既有信号设备改造设计方案探讨

高明智

（中交铁道设计研究总院有限公司，北京 100088）

1 项目背景

某保税国际陆港口岸园区2007年4月建成，至今已经十年多了。工程建设分一期和二期工程建设完成：一期工程建设占地243 333 m2，口岸作业区建有 1 246 m的专用线 2条、380 m专用线 1条，高标准站台2个，堆场20万 m2；二期工程占地200万m2，建有6条有效长超过1 050 m铁路专用线，25万m2高标准仓库，50万m2堆垛站台。另外配套建设联检办公大楼、特殊监管区、境外购——洋货码头、集装箱分拨区、大宗散杂货区、融资监管区等设施，具备国家赋予的进口货物保税存储，出口货物入中心退税，进出口货物监管配送，深加工结转货物入中心“一日游”，具有转口贸易、国际采购、分拨配送中转、流通性简单加工与增值服务、保税商品展示等6大功能。配备有现代化专业物流设备、专业队伍以及全方位无盲点的监控系统、信息处理中心。

一、二期铁路工程共设一条正线，9条铁路专用线，19条调车作业线路，正线长约5.6 km。线路设施设备设置分散，由甲乙两个信号楼控制。根据集团园区规划的总体要求，甲信号楼需要拆迁，楼内信号设备拟迁于园区大门处既有空余房屋内。

2 建设单位招标要求

1）设计符合铁路建设现行规范《铁路信号设计规范》（TB10007-2017）、《铁路信号站内联锁设计规范》（TB10071-2000）、《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027-2015）等铁路总局现行规范及相关文件要求。

2）采用经济、适用、可靠的信号联锁设备。

3）充分利用既有信号设备，节省工程投资。

4）减少施工对既有运输的行车干扰。

5）实现园区内车站便捷的调车管理工作。

3 既有设备概况

某保税国际陆港口岸园由多条铁路专用线组成，车站按纵列式布置，站线长，室外信号设备分散，信号联锁采用区域计算机联锁系统，设备分别设于甲、乙两个信号楼。区域计算机联锁主控设备设于甲信号楼（拟拆迁信号楼），计算机执行机和车站值班员操控设备设于乙信号楼，两信号楼之间通过光缆通道传输信息。

既有信号联锁采用TYJL-II型计算机联锁系统，接口电路采用继电器接口；信号集中监测采用TJWX-2000（TY）信号集中监测系统；采用综合智能电源屏；轨道电路采用25 Hz相敏轨道电路；室内采用组合柜、防雷分线柜、防雷配电箱；计算机室设置室内屏蔽网。信号设备开通运营至今已10年有余。

4 方案比较及选择

4.1 通过现场调查和征求意见，设计方案综合考虑因素

1）根据相关规定，计算机联锁等电子设备10年为一个大修期，园区信号楼室内计算机联锁和信号集中监测设备已经到了大修期，设备利旧意义不大。

2）经向原计算机联锁设备供应商咨询，双机热备计算机联锁已经没有生产制造许可证，必须更换安全性更高的新型计算机联锁设备。

3）原计算机联锁设备供应商表示，其他型号计算机联锁设备与既有设备不兼容。如果更换新型计算机联锁主控设备，与原计算机执行机不兼容，导致已有信号楼联锁设备必须更换。

4）信号集中监测系统铁路已经更新为TJWX-2010版。

5）其他室内设备如各种继电器、变压器、防雷单元等必须经过检测和整修合格后才能利用，需要花费一定时间，施工再快也需要1.5至2个月时间。

6）经与现场车站值班员人员交流得知，该园区每天调车作业量30～40钩不等，铁路运输作业比较繁忙，不允许长时间停止铁路运输业务。

7）园区涉及多条铁路专用线，用户多，难协调，停止铁路运输2个月时间几乎是不可能的。同时，停止铁路运营业务带来的经济损失目前无法估算。

4.2 既有设备改造利旧原则

综合现场调查资料和建设单位的意见，坚持节省投资的原则，本次设计甲乙两信号楼室内设备全部更新；乙信号楼控制的室外设备全部利旧，甲信号楼控制的室外设备除更换、接续、增加部分干线电缆外，其余室外设备全部利旧，以便节省工程投资，减少对铁路运输的行车干扰。

4.3 方案比较

4.3.1 方案一：信号联锁采用区域计算机联锁系统，维持既有联锁控制方式。

区域计算机联锁是网络化、智能化、集成化的信号控制系统，它是由中心站联锁机、安全传输网、远端车站电子终端所构成故障-安全控制系统。区域计算机联锁是在车站计算机联锁基础上结合了网络技术、安全传输、遥控及自动进路控制等技术发展起来的，它的优点是将整个控制区域视为一个车站（场），使用一套联锁控制系统，实现区间闭塞、车站联锁一体化。该方案优点：一方面，充分发挥计算机信息量大、信息处理快、功能强的特点，实现了两个及以上车站（场）的集中监督和控制，不仅将大幅度提高运输效率和服务质量，还可减少运输人员，起到了减员增效的作用；另一方面，减少一套联锁主机设备，节省场间电缆和工程投资。方案缺点是主控站联锁设备发生故障时，全站（场）设备停用，故障影响范围大；当甲乙两场间区域控制通信线路或者传输设备故障时，无辜殃及被控站联锁失效停用。

4.3.2 方案二：甲乙两个信号楼内分别设置独立的计算机联锁设备。

正常情况下园区信号设备可采用集中控制，当一套联锁设备或者传输设备故障时，也可采用甲乙两信号楼分散控制。方案优点：一套联锁设备故障时，不影响另一套计算机联锁管辖范围的信号设备，能够保持部分线路正常进行调车作业。缺点：工程投资大，较方案一多投资约140万元。

4.3.3 方案三：甲信号楼室内信号设备全部迁移利旧。

该设计方案建设单位需要承担以下风险。

1）园区内所有专用产权单位同意在信号楼搬迁过程中较长时间停止办理铁路运输业务。

2）甲信号楼所有既有室内信号设备搬迁，必须经检测、整修合格后方能够继续利用。

3）一旦出现既有设备不能利用，尤其是计算机联锁相关设备不能利用时，能够承担长时间停止办理铁路运输业务的风险。

若建设方同意以上条件，甲信号楼室内设备全部利旧，整体迁移至新的信号机械室，其控制的室外设备除更换、接续、增加部分干线电缆外，其余设备全部利旧。该方案优点：本方案工程投资较省，较以上两个方案大大节省工程投资。缺点：不可预知的因素导致无法正常开通运营，影响铁路运输生产工作，风险大。

4.3.4 研究结论

综上方案比较，本设计推荐采用方案一，即采用区域计算机联锁系统。

5 车站联锁设备选择

5.1 车站联锁系统

5.1.1 联锁制式

随着计算机技术、网络控制技术的发展，计算机联锁成为铁路信号技术装备的发展方向。计算机联锁主要有双机热备型计算机联锁、3取2计算机联锁和2乘2取2计算机联锁。双机热备型计算机联锁在我国铁路发展史上占有重要地位，对计算机联锁的发展做出了突出贡献，满足了那个时代的铁路运输需要。随着铁路运行速度的不断提高，高速铁路对铁路技术装备的安全性、可靠性、可用性要求越来越高，双机热备型计算机联锁市场逐渐萎缩，进而被安全性更高的2乘2取2计算机联锁代替。2乘2取2联锁系统结构为I系、II系二重冗余主从系统，每系均有2个CPU，双系通过高速通道进行数据交换，同步运行，实时比较，每系均为2取2，比较结果一致输出，否则系统自动切换从系输出；驱采设备为并列两重系结构，硬件设备可靠性高；设备安全性、可靠性、使用性比双机热备系统高；系统切换可靠，在防电磁干扰和雷击方面性能优异。本工程推荐采用2乘2取2区域计算机联锁系统。

5.1.2 计算机联锁系统接口电路

1）现场调查得知，甲信号楼迁移新址，有足够的空间容纳新增信号设备。

2）若维持既有继电器接口方式，乙信号楼室内没有预留集中设置和插架设置新增信号接口设备的条件。

3）本设计推荐计算机联锁系统接口电路采用日常免维护，实现状态修，故障定位精确到板级、占地面积少的全电子执行单元。

5.2 信号设备

1）室外信号机、道岔转辙设备、轨道电路全部利旧，室内更换相应的全电子执行单元接口电路。

2）电源屏：两个信号楼均更换综合智能电源屏，为计算机联锁设备、信号集中监测设备、信号设备集中供电。

3）信号集中监测系统：两个信号楼新设TJWX-2010型信号集中监测系统，为信号设备维修提供科学数据和手段。

4）信号设备防雷及接地：按照铁路综合防雷相关标准对新迁入信号楼设置法拉第笼和综合接地系统，加强对信号设备的雷电防护及接地措施。

6 电力供应

本工程新设杆式变压器一台，为新的信号楼室内外信号设备提供电源供应。

7 结束语

既有信号设备改造方案的选择，很大程度上决定了工程投资和技术方案的可行性、可实施性。既有信号设备不同、投入运营时间不同、设备状态不同、建设单位要求不同，选择改造的设计方案则不同。本文通过对信号设备投入运营时间、计算机联锁设备停产、既有设备房屋空余面积不足、运输生产干扰等方面因素考虑及多方案比较，选择了经济、合理的改造方案，并在投标竞争中胜出，对于类似既有信号设备改造工程设计具有一定借鉴作用。