高速铁路车站股道防护区段的设计探讨

李 娟

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

1 研究现状

目前，高速铁路车站站内普遍采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。为解决高铁运营过程中该轨道电路设备可能出现的机车信号邻线干扰问题，进一步提升动车组运行的安全性，国家铁路局于2021年8月19日发布《关于发布铁道行业标准的公告（工程建设标准2021年第3批）》(国铁科法[2021]24号)，要求站内股道及非贯通正线股道设置防护区段，不具备设置防护区段的股道采取分割措施，如图1所示，在不影响列车正常运行的前提下，降低邻线机车信号干扰，提升列车运行安全性。

2 设计方法

2.1 a值的取值

如图1所示，a为防护区段绝缘节距站台端的距离，决定了防护区段的长度及出站应答器组距站台端部的距离。

由于考虑检修通道的存在，在站台两端部分别设置步行梯，如图2所示。

图2 站台步行梯设置示意Fig.2 Schematic diagram of the setting of platform walking ladder

步行梯的长度及位置决定a值的最小值，而步行梯的长度及位置又取决于站台高度及宽度。目前，国内高速铁路站台基本尺寸为长450 m，高1.25 m，根据旅客流量及是否设计屏蔽门确定宽度，侧式站台宽度一般为9 m，中间站台无屏蔽门一般为12 m，若有屏蔽门，则宽度为12.5 m及以上。步行梯设置情况具体如下。

2.1.1 步行梯长度

由于踏步尺寸固定，步行梯长度L与站台高度有关，踏步数量满足公式（1）要求，步行梯长度满足公式（2）的要求。

公式（1）中，[]表示向上取整；H为站台高度；H1为每个踏步的高度。公式（2）中D1为每个踏步的深度。

本 次 站 台 高 度H取1 250 mm，H1为170 mm，D1为260 mm,经计算N为8个，因此步行梯长度为2 080 mm。

2.1.2 步行梯位置

对于特殊工况下步行梯无法设置于站台中间的情况，本文暂不讨论。当步行梯设于站台中间时，L2和L3的长度相等，取值满足公式（3）要求，其中W为站台宽度。

对于侧式站台，W取9 m，经计算L2和L3结果为3.75 m；对于无屏蔽门的中间站台，W取12 m，经计算L2和L3结果为5.25 m;对于有屏蔽门的站台，L2和L3的取值更大。

2.1.3 步行梯的材质

根据站台位置不同选择不同材质，一般路基地段采用砖砌或混凝土，桥梁地段采用钢爬架。

综上分析，步行梯距站台边缘W2值一般为3.75～5.25 m，满足双体防护盒、扼流变压器箱的安装位置要求，由于不同制式的轨道电路室外箱盒数量不同，本文按照最多的3个箱盒考虑，同时在靠近站台侧箱盒距站台预留一定空间，暂按1 m计算，对于步行梯位于站台中间的车站，a值可按照最小值3 m+1 m=4 m进行设计。对于步行梯未设于站台中间的车站，可根据上述步骤计算确定a值的最小值。

2.2 典型车站的防护区段与出站应答器组设计

一般高速铁路车站股道有效长为650 m，该类型车站受线路长度以及轨道电路长度的限制，股道不能设置防护区段或防护区段长度较短。据《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）要求，站内轨道电路最小设计长度应满足公式（4）。

公式（4）中，Vmax表示该区段的最高运行速度，m/s；T设表示车载信号设备相应时间的总和，取2.5 s；L常表示轨道电路余量20 m。

经计算，对于350 km/h的线路，轨道电路最短长度Lmin为263 m；对于300 km/h的线路，轨道电路最短长度Lmin为229 m；对于250 km/h的线路，轨道电路最短长度Lmin为194 m；对于80 km/h的线路，轨道电路最短长度Lmin为76 m。具体设计方法如下。

1）正线股道：由于速度越高，所需轨道电路长度越长，且正线出站信号机距离警冲标不小于55 m，对于股道有效长为650 m的典型车站，剩余轨道电路长度如公式（5）所示。

公式（5）中，L有效长为650 m，L出站为出站信号机距警冲标距离，取最小值55 m，因此剩余轨道电路长度540 m。对于无站台的正线，均分为3段轨道电路后长度为180 m，不满足轨道电路最短长度要求；对于有站台的正线，防护区段长度如公式（6）所示。

公 式（6）中，L站台为450 m，a取 最 小 值4 m，经计算防护区段长度为42 m，不满足轨道电路最短长度要求。因此正线股道不能设置防护区段，仅采用对轨道电路进行一次分割的方式，考虑轨道电路最短长度以及统一过轨等因素进行分割点位置设计，出站应答器组按照相关规范进行设置。

2）到发线：由于到发线车速基本不高，且出站信号机距警冲标不小于5 m，因此对于一定速度以下的到发线可设置防护区段。如图3所示，当出站信号机按照岔前轨缝处或警冲标后5 m、a值按照通用最小值4 m进行设计时，防护区段长度一般为91～94 m，此时出站应答器组按照距离a值绝缘节最小值5 m进行设计。根据防护区段长度利用公式（4）进行逆推，到发线速度范围为102.24～106.56 km/h，可知当到发线设计速度超过100 km/h时，对于股道有效长为650 m的典型车站，到发线亦无法设置防护区段。

图3 典型车站到发线防护区段设置示意Fig.3 Schematic diagram of the setting of protection section on the typical station arrival and departure lines

2.3 长大股道车站的防护区段与出站应答器组设计

由于出站信号机和站台侧绝缘节位置决定防护区段长度，出站应答器组位置影响行车安全及运输效率，为此需进行最优化设计。如图4所示，当出站信号机与警冲标的距离、出站应答器组与站台侧绝缘节的距离均取最小值，出站应答器组与出站信号机的距离取最大值时，车站股道有效长度为808 m，此为保证防护区段最长且运输效率最大化下股道有效长的临界值。

图4 典型长大股道车站到发线设置示意Fig.4 Schematic diagram of setting arrival and departure lines of typical long track station

2.3.1 股道有效长小于808 m

此时，出站信号机、站台侧绝缘节以及出站应答器组位置均在标准规范规定范围内，正线及到发线设计方法如下。

1）正线股道

由于速度越高，所需轨道电路长度越长，根据《关于发布铁道行业标准的公告（工程建设标准2021年第3批）》(国铁科法[2021]24号)，贯通正线出站信号机设置在距邻近顺向道岔警冲标55 m处，因此，不同设计速度的线路，正线是否有站台，能设置防护区段的正线股道有效长最小值不同。

对于有站台的车站，正线股道有效长最小值应满足公式（7）。

公式（7）中，a值取最小值4 m，L出站取最小值55 m，经计算可知，对于350 km/h的线路，正线股道有效长最小值为1 094 m；300 km/h的线路，正线股道有效长最小值为1 026 m；250 km/h的线路，正线股道有效长最小值为956 m。

对于无站台的车站，正线可均分为3段，正线股道有效长最小值应满足公式（8）。

公式（8）中，L出站取最小值55 m ，经计算可知，对于350 km/h的线路，正线股道有效长最小值为899 m；300 km/h的线路，正线股道有效长最小值为797 m；250 km/h的线路，正线股道有效长最小值为692 m。

由此可见，对于有站台的车站，当正线股道有效长小于808 m时，不能设计防护区段。对于无站台的车站，速度为350 km/h的线路，当股道有效长小于808 m时，正线股道仅能进行一次分割；其余速度下的线路，当正线股道有效长小于相应速度所需最短长度要求时，正线不能设置防护区段，仅进行一次分割；当有效长大于相应速度所需最短长度要求时，可按照到发线的方法以及考虑现场施工、维护方便的因素设置防护区段。

2）到发线股道：设计方法与典型车站一致。

2.3.2 股道有效长大于808 m

此时，出站信号机、站台侧绝缘节以及出站应答器组设计位置较为灵活，具体设计方案有如下几种。

1）正线股道

在前文中已分析，有站台车站，当股道有效长大于不同速度能设置防护区段的股道有效长最小值时，能设置防护区段；反之则不能。无站台的车站，对于350 km/h的线路，当股道有效长大于808 m但小于899 m时，仍不能设置防护区段；当股道有效长大于899 m时方能设置防护区段；对于其余速度下的高铁线路，当正线股道有效长大于808 m时，均能设置防护区段。

综上所述，不同速度的线路，能设置防护区段的股道有效长最小值不同，最小值总结如表1所示。

表1 有防护区段的正线股道有效长最小值Tab.1 Minimum effective length of the main line track with protection section

2）到发线股道

根据出站信号机位置、a值以及出站应答器组位置的不同，具体有如下3个设计方案,如图5所示。

图5 非典型长大股道车站到发线设置示意Fig.5 Schematic diagram of setting arrival and departure lines of non-typical long track station

方案一：a值取4 m、出站信号机距警冲标5 m、出站应答器组距站台侧绝缘节5 m。

该方案因为a值和L出站均取最小值，因此防护区段长度为最大值，但出站应答器组与出站信号机距离超过160 m，不满足《列控系统应答器应用技术条件》（Q/CR 769-2020）中出站应答器组与出站信号机间的距离要求，同时在办理侧向通过进路时，动车组接车进站后存在长时间接收不到股道上反向出站应答器组发送的进路数据，而制动降速的风险。

方案二：a值取4 m、出站信号机往站内方向移动、出站应答器组距站台侧绝缘节5 m。

该方案在a值取最小值、出站应答器组最大距离靠近站台侧的前提下，将出站信号机向站内方向移动，以满足出站应答器组与出站信号机距离不超过160 m的要求。此时防护区段长度为170 m，相应增加了出站信号机外方道岔区段的长度，在股道有效长足够的情况下，缩短了防护区段的长度，降低了防护效果。

方案三：出站信号机距警冲标5 m、a值取4 m、移设出站应答器组。

该方案在a值取最小值、出站信号机与警冲标或道岔尖端距离取最小值的前提下，将出站应答器组向出站信号机方向移动，以满足出站应答器组与出站信号机距离不超过160 m的要求。此时防护区段长度不小于170 m，出站应答器组距离站台侧绝缘节的距离根据股道有效长的增加而增加，此方案合规且防护效果最好，但加长了动车组C2发车时以部分监控模式走行的距离，效率上稍有影响。

3 结束语

本文按《关于发布铁道行业标准的公告（工程建设标准2021年第3批）》(国铁科法[2021]24号)规定，对高速铁路车站防护区段设计的各种情况进行详细分析，对开展此类铁路防护区段的设计具有较强的指导作用。对工程中可能会遇到的速度200 km/h及以下、站内采用与区间一致的ZPW-2000系列有绝缘轨道电路，仅运行动车组的城际铁路，其股道防护区段及应答器组的设计可参照上述分析进行设计。