国铁信号制式下市域铁路到发线有效长探讨

韩永强

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

1 背景

市域铁路是指位于中心城区与郊区之间、组团式城镇之间以及经济发达地区具有同城化需求的相邻城镇之间，为满足与日俱增的通勤需求，采用设计速度100 ～160 km/h，公交化、大运量、快速度、高密度运行的客运专线铁路。

到发线有效长一般指到发线一端出站信号机处警冲标至另一端出站信号机处警冲标之间的距离，是铁路的主要技术标准之一。根据《市域铁路设计规范》（T/CRS C0101-2017）[1]要求，市域铁路到发线有效长应根据线路通过能力、列控系统控车要求以及远期列车编组长度综合计算确定，而该规范中未对到发线具体长度做出规定，因此本文结合国铁制式相关标准、规范以及设计经验，对采用国铁信号系统制式的市域铁路到发线有效长进行分析、探讨。

2 到发线有效长方案探讨

市域铁路采用国铁信号系统制式时，列控系统一般采用CTCS-0 级或CTCS-2 级+列车自动运行（ATO）方式。其中CTCS-0 级列控系统适用于利用既有普速铁路开行市域列车，从工程投资、施工风险等方面综合考虑，一般维持既有普速铁路CTCS-0 级列控系统不变，通过利用既有站、改造既有站以及新建车站相结合的方式对既有铁路进行适应性改造，其中新建车站只考虑市域列车停靠；CTCS-2 级+ATO 适用于新建线路的市域铁路项目。

市域铁路列车分为市域A 型、市域D 型、CRH 市域型3 种类型，根据运营组织需求可灵活采用4 辆、6 辆、8 辆编组运行。根据调查，采用4 辆、6 辆、8 辆编组时列车车体最大长度分别为101.4 m、152.4 m、201.4 m，因此对应站台长度为110 m、160 m、210 m。

下面分别就采用CTCS-0 级和CTCS-2 级两种不同等级列控系统时对股道有效长要求进行分析、探讨。

2.1 采用CTCS-0级列控系统时到发线有效长

CTCS-0 级列控系统即通用机车信号+列车运行监控记录装置（LKJ）相结合方式，以地面信号作为运行凭证。因此市域列车采用CTCS-0 级列控系统运行时，其到发线有效长需按照LKJ 停车控制模式距离计算确定。根据《列车运行监控装置（LKJ）控制模式设定规范（2015 版）》（铁总运[2015]102 号）规定，LKJ 是以常用制动控制模式为主、紧急制动控制模式作为后备方式，来保证列车安全运行，当常用制动指令得不到有效执行，列车速度不能有效控制时，将采用紧急制动指令强行使列车停车 。

LKJ 车载设备规定的防止列车冒进信号的停车控制距离S的计算公式为S=Se+Sa+Sk，Se为有效制动距离、Sa为安全距离、Sk为列车空走距离。由于列车在运行过程中受现场运行环境多种因素影响，其制动距离有一定离散性，且速度越高离散性就越大，因此安全距离Sa=A+0.5V0，A为安全距离常量，站内采用常用制动方式时A=50 m，采用紧急制动方式时A=20 m，V0为列车的运行速度[2]。

综上所述，市域铁路到发线有效长=警冲标至出站信号机距离+安全距离+站台长度+安全距离 +警冲标至出站信号机距离。市域铁路车站站内道岔选型一般采用12 号或者18 号道岔，其中采用12号道岔时安全距离Sa=72.5 m，采用18 号道岔时安全距离Sa=90 m。

因此针对市域铁路站场采用不同类型辙叉号道岔以及列车不同编组情况，到发线有效长计算如下。

1）站内采用12 号道岔

采用4 辆编组时，到发线有效长=(5+72.5)×2+110=265 m。

采用6 辆编组时，到发线有效长=(5+72.5)×2+160=315 m。

采用8 辆编组时，到发线有效长=(5+72.5)×2+210=365 m。

2）站内采用18 号道岔

采用4 辆编组时，到发线有效长=(5+90)×2+110=300 m。

采用6 辆编组时，到发线有效长=(5+90)×2+160=350 m 。

采用8 辆编组时，到发线有效长=(5+90)×2+210=400 m 。

2.2 采用CTCS-2级列控系统时到发线有效长

CTCS-2 级列控系统是以车载信号作为行车凭证，基于点式应答器和轨道电路传输列车运行许可信息，并采用目标—距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列车运行控制系统[3]。因此市域列车采用CTCS-2 级列控系统运行时，车站到发线有效长除满足列车长度要求外，还需考虑CTCS-2 级列控车载系统的安全防护距离、警冲标至出站信号机距离以及列车司机控车余量。

2.2.1 车体长度

采用4 辆、6 辆、8 辆编组时列车车体最大长度分别为101.4 m、152.4 m、201.4 m，因此对应站台长度为110 m、160 m、210 m。

2.2.2 安全防护距离

根据CTCS-2 级列控系统相关车载规范要求，车站范围内列车在完全监控模式下运行时，CTCS-2 级列控系统计算的列车停车点，即最大常用制动终点为出站信号机外方60 m 处。因此CTCS-2 级列控系统站内安全防护距离为60 m，考虑到一定的误差，出站应答器组设置于距离出站信号机65 m 处[4]。

2.2.3 警冲标至出站信号机距离

警冲标至出站信号机距离应不小于列车车头距其第一轮对距离，综合各种型号动车组，该值取5 m[5]。

2.2.4 司机控车余量

考虑到司机对低速运行列车的可操作性以及舒适驾驶，一般在出站应答器组与站台端部之间预留10 m 的控车余量。

根据以上原则，CTCS-2 级列控系统对车站到发线有效长需求计算如下。

1）贯通式车站

贯通式车站双向使用的到发线有效长为到发线一端警冲标至另一端警冲标距离，如图1 所示。

采用不同编组方式时，到发线有效长分别为：

4 辆编组时，到发线有效长=(5+65+5+10)×2+110=280 m；

6 辆编组时，到发线有效长=(5+65+5+10)×2+160=330 m；

基层设施层、智能感知层和网络通信层属于IaaS层。基础设施是包括驻地管网和线路，机房以及其他配套设施。智能感知层和物联网感知设备之间联系较为密切，其中包括自动化控制设备和智能感知设备，可以实现园区内部人力、物力和财力参数，以及状态、流向和环境参数的实时感知、采集、传输和控制，可以实现统一化管理和控制。网络通信层作为智慧园区数据传输和共享的关键所在，需要在信息网络和智能感知信息系统传输网络。

8 辆编组时，到发线有效长=(5+65+5+10)×2+210=380 m 。

2）尽头式车站

市域铁路线路起点车站、终点车站多采用尽头式，如图2 所示。鉴于尽头式车站列车“终到始发”的作业特点，对于其到发线发车端可以考虑将列车端头位于出站应答器组外方，应答器组设置于距离出站信号机20 m 处，从而不考虑安全防护距离；对于尽头端则需要考虑安全防护距离、挡车器长度以及挡车器距车档长度等因素，其中挡车器及挡车器距车档距离需根据挡车器型号确定。

采用不同编组方式时，到发线有效长分别为：

4 辆编组时， 到发线有效长=5+20+5+110+5+65 +5=215 m；

图2 采用CTCS-2级列控系统时尽头式车站到发线有效长示意图Fig.2 Schematic diagram of effective length of receiving-departure track at bay station with CTCS-2

6 辆编组时， 到发线有效长=5+20+5+160+5+65 +5=265 m；

由于线路选线、站场选址等因素采用高架站或地下站时，受周边城市拆迁量、地下挖方量、工程投资等因素控制，造成到发线有效长不能满足正常停车控制要求时，可通过采用特殊列控系统方案技术手段来解决到发线有效长不足问题。如在进站信号机处设置A 点有源应答器，按一般车站的正常逻辑控制列车进站停车。但对于B 点至股道端头出站信号机之间的速度描述为15 km/h，并将其对C 点应答器组的链接反应设置为紧急制动；在股道中间适当位置（经验值为距离股道端头出站信号机150 m）设置B点无源应答器组，该应答器组提供给列车的控车数据能使列车越过A 点应答器组提供的列车停车点，且在B 点以不超过20 km/h 的速度继续行驶至B 点应答器组提供的列车停车点，但必须保证列车正常情况下不得越过C 点；在股道端头距离出站信号机适当位置处设置C 点无源应答器组，其数据描述为绝对停车、调车危险以及目视行车危险等。该应答器组距离滑动挡车器距离不小于采用5‰下坡道时，列车由15 km/h 至0 的紧急制动距离[6-7]，应答器组布置如图3 所示。该方案已成功运用于广珠城际珠海站、广深港高铁福田站等项目。

图3 困难条件下尽头式车站应答器布置示意图Fig.3 Schematic diagram of balise arrangement at bay station under difficult conditions

故困难条件下，采用不同编组方式时，到发线有效长分别为：

4 辆编组时，到发线有效长=5+20+5+110+5+30+5=180 m；

6 辆编组时， 到发线有效长=5+20+5+160+5+30+5=230 m；

8 辆编组时， 到发线有效长=5+20+5+210+5+30+5=280 m。

另外，根据调查，国铁信号系统各个列控车载设备供应商都对安全防护距离进行了优化，优化后取值为40 m[8]。因此采用CTCS-2 级列控系统时，到发线有效长在上面计算结果的基础上还可以相应缩短，其中贯通式车站到发线有效长可缩短40 m，尽头式可缩短20 m。

3 结束语

到发线有效长作为铁路的主要技术标准之一，其合理性直接影响土建工程投资、车站运输效率等。而影响到发线有效长的因素诸多，本文仅通过对CTCS-0 级、CTCS-2 级列控系统停车控制模式的分析，提出市域铁路采用国铁信号系统制式时CTCS-0 级和CTCS-2 级列控系统下不同站型、不同车辆编组对到发线的具体长度要求，可用于指导市域铁路的设计，具有较强的借鉴意义。