、法拉第笼、引下线等方式;信号设备房屋内要求预留出不同接地用途的接地汇聚线，并通过引下线与接地装置连接;此外由于要求距铁路两侧20 m范围内的设备房屋接地装置应接入综合接地系统，建筑物接地装置需要与沿线路敷设的贯通地线连接，且接地装置、法拉第笼等均可优先利用基础和结构内的非预应力钢筋，而引下线、接地连接线等的设置均需在土建设施时予以考虑，故信号专业需要向相关的电力、房建等专业(根据设计分工确定)提交设置建筑物接地装置的要求，以及其与贯通地线的连接。