新建寧啟鐵路客貨共線鐵路信號特殊設計及運用

解 峰

（京福鐵路客運專線安徽有限責任公司，合肥 230001）

新建寧啟鐵路客貨共線鐵路信號特殊設計及運用

解 峰

（京福鐵路客運專線安徽有限責任公司，合肥 230001）

寧啟鐵路復線電氣化改造工程（以下簡稱寧啟項目）是利用既有線改造復線電化。工程實施中，正值中國鐵路建設從既有線提速全面轉向高速鐵路，各種技術規范不斷更新，使該項目實施過程不斷涌現出新情況、新問題。就寧啟鐵路復線電氣化改造工程信號設計問題及解決方式進行整理和分析。

客貨；信號；特殊設計；運用

1 概述

寧啟鐵路復線電氣化改造工程于2009年10月通過初步設計批復，原鐵道部批復設計速度為200 km/h，線路等級I級，線路全長約268 km，設有15個車站、2個信號中繼站。到發線有效長1 050 m，站臺550 m設置，建筑限界滿足開行雙層集裝箱列車條件。新設硬件安全冗余計算機聯鎖設備和分散自律調度集中系統，列車運行控制采用中國列車運行控制系統CTCS-2級，臨時限速命令由列控系統臨時限速服務器統一管理。信號系統設計滿足雙線、雙方向運行的要求，由列控中心實現區間方向控制。正向按自動閉塞追蹤運行，最高為L5碼，反向按自動站間閉塞運行，反向進站按3個閉塞分區設置接近區段，最高L碼，區間其他區段為JC碼。區間設置通過信號機，采用ZPW-2000系列移頻設備，繼電編碼方式，發送盒按N+1冗余配置、接收盒按雙機并用的方式。站內采用25 Hz相敏軌道電路，站內電碼化采用與區間一致的發送設備，正線采用疊加預發碼，側線采用疊加發碼［1］。線路走向及車站布置示意如圖1所示。

2 信號特殊點的設計及運用

寧啟項目信號設計主要執行《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》（鐵建設［2005］ 285號）、《鐵路信號設計規范》（TB10007-2006）等2009年的現行規范。工程實施中，信號設計的依據逐步被新規范廢止，而工程受費用限制和站前線路等特殊因素影響，不能完全執行新規范，故出現一些特殊設計。

2.1出站信號機及出站應答器組的設置

考慮本線運行動車組，出站信號機不能按照TB10007-2006規范要求，距警沖標3.5 m后設置出站信號機，需參照動車所信號機設置標準，即出站信號機距警沖標的距離不少于5 m設置。由于本線為客貨共線200 km/h的鐵路，而《既有線200 km/h動車組列控系統車載和地面設備配置及運用技術原則（暫行）》（鐵運〔2005〕21號）、《既有線CTCS-2級區段應答器報文定義及應用原則（暫行）》（運基信號〔2005〕224號）、《客運專線CTCS-2級列控系統配置及運用技術原則（暫行）》（鐵集成〔2007〕124號）規范已被廢止。綜合考慮本線開行列車情況和到發線有效長為1 050 m。故本線參照科技運〔2010〕136號標準布置應答器組，即側線出站應答器組按照65±0.5 m（從靠近絕緣節的應答器計算），正線進站、進路、正線出站應答器組按30±0.5 m設置［2］。

圖1　線路走向及車站布置示意圖

2.2站場內USU顯示的定位和大于6‰進路信號機電路處理

本線為客貨共線區段，從初步設計批復以及安全性考慮，USU的顯示應執行普速技規規定，即準許列車經18號及以上道岔側向位置，進入站內越過次一架已經開放的信號機且該信號機防護的進路經道岔直向位置或18號及以上道岔側向位置［3］。此種做法對動車組而言，確實犧牲了效率。工程實施中路局要求USU執行高鐵技規，即準許列車經進路允許速度不低于80 km/h的18號及以上道岔側向位置進入站內準備停車［3］。對于本線USU顯示的定位設計，既要尊重運行需求，更要考慮行車安全。建議設計院在取得鐵總技術委員會的批復后，按照批復進行修改。

由于現有規范未能明確進路信號機接近區段存在大于6‰下坡道時的處理方案。建議設計院根據進路信號機的性質，經牽引計算，應比照進站信號機來處理。如海安站的SL8等。

2.3繼電電碼化的特殊處理

2.3.1繼電電路實現的補碼運用

補碼是針對發車進路上經P1/18及以上的道岔側向通過，且該進路內有碼區段長度小于動車組完全監控模式下80 km/h常用制動距離，為提高動車組通過P1/18及以上道岔的側向速度，而對該進路側向道岔區段進行電碼化的一種做法。補碼分兩種情況：一種是側向發車進路的補碼，使進路側向區段與1LQG累計長度達到動車組按側向發車進路上最外方道岔允許速度最大常用制動距離+區間信號點安全防護距離110 m。補碼區段發送的有效低頻信息與1LQG相同；另一種補碼為全進路發碼（一般指經過P1/18以上道岔側向進路）。根據進路前方編碼條件和本進路信號開放條件對P1/18以上的道岔側向軌道區段進行編碼。

對本線存在二處側向發車進路補碼、一處側向接車全進路的發碼。補碼對列控中心（TCC）編碼來說，只需要設計提出，由TCC供應商按照設計意圖實現即可。但本項目是繼電編碼，設計在補碼時，采用與正線正向接車進路共用接車的JM發送盒方式。優點：電路修改簡單。缺點：存在搶發送盒的問題。即先辦理正線接車進路，前行車占用JM發送盒，還未全部進入股道前，具備為后續車開放發車進路的條件（大道岔區段已經解鎖）。此時若辦理后續列車的出發進路，且該進路同時需要補碼，將導致后續列車的補碼因前行車占用JM發送盒，而不能正常工作。同樣用在發車口做-2+ZP碼的發碼盒與正線正向接車的JM共用時，也會存在與上述搶JM發送盒的問題。當然可采取行車限制條件的方式，約束行車人員的操作來解決上述問題。因此工程設計時，應單獨設置補碼FM發送盒。將原JM/FM發送中的反方向正線FM調出（含-2+ZP碼），與新設補碼的FM共用。即發車單獨使用FM，接車方向單獨使用JM。優點：不存在搶發送盒的問題，同時也可以解決上碼遲的問題，具體在本文2.3.2中詳細介紹；缺點：修改工作量大。

在工程設計和審圖階段，應重點審查1LQ的長度，建議信號設計對行車提出1LQ的長度必須大于700 m的要求，從而規避側向發車進路補碼的問題。對于接車進路內存在大道岔，且設有大道岔應答器組的，其接車進路應作成全進路發碼。

2.3.2對疊加不預發碼的處理建議

對于非全進路發碼的側線股道或特定的接近區段采用占用發碼時，由于未能做到預發碼，存在列車占用軌道區段與ATP的解碼時間、車載邏輯處理存在時間差（俗稱上碼遲），會出現瞬間制動。尤其有碼區段的入口若存在分路不良，此現象更明顯。同樣的問題在跨線運行發車口的最后一個道岔區段設置-2+ZP碼的區段，也會不同程度出現上述現象。

本線設計中雖然取消ZP碼，從時間上看確實可以減少2.5 s，但對于不同的車載來說，還是會出現瞬間制動問題。對于跨線運行利用正線JM發送盒發送ZP碼，完全可以通過增加ZP碼區段的CJ第三條勵磁電路來實現預發碼，其勵磁電路可使用ZP碼前方的GJ條件來實現。對于本線股道電碼化采用雙發送，占用發碼方式，且工程已實施到位，建議采用簡單處理方案。如圖2所示以X→3G進路為例進行闡述，有二種方案解決預發碼。一是在原發碼通道GJ的基礎上串接發碼區前方區段5DG 的GJ和對應道岔表示繼電器5FBJ的接點，如圖2中方案一。二是新搭建X3YMJ（也可CBI驅動X3YMJ），并在原發碼GJ的基礎上串接X3YMJ接點，如圖2所示方案二。第一種電路簡單，便于實施。第二種電路相對第一種來說，需要增加繼電器。

2.3.3繼電電路實現的防災接入

圖2　側向股道預發碼修改示意圖

2015年7月，總公司批復寧啟項目增設自然災害及異物侵限監測系統Ⅰ類變更設計。按《鐵路自然災害及異物侵限監測系統工程設計暫行規定》（鐵總建設〔2013〕86號）、《信號系統與異物侵限監控系統接口技術條件》（運基信號〔2009〕719號）規定，區間發生異物侵限災害時，列控中心應控制異物侵限災害所影響閉塞分區的軌道電路無條件發H碼［4］，落物點運行后相鄰區段應發HU碼。對于本線TCC不負責區間發碼，而采用繼電編碼，尚無規范明確與異物侵限監控系統接口技術條件。但綜合考慮設置異物侵限監控的目的，應參照運基信號〔2009〕719號，建議本線異物所在區段發送盒應增設H碼的編碼電路，同時需修改異物所在區段相鄰區段的編碼電路。由于本線反向按站間閉塞，不設碼序追蹤（接近區段除外），故反方向落物點的H碼設置是難點。鑒于反方向站間運行，建議按照大區間考慮，充分利用YWJ的條件，將落物點所在區段和反方向入口的第一個區段增設反向H碼。

2.4繼電電路實現有條件的降級

本線設臨時限速服務器（TSRS）管轄臨時限速，當滿足《列控中心技術規范》（科技運〔2010〕138號）規定的發碼降級條件時，進、出站信號機接近區段均應實現碼序降級，且對應進站信號顯示也應降級。本線TCC可以識別是否滿足降級條件，當降級條件具備時，應向CBI發送降級指令。對于進站信號機應由CBI控制USUJ來實現地面信號機和接近區段碼序的降級。對于發車進路接近區段碼序降級，應由CBI驅動特定的降級繼電器，由該繼電器來實現接近區段的發碼降級，當CBI監測到降級繼電器處于非安全側時，應及時關閉出站信號機。

2.5數據安全

2.5.1接近區段長度

本線正向最高運行速度≤200 km/h，反向最高運行速度≤160 km/h。接近區段長度L接≥L確+ L制計算［5］，其中L確取值15 s，L制取CRH1動車組（制動初速度200 km/h，目標速度0 km/h）緊急制動距離2 000 m，計算出接近區段長度L接≥2 834 m。本線閉塞分區長度按≤1 400 m控制，其正方向進站信號機的接近區段均使用三個閉塞分區，滿足規范要求。

本線反向運行設計速度≤160 km/h，按照L接≥L確+L制計算，其中L確取值15 s，L制取CRH1動車組（制動初速度160 km/h，目標速度0 km/h）緊急制動距離1 400 m，計算出反向接近區段長度L接≥2 066 m，理論上應比照《提速半自動閉塞區段接近信號機設計原則（暫行）》（運基信號〔2005〕111號）（適用于160 km/h線路）設置兩個閉塞區段的長度即可。而本線反向采用3個閉塞區段的長度作為反向進站的接近區段，實際上對運輸效率會有影響。

2.5.2延時解鎖時長設置

經科學計算和實踐證明CTCS-2級及以下鐵路接近鎖閉解鎖延時時長：接車進路、正線發車進路和經18號以上道岔側向的發車進路自信號機關閉時起延時3 min，其他進路自信號機關閉起延時30 s［6］。高速鐵路接近鎖閉解鎖延時時長的確定主要是因CTCS-3區段內，RBC允許存在小于20s的無線中斷時間，當列車出現無線中斷超過20 s時，列車將降到CTCS-2級，憑地面碼序控車。列車在降到CTCS-2級前的20 s內，仍保持最高速度運行。因此高速鐵路接近（完全）鎖閉解鎖延時時長：接車進路、正線發車進路和經18號以上道岔側向的發車進路為4 min，其他側線發車和引導進路為60 s。

對于本線運行列車的頂棚速度均小于200 km/h，且最高列控等級為CTCS-2級，故本線采用普速鐵路的延時時長。

2.5.3分相區長度

本線接觸網專業分相區分別設置“T斷”、“斷”電標，而《列控數據管理暫行辦法》（鐵總運〔2014〕246號）規定分相區的長度按照正、反向“斷”電標作為起止里程。因本線為客貨共線，接觸網電分相標的設置應參考《接觸網電分相標識設置補充規定》（鐵總運〔2015〕145號）。當“斷”電標距分相中性區段大于80 m時，列控工程數據表編制分相區的長度是按照正、反向“斷”電標的里程來計算；當“斷”電標距分相中性區段30 m時，列控工程數據表編制分相區的長度是按照正、反向“T斷”電標的里程來計算。

2.5.4反方向CTCS-3包的處理

由于本線反向按站間閉塞運行，區間軌道電路不發追蹤碼序，故進、出站口及側向出站有源應答器應發送反向運行信息包（CTCS-3包）。另本線六合站至儀征站間設有余家營中繼站，江都站至泰州西站間設有中繼站1，當辦理反方向發車時，動車組在發車站的出站口收到CTCS-3包后，ATP根據CTCS-3包描述長度以及線路速度生成速度-目標模式曲線，若出站口發送的臨時限速信息包短于反向運行信息包，將會導致列車制動。建議設計院商廠家特殊處理發車站出站口有源應答器中CTCS-3包描述的長度和臨時限速描述長度的關系。

2.6特殊場景下的安全措施

2.6.1繼電式區間占用邏輯檢查特殊處理

本線參照《自動閉塞區間繼電式邏輯檢查暫行技術條件》（鐵總運〔2015〕121號）來實現區間邏輯檢查，該規范明確規定反方向不進行區間邏輯檢查。而《列控中心區間占用邏輯檢查暫行技術條件》（鐵總運〔2015〕156號）規定正反向均實現區間占用邏輯檢查，且TCC具備發現分路不良時，控制TCC不能改方的功能。由于本線區間方向電路由TCC控制，區間占用邏輯檢查通過繼電方式完成。設計應提供接口使TCC獲得正向區間是否存在分路不良的條件，當TCC收到已確認的區間分路不良信息時，控制不準改方。對于區間存在反向的分路不良，只能通過行車限制條件來卡控。

2.6.2動車進路上存在分路不良區段

本線雙正線間渡線區段可能存在分路不良，按照行車組織規定，分路不良區段嚴禁開行動車組。本線未考慮分路不良的處理，鑒于工程實施的現狀，建議分兩步實施：1）比照普速分路不良管理辦法，加強測試和碾壓。后期安排費用，對分路不良區段進行噴金處理；2）修改列控工程數據表，刪除部分經分路不良區段的進路。

3 結束語

本線為200 km/h的客貨共線線路，列控中心控制區間方向，而區間軌道電路編碼、區間信號機點燈、區間邏輯占用檢查均通過繼電方式實現，區間反向不發送追蹤碼序，設置中繼站和異物侵限點。無論從技術標準、設計方式、設備接口方式與標準高鐵存在一定的差異，實屬全路少見。2016年4月6日，筆者參與寧啟靜態驗收工作，由于時間短，介入深度不足，水平能力有限，文中不妥之處，請指正。本文中闡述的觀點僅供參考。

［1］鐵鑒函［2009］1340號 關于寧啟鐵路林場至揚州東段復線電氣化工程初步設計的批復［S］.

［2］科技運〔2010〕136號 CTCS-2級列控系統應答器應用原則（V2.0）［S］.

［3］鐵總科技〔2014〕172號 鐵路技術管理規程［S］.

［4］運基信號〔2009〕719號 信號系統與異物侵限監控系統接口技術條件［S］.

［5］傅世善.信號規范釋疑之一［M］//傅世善鐵路信號論文全集.北京：鐵道出版社，2011：198-203.

［6］傅世善.信號規范釋疑之二［M］//傅世善鐵路信號論文全集.北京：鐵道出版社，2011：204-206.

Nanjing-Qidong double-track railway electrifi cation project （Nanjing-Qidong project for short later） is to carry out double-track electrifi cation transformation on the existing railway line. In the period of implementing the project， existing national railways are under speed-up， and various technical specifi cations are constantly updated. As a result， new situation and new problems emerged constantly in construction of the project. The paper sorts out and analyzes the signal design problems and solutions in the project.

railway passenger & freight transportation； signal； special design； application

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.021

2016-04-25）