高速铁路AT供电方式下的信号机构安全距离分析研究

潘长玉

高速铁路AT供电方式下的信号机构安全距离分析研究

潘长玉

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

高速铁路无砟轨道区段安装通过信号机在国内尚无先例,针对高速铁路无砟轨道、AT供电条件下的信号机安全距离不能满足相关规范要求的问题,分别从信号机安全距离、信号机显示等方面进行分析研究,提出采用降低信号机高度满足信号机距离带电体安全距离的解决方案。

高速铁路;信号机;安全距离

1 研究背景

根据我国铁路现行技术政策及车载ATP在普速列车的应用情况,高速铁路普速列车上线运行仍需要采用以地面信号为主体信号的运行模式,区间按照地面设置通过信号机设计。

通过信号机设于路基地段时,由于矮型信号机显示距离短,不推荐采用,而采用高柱信号机则存在AT供电条件下高柱信号机安全距离不足等问题。对AT供电条件下信号机安全限界等方面进行深入研究,对于普速列车与动车组共线运行的客运专线铁路具有重要意义。

2 信号机构距离接触网的安全距离分析

我国在建或已建成的高速铁路中,牵引供电方式普遍采用AT供电方式。这种供电方式下的接触网结构及高度与普速铁路有所不同。普速铁路的接触网支柱高度为8.3 m,接触导线距轨面的高度为6 m。高速铁路接触网支柱高度为7.3 m,受电弓距轨面的高度为5.3 m,接触网设备设置高度较普速铁路低0.7～ 1 m。根据《铁路信号设计规范》(TB10007—2006)中13.1.1(强制性条款)要求:“交流电路牵引区段,信号设备外缘距接触网带电部分的距离不得少于2 m”。信号机的金属体外缘部分(必须是测外缘部分)与接触网带电部分的距离不得小于2 m,信号机构应接地良好。这个2 m包括与信号机顶端软横跨和两侧接触网各部位的距离。高速铁路无砟轨道、AT供电条件下的接触网结构如图1所示。

按照区间高柱通过信号机的安装位置,高柱信号机机柱高度为8 500 mm,基础埋深1 700 mm,信号机地面以上(以下简称信号机高度)6 800 mm。接触网带电体结合接触网专业提供的接触网设备的规格,接触网附加导线(AF线)与信号机机构的直线距离不足2 m,详见图2。

图1 高速铁路无砟轨道、AT供电条件下的接触网结构(单位:mm)

图2 信号机与接触网带电体安全距离示意(单位:mm)

3 解决方案

针对信号机机构外缘与接触网带电体距离不足2 m的问题,可采用加长接触网附加导线肩架和降低信号机高度2个方案来解决。

方案一:接触网附加导线(AF线)可采用加长肩架的方式解决绝缘距离的问题。接触网悬挂AF线的肩架可延长至2 500 mm,这样信号机构距离接触网带电体AF线的距离为2 800 mm,能够满足信号机与接触网带电体距离不小于2 m的要求。详见图3。

图3 加长接触网肩架示意(单位:mm)

当存在接触网下锚、中心锚结下锚及附加导线下锚时,接触网下锚支及中心锚结下锚支由线路中心过渡至接触网支柱下锚,附加导线下锚支由田野侧过渡至接触网支柱下锚,高柱信号机无法设置在上述区域内,必须将高柱信号机调整至非下锚的两支柱间。

方案二:降低信号机的高度。标准高度区间通过信号机高度为6 800 mm,信号机机构高度为1 460 mm。为了能最大限度地保证信号机的显示距离,将信号机降至其机构上边缘贴近接触网下底座时,此时信号机的高度为5 400 mm,如图4所示。

图4 信号机高度降为5.4 m时距离接触网带电体距离示意(单位:mm)

此时AF线距离信号机机构边缘的距离D为

信号机机构的边缘尚不满足距离接触网带电体2 m的距离要求。根据式(1),AF线距离接触网靠近线路侧边缘的距离为固定值1 800 mm。当D值取2 000 mm时,根据上述式,可以得出信号机上边缘距离AF线的垂直高度

即当信号机上边缘距离AF线的垂直高度A为871.78 mm时,信号机机构的外边缘距离带电体的垂直距离能够满足规范的强制性要求。考虑到AF线的下坠影响,将A取值为900 mm,此时信号机的高度为5 300 mm,如图5所示。根据式(1),可以得出此时信号机机构边缘距离带电体的距离为

图5 信号机高度降为5.3 m时距离接触网带电体距离示意(单位:mm)

4 方案比选分析

方案一、二均解决了信号机构外缘距离接触网带电体不足2 m的问题,2种方案相比,主要差异在于方案一通过加长接触网肩架的方式满足了安全距离的要求,但根据某客运专线在无砟轨道地段安装通过信号机的现场实例图片(图6)可以看出,采用8.5 m标准高度的高柱信号机,接触网的绝缘子遮挡了信号机的显示,在一定距离内有碍于司机的瞭望问题尚不能解决。方案二在降低信号机高度后,不仅能够满足距离接触网带电体距离的要求,同时也能最大限度地提高信号机的显示距离。因此推荐采用降低信号机高度的方案,来解决信号机距离带电体安全距离不足的问题。

5 结语

图6 某客运专线无砟轨道区段通过信号机安装实例

高速铁路无砟轨道地区安装区间通过信号机时,信号机距离带电体的安全距离分析,是非常重要的研究内容。目前,国内相关标准尚无适用于高速铁路无砟轨道区段区间高柱信号机的相关安装标准及规范。随着普速车与动车组共线运行的高速铁路线路的逐渐增加,提出适用于普速列车与动车组共线运行,采用无砟轨道、AT供电方式下的区间通过信号机的安装方案迫在眉睫。本文仅分析了安装方案其中比较重要的环节,为高速铁路无砟轨道条件下高柱信号机的安装方案的研究起到抛砖引玉的作用。

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Study on Safety Distance of Signals under AT Power Supply Mode for High-speed Railway

PAN Chang-yu
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Xi'an 710043,China)

Because there was no precedent in China about installing the passing signals at ballastless track of high-speed railway,the purpose of this study was to solve the problem:the distance of signals under AT power supply mode at ballastless track of high-speed railway could not meet the safety distance requirement of relevant standard code.Meanwhile this paper made an analysis and study from relevant aspects,including signal safety distance,signal display distance and so on.Eventually,this paper put forward the solution in which the height of the signals should be lowered so as to meet the requirement of safety distance between the signal and the charged body.

high-speed railway;signals;safety distance

U238;U284.1

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.028

1004-2954(2014)04-0120-03

2013-08-29;

2013-09-10

潘长玉(1980—),男,工程师,2004年毕业于兰州交通大学自动化专业,工学学士,E-mail:tyypcy@163.com。