鐵路隧道防災救援輔助信號系統設計探討

李鈺龍

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

隨著我國工程技術和鐵路技術的快速發展，鐵路不僅在平原、丘陵地帶建設，也開始在地質情況復雜的山區建設。為了優化線路走向，縮短線路長度，克服不良地質條件，在鐵路線路中長、大隧道越來越顯示其優越性，但同時也帶來了防災疏散方面的新問題。為此原鐵道部于2012年7月27日頒布了《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規范》(TB10020—2012)[1]。

鐵路隧道防災救援疏散工程是一個系統工程，需要各專業相互配合才能完成。雖然《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規范》中對于信號專業沒有特別要求，但是考慮到信號設備是指揮行車的重要設備，隨著鐵路技術的不斷發展，今后很可能在隧道防災救援方面對信號專業提出具體的要求，下面就隧道防災救援疏散工程中的信號設計進行探討和研究，對于以后相關的設計工作或具有參考意義。

1 隧道防災救援輔助信號系統設計原則

根據《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規范》的指導思想，隧道發生事故和災害后列車應在規定地點停車，以便及時開展救援或人員疏散工作，減少損失[1]。

(1)輔助信號應作為隧道防災救援疏散工程的一部分；

(2)為不影響正常行車系統，輔助信號應為完全獨立的一套系統；

(3)輔助信號常態室外為無顯示狀態[2]，室內為備用狀態，室內、外設備均應有狀態監測及故障報警；

(4)輔助信號應滿足事故狀態下指示列車在規定地點停車。

2 隧道防災救援輔助信號系統構成

輔助信號由車站控制盤、接口設備、電源、監測報警設備、光電纜及室外信號機等部分組成。各部分大致功能如下。

控制盤：設有相關的按鈕和顯示，用于值班員根據疏散救援指揮中心調度命令進行按鈕操作及顯示相關信號點狀態。控制盤上應設遮斷信號表示燈及帶鉛封的遮斷信號按鈕和計數器[2]。

接口設備：包括與疏散救援指揮中心間的接口、與光電纜的接口及室內分線盤、綜合柜等。

電源：給疏散救援輔助信號室內外設備供電。

監測報警設備：實時對疏散救援列車輔助信號機進行燈絲監測[2]，發現異常及時報警。

光電纜：光纜用于將疏散救援列車輔助信號的信息傳至隧道另一端站控制盤。電纜用于控制隧道內外相關信號機點燈。

信號機：指示列車在固定地點停車，可采用LED信號機[2]。

3 相關信號設置

(1)當隧道內發生事故或災害后，為避免隧道外后續列車繼續進入隧道而造成次生災害，列車應在隧道外方適當地點停車[7]。

《鐵路技術管理規程》中規定“在有人看守的橋隧建筑物及可能危及行車安全的坍方落石地點，根據需要裝設遮斷信號機”[3]，《鐵路信號設計規范》中規定“在有人看守的較大橋隧建筑物和可能危及行車安全的塌方落石地點，可根據需要裝設遮斷信號機和遮斷預告信號機”[4]，根據規范要求應在長、大隧道外方“不得小于50 m”的地點裝設遮斷信號機，并且“不應設在停車后可能脫鉤、牽引供電分相的處所，也不宜設在起動困難的地點”[2-4]。遮斷信號機外方1 300～1 400 m處設置遮斷預告信號機(考慮反向運行列車，隧道雙端均設置)[5，6，11]。遮斷信號機平時滅燈，不起信號作用，為避免與區間通過信號機混淆，遮斷及其預告信號機采用方形背板，并在機柱上涂以黑白相間的顏色。當顯示一個紅燈時，要求列車必須在該信號機前方停車，不準越過該信號機，從而避免二次事故的發生。如圖1所示。

圖1 遮斷信號機及遮斷預告信號機布置

一般特長、大隧道的進、出口距離車站較近，遮斷信號機鄰近站內，遮斷預告信號機有可能設置于車站咽喉區或站中心附近，此時可用與遮斷信號機同方向的出站信號機代替遮斷預告信號機，當遮斷信號機顯示紅燈時，該車站有關的出站信號機應不能開放，已開放的應立即關閉。如圖2所示。

圖2 鄰近車站的遮斷信號機布置

(2)當隧道內發生事故或災害后，隧道內未越過緊急救援站的列車應在緊急救援站內停車[8，9，10，12]。

《鐵路隧道防災救援疏散工程設計規范》中第3.0.2條規定：長度20 km及以上的隧道或隧道群應設置緊急救援站，緊急救援站之間的距離不應大于20 km。緊急救援站應具備將人員快速疏散到安全區域并能自救或通過救援到達洞外的條件[1，8-10，12]。同時第6.4.2條規定：緊急救援站內應設置列車停車標線。停車標線位于緊急救援站沿列車前進方向的一端[1]。，根據規范要求應在設有緊急救援站的隧道內設置停車標線[1，5，12](考慮反向運行列車，緊急救援站雙端均設置)。一般情況下列車在隧道內正常行車，停車標線不起信號作用。當發生事故時，調度員通過無線列調等通信設備通知司機在緊急救援站停車，此時停車標線具有停車指示作用，引導列車在緊急救援站內停車。停車標線應選擇反光效果良好的材質制成。

停車標線屬于靜態標志，由站前設計專業設置。運營部門應在行規中依據相關規定補充說明，以免干擾正常行車秩序。

依據規范在救援站設置停車標線[7，12]，可滿足事故列車按調度命令在救援定點處停車的需求，具有機構簡單、維護量小的優點，但也存在隧道內顯示距離較短、辨識困難的不足，無論是否發生火災均有標志，不利于指導司機行車，鑒于此，可考慮設置信號機的方案。

目前我國普速鐵路以地面設置信號機的方式，并賦以顯示含義指示列車運行，但在隧道內設置緊急停車信號機并沒有明確規定和要求。以下對緊急救援站設置信號機方案進行探討研究。

①設置方式

在緊急救援站沿列車前進方向的一端設置緊急停車信號機，當發生事故或災害時，列車在信號機前停車。考慮反向運行列車，緊急救援站雙端均設置信號機。為保證顯示良好，預告司機做好停車準備，在緊急停車信號機前設置預告信號機，設置距離根據列車制動距離確定。

②機構選擇

根據《鐵路技術管理規程》和《鐵路信號設計規范》的規定，結合緊急停車信號機的作用，選擇使用遮斷信號機構。但標準的遮斷信號機均為高柱，無法在隧道內安裝。根據隧道內安裝空間，救援站停車信號機及預告信號機擬采用半高柱或無柱壁掛方形背板機構，顯示含義與遮斷信號機相同。

③信號機控制及行車組織

信號機設置及顯示采取獨立控制方式，獨立敷設電纜，不納入信號系統，建議由相鄰站進行操控。

④存在問題及說明

緊急停車信號機通過在隧道內敷設信號電纜實現對其控制，但發生火災時，有可能燒毀隧道內的鐵路設備或線纜，由此造成緊急停車信號機失效，因此在災害情況下，隧道內遮斷信號應與停車標線結合使用。

隧道防災救援的重要性不言而喻，由于隧道內遮斷信號機沒有機柱，無法按照規定在機柱上涂以黑白相間的顏色，所以對于非標準設備的使用，還需鐵路總公司或運營部門進行批準核備[3]。

緊急停車信號機屬于隧道防災救援系統中的一部分，信號機的使用應有專人管理，隧道防災救援應急預案中應明確信號機使用原則及操作規程，細化行車方式，避免干擾正常行車秩序。

4 結語

我國鐵路隧道防災救援疏散工程設計剛剛起步，許多方面還需要不斷完善，特別是隧道防災救援輔助信號系統設計，關于此類的研究文獻極少，工程設計的例子更少，而隧道緊急救援站設置停車信號機的方案也處于探討階段，沒有明確的規范做支撐，也無類似工程實施的案例，本文對于類似工程將具有積極的借鑒意義。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB10020—2012 鐵路隧道防災救援疏散工程設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2012．

[2] 中華人民共和國鐵道部.鐵運[2008]142號 鐵路信號維護規則[S].北京：中國鐵道出版社，2008．

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵道部令第29號 鐵路技術管理規程[S].北京：中國鐵道出版社，2006．

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10007—2006 鐵路信號設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2006．

[5] 王立暖，馬志富，楊貴生.鐵路隧道防災救援技術研究[J].鐵道標準設計，2007(S1):50-55．

[6] 孫海富.石太客運專線長大隧道防災救援設計研究[J].鐵道工程學報，2009，133(10):79-83．

[7] 陳建忠.公路隧道防災救援對策研究[J].公路交通技術，2012(6)：124-127．

[8] 李凌志.特長鐵路隧道防災救援[J].筑路機械與施工機械化，2010(3)：8-11．

[9] 王立暖.鐵路客運專線特長隧道防災救援疏散技術研究[C]∥軌道交通建設與運營研討會論文集.北京：世界軌道交通，2008:96-102．

[10] 史先偉.山區客運專線的防災救援及安全疏散方案[J].鐵道標準設計，2011(8):75-79．

[11] 肖培龍.道口遮斷信號機與通過信號機間顯示原則探討[J].電氣化鐵道，2001(1)：18-19．

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