《鐵路信號設計規范》(TB10007—2017)信號機類型應用場景分析

謝寶軍

(中鐵二院工程集團有限責任公司,成都 610031)

1 概述

國家鐵路局發布《鐵路信號設計規范》(TB10007—2017)[1](以下簡稱“《設規》”)行業標準，自2017年5月1日起實施，原《鐵路信號設計規范》(TB10007—2006)廢止。新《設規》較原《設規》主要增加了高速鐵路進站、出站信號機、動車段(所)(以下簡稱“動車所”)信號機及修訂了普速鐵路非自動閉塞區段出站信號機、盡頭線式調車信號機和道口信號等內容，附錄D列出了相應的信號機類型，并對相關條款作了原則性的規定。在平時工程設計中，筆者發現部分設計者對新增信號機類型理解和體會存在差異，如時速160 km及以下普速鐵路橋隧地段及動車所橋上進站信號機，均采用附錄D中的單排五燈位機構，摒棄原雙排七燈位機構，盲目提高普速鐵路信號設計標準；如常態點燈時新增單排四燈位與雙排五燈位出站信號機適用場景易混淆；再如動車所設置三燈位出站信號機時，普遍存在動車走行線出站信號機顯示與接近區段發碼不一致等問題。因修訂的其他信號機類型較容易理解，本文將不再贅述，重點對新增進站、出站信號機類型的適用場景進行探討分析，旨在相互學習和交流。根據《鐵路技術管理規程》(高速部分)(TG/01—2014)[2]對高速的規定，本文所述高速包含了僅運行動車組的高速鐵路及裝配C2級列控車載設備的城際鐵路(二者建筑限界不同)，普速為不同速度等級的客貨共線鐵路。

2 進站信號機

附錄D進站信號機新增了矮型單排五燈位機構(以下簡稱a機構)，它是伴隨我國高速鐵路的建設應運而生的，如圖1所示。

圖1 矮型單排五燈位進站信號機示意

《設規》明確了a適用于橋梁和隧道地段[1]，但未規定應用于常態點燈還是常態滅燈區段?！陡咚勹F路設計規范》(TB10621—2014)(以下簡稱“《高規》”)規定DSX-A7(雙排七燈位)適用于橋梁地段，a適用于隧道地段[3]?！冻请H鐵路設計規范》(TB10623—2014)(以下簡稱“《城規》”)規定a適用于隧道地段，橋梁地段采用矮型[4]，但未規定燈光配置。

以下從信號顯示意義和安裝限界兩方面分析DSX-A7和a的適用場景，對于統一設計標準提供參考。

2.1 信號顯示意義

為便于司機確認信號，《技規》(普速部分)第70條規定信號機首先采用高柱，隧道內可采用矮柱[5]?！都家帯?高速部分)第66條規定，區間設置通過信號機的線路，橋梁和隧道地段可采用矮柱，特殊情況設置矮柱時必須經鐵路局批準[2]。普速鐵路中配置LKJ的列車均以地面信號顯示為行車憑證，站內正線列車速度較高，高柱進站信號機顯示距離遠，且有速度含義，每個顯示代表不同等級的速度值及進路的“直彎”，而出站信號機不反映發車進路道岔側向速度，無速度含義，僅表示前方閉塞分區空閑數量。起初研制DSX—A7主要原因是，電氣化鐵路原高柱信號機不滿足5 m線間距安裝和與接觸網安全距離要求。如果改為矮柱機構，對司機必須能表示速度意義，以此區別于附錄D中機構相似的雙排六燈位出站信號機，因此DSX—A7靠線路側3燈位下方的短柱隱含高柱意義[6]。

a機構與附錄D序列6中的單排四燈位出站信號機僅差一個燈位，對于復雜的樞紐車站接車進路，如果依次設有進站、接車進路及出站信號機，進站和接車進路信號機采用a機構，出站信號機采用單排四燈位機構時，對于以地面信號機顯示為行車憑證的線路，速度含義和前方區間閉塞空閑情況顯示是不明確的，一定距離下司機易混淆，司機可能看到的信號顯示與線路直彎股開向不一致，造成司機緊張而使列車減速或停車，一定程度上影響運輸效率及行車安全，因此對于以信號顯示為行車憑證的線路不推薦a。如果以后普速鐵路發展趨勢為地面信號為輔，車載信號為主，那么這個問題有待重新商榷。對于以車載信號為行車憑證的線路，信號機點燈情況使用概率很小，可無速度意義含義，對顯示距離的要求也不高，因此可推薦a機構。

2.2 安裝限界

主要包括線間距要求和橋隧救援疏散通道要求。

(1)線間距

圖2 矮型單排五燈位機構尺寸(單位：mm)

a機構尺寸如圖2所示。由圖2可知，a機構距離軌面高度為1 436 mm，根據《技規》(普速鐵路部分)附圖1客貨共線基本建筑限界及橋隧建筑物限界[5]，客貨共線鐵路信號設備輪廓尺寸如圖3所示，則線間距至少為5.2 m才能滿足a的安裝要求。部分普速鐵路車站和大型樞紐站運輸需求大，站場復雜，相同線別(下行或上行)的多條線路通過橋隧并行引入的情況很多，也就是說進站信號機有可能設于線間。如果橋隧地段設置a機構，則正線線間距必須為5.3 m，如果設置DSX—A7，則線間距5 m完全可滿足要求。根據《鐵路車站及樞紐設計規范》(GB50091—2006)中車站線間距離的要求，裝有高柱信號機的線間距離為一般5.3 m(考慮兩線均有超限貨物列車)，其他正線間和正線與相鄰線路間距為5.0 m[7]。因此對于這種復雜樞紐車站的特定場景，進站信號機不建議采用a機構，而應按照研制DSX—A7的緣由和普遍公認的設計標準，設置DSX—A7。

圖3 客貨共線鐵路信號設備輪廓尺寸(單位：mm)

對于較標準的兩正線多股道車站，雖然進站信號機設在線路外側后，不存在線間距不足的問題，但是從信號設計方面來說，不便于統一高速和普速標準?！都家帯纷鳛槲覈F路的基本大法，各部門都應嚴格遵守?！都家帯?普速部分)第70條和《技規》(高速部分)第66條條文說明解釋了為便于司機和行車人員確認信號，要求在同一車站和同一車場采用同一類型的信號機[5，2]，并且新《設規》第3.3.6條較原《設規》第2.2.9條刪除了機構可不相同的規定，強調信號顯示一致。因此，除了銜接站特殊情況之外，不同等級的鐵路車站信號機類型應盡量一致，高速和普速信號設計標準應有清晰的邊界。

根據《技規》(高速鐵路部分)附圖1客運專線建筑物限界[2]，圖4為客運專線鐵路信號設備輪廓尺寸[8]，同樣線間距至少為5.2 m可滿足a機構的安裝，而城際鐵路需至少4.8 m(308 mm+2×2 200 mm)的線間距。高速鐵路線間距4.6、4.8 m和5.0 m，城際鐵路線間距為4.0 m和4.2 m，鑒于一般站形較標準的高速車站進站信號機都設于線路外方，不存在侵限問題，因此a適用于線間不設信號機的情況，但對于多線并行引入高速車站情況，必須考慮設置a時線間距的問題。

動車走行線也存在以上問題，因動車走行線為雙線自動閉塞，動車所和銜接動車走行線的高速車站進站信號機設于線間。如果橋梁上進站信號機采用a機構，則線間距至少5.3 m，但《高規》規定動車走行線線間距為5 m，如果信號設計者一味追求“合規”而不認真分析其他原因，則對站場規模和投資是很大的浪費，而設置DSX—A7可避免以上問題，且在多年來運營維護中應用良好。

圖4 客運專線鐵路信號設備輪廓尺寸(單位：mm)

(2)救援疏散通道

橋隧地段作業通道及救援疏散通道都是利用電纜槽蓋板和水溝。

通過調研在建城際鐵路成蒲線及其他不同等級的鐵路，箱梁橋上信號設備均固定于防護墻外側的電纜槽上空。進站信號機為DSX—A7時，其鋼支柱和機構幾乎占了兩個槽道的空間，機構外側邊緣距離護欄或聲屏障基礎內側約為53 cm，大于人體寬度0.5 m。出站信號機為單排三燈位，鋼支架和機構只占單個槽的空間，機構外側邊緣距離護欄或聲屏障基礎內側約為93 cm，后者較前者占用空間小，但前者對于人員通行影響不大。如果遇到接觸網支柱與信號機、遠程LEU機柜同位的情況，二者“吃掉”了大部分通道，將會嚴重影響人員通行及作業。

T梁因列車速度等級和聲屏障等附屬設施設置的不同，采用的方案也因之而異。如時速200 km客貨共線鐵路，無聲屏障、采用角鋼支架人行道，電纜槽采用外掛SMC方式；設聲屏障、采用現澆混凝土板人行道橋，電纜槽采用內掛SMC方式；時速160 km及以下客貨共線鐵路，電纜槽采用外掛形式或設于人行道下面等情況較多?？紤]信號機與點燈變壓器箱盒之間電纜彎曲半徑和信號機與機械絕緣節不滿足前1 m后1 m等一系列問題，信號機和點燈變壓器箱盒一起通過支架同排固定到人行道欄桿立柱或安裝到擋砟墻上。a機構寬度約308 mm，DSX—A7寬度約為648 mm，XB2箱盒寬度約為530 mm，鋼支架寬度均大于上述設備寬度，由于不同施工單位工藝標準及不同運營維護單位的要求存在差異，實際上二者占用人行走道空間差別不大，并且接觸網支柱不占用作業通道空間。

西南山區高速鐵路經常出現隧道內信號設備侵占疏散通道的情況，當隧道區間動車組發生火災等事故急需組織疏散乘客時，造成因信號機侵占通道無法通行人員，解決措施是將信號機移至洞室附近、隧道口或拓寬隧道斷面，但可能會影響信號顯示，且對行車點重新布置、土建工程整改及投資影響非常大。近期出現的高速鐵路因部分設備安裝限界原因增加隧道斷面的情況，造成土建工程量浩大而存在施工技術難度大、襯砌漏水等安全隱患，因此不允許因部分設備而拓寬隧道斷面。

《高規》第8.2.4～8.2.6條條文說明規定了高速鐵路救援疏散通道不應小于1.5 m[3]，《城規》第8.5.4條條文說明規定了救援疏散通道不應小于1.0 m[4]，《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》(鐵建設函[2005]285號)第6.5.1條規定救援疏散通道不應小于1.25 m[9]。圖5為時速250 km隧道斷面，設置DSX—A7時，其鋼支架寬度約為800 mm，信號機嚴重侵占救援疏散空間，其他不同速度等級鐵路也存在類似情況，如果信號機換為a機構，就不存在上述問題?！冻请H鐵路設計規范》條文說明中也解釋了因考慮隧道內逃生通道或維修通道通暢的因素，高速鐵路信號機不建議采用橫向雙機構類型[4]。

圖5 時速250 km隧道救援疏散通道尺寸示意(單位：cm)

最新《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規范》(TB10020—2017)規定隧道內救援疏散通道寬度不小于750 mm，高度不小于2200 mm，雙線雙側貫通設置，單線單側貫通設置[10]。對于復線區段，嚴格意義上來說，現在設置DSX—A7是可以滿足救援疏散通道要求，就不存在上述問題；對于時速160 km普速單線(一側是電力槽，一側是通信信號槽)，因電纜槽板和水溝寬度約為950 mm，就不滿足750 mm的要求，則信號機應設置為a機構。

僅針對上述案例，表1列出了進站信號機不同應用場景，表中“()”表示隧道兩側分別設置1個電纜槽的普速單線，且信號機與救援疏散通道同側的情況，如二者不同側，則應設置DSX-A7。對于線間設置a機構時，應注意線間距必須大于5.2 m。對于特殊區段，如上述所述的不同橋梁類型，因無法一一例舉全部工程案例，只能給出原則性的指導思路，設計者應根據線路周圍的空間條件，加強與站前、接觸網等專業和運營維護單位的充分溝通，選擇更為合理可行的信號機機構。作為鐵路信號設計者，應認真嚴謹執行信號機顯示，能真正完整表示行車含義的有關規定，但不可否認的是受空間條件及其他因素的限制較多，在保證行車安全和“以人為本”的前提下，對于不同設計規范中自相矛盾的設計要求，應從技術經濟效益等多方面權衡，選擇合理的方案。

表1 進站信號機適用場景

3 出站信號機

附錄D出站信號機新增單排四燈位出站信號機(以下簡稱b機構)，如圖6所示。

圖6 單排四燈位出站信號機示意

按照《設規》的規定，b機構分為常態點燈和常態滅燈。高速鐵路、動車所及普速鐵路相關規范中均未規定。《設規》條文說明中解釋為某些銜接區間線路較短的車站，因其能顯示引導及黃和綠黃，故作為推薦機構[1]。《設規》僅說明了常態滅燈的特殊情況，但適用于常態點燈和常態滅燈的什么場景下，設計者對此比較迷茫，筆者從以下兩方面進行逐一分析。

(1)常態點燈

對于普速鐵路，不推薦b機構的主要原因是安裝限界的問題。普速鐵路一般均設有發車進路表示器，根據圖7中b機構尺寸，b機構距軌面高度為1 276 mm和1 305 mm，均大于客貨共線站內建筑限界要求的1 250 mm，如果設置b，則線間距至少為5.5 m。根據《鐵路車站及樞紐設計規范》(GB50091—2006)中規定，到發線間距一般為5 m[7]，因此b不適用于普速鐵路。

時速160 km及以下、配置C0級列控系統、區間設置通過信號機的城際鐵路，對于無配線車站，因不設置進路表示器，可采用b。如果是無配線地下車站采用雙排五燈位機構，出現侵占隧道救援疏散通道的問題，那么就應采用b機構，但不排除橋梁地段因其他限制因素使用b的情況。

圖7 單排四燈位帶進路表示器機構尺寸示意(單位：mm)

對于動車所，如果動車所內設有自輪運轉車輛的維修基地，且進出車站共用動車走行線，則走行線需設有雙向通過信號機，否則可只設信號標志牌，動車段信號機常態點燈[11]，即動車走行線閉塞制式為雙向自動閉塞，《高規》第14.4節也規定了動車走行線首先推薦設置通過信號機的四顯示自動閉塞[3]?！都家帯?高速部分)條文說明中解釋當發車進路建立及第一離去空閑時，考慮到列車運行速度不高，出站信號機顯示黃燈[2]，即黃燈包含了所有允許信號(綠和綠黃)的顯示含義。需值得注意的是側線出站信號機是無速度含義，僅能表示前方閉塞分區的空閑個數，原則上用黃燈表示較低速度是有異議的。當發車時出站信號機應顯示前方的閉塞分區數量，原則上附錄D中的紅-黃-白是不能滿足顯示意義，因此可考慮動車所出站信號機修改為b機構。其主要優點是b機構可完整顯示出站信號機含義，即通過顯示綠、綠黃、黃可表示前方區間閉塞分區的占用情況；其次動車走行線發碼與信號顯示可保持一致，符合《技規》(高速鐵路部分)第89條規定的機車信號的顯示應與線路上列車接近的地面信號機的顯示含義相符的規定[2]，避免了動車走行線出站信號機顯示黃燈時，接近區段發送L和LU碼的情況。

《技規》(高速鐵路部分)第72條規定出站信號機有兩個及以上的運行方向，而信號顯示不能區分進路方向時，應在信號機上裝設進路表示器[2]。如圖8為b機構尺寸示意，b機構不帶進路表示器機構高度為1 216 mm。根據《技規》(高速鐵路部分)附圖1客運專線建筑物限界要求，不帶進路表示器的機構高度為1 250 mm的站內反方向運行的矮型出站信號機限界為1 800 mm，線間距為4.2 m就可滿足。帶進路表示器機構，由圖7可知其高度為1 276 mm，線間距至少5.5 m才能可滿足信號機的安裝限界。根據《高規》規定動車所走行線線間距一般為5 m，動車所存車場股道線間距較車站小，線間距一般采用4.6 m，因此考慮安裝限界的問題，不應設置進路表示器。

圖8 單排四燈位機構尺寸示意(單位：mm)

雖然b機構不帶進路表示器原則上不符合上述《技規》的有關規定，但是動車走行線為雙向自動閉塞，雖然出現值班員疏忽辦錯進路，列車走錯區間方向的情況，但是區間都有防護的通過信號機，不像客貨共線車站列車反向大區間運行的情況。據了解有些設備供應商對二次反向發車時大區間占用是靠值班員人工確認的，主要原因是動車組反向運行時列控中心發送追蹤碼序。但對因故障切除車載設備以地面信號顯示為行車憑證的動車組，一定程度上存在追尾的安全隱患?！对O規》第3.2.14條第1款規定了有2個及以上發車方向，出站信號機顯示不能區分進路方向時，宜設置表示器[1]。按照規范用詞說明，“宜”就是首先推薦設置進路表示器，但在一定條件下，如雙向自動閉塞、限界等其他因素，可不設置。參考原《客運專線銜接站信號機設置主要技術原則V1.0》(運基信號[2010]650號)中舉例六，它也規定了動車所出站信號機可不設進路表示器[12]，因此b機構可考慮不設進路表示器。還有一點需要說明的是進路表示器為輔助信號，即使故障滅燈，按照《技規》中有關行車辦法也是可以接發列車的，因此有多個發車方向口不是設置進路表示器的必要條件。在這需要說明一點的是：650號文廢除的主要原因正是因為其以舉例的方式給出了某些典型場景，卻又不能全部列舉工程實踐中可能遇到的每種情況，可能對工程設計人員發揮主觀能動性、創造性地解決工程實際問題起到了限制作用[13]。雖然650號文作廢了，但在銜接站和動車所信號設計中有很重要的參考價值。

《高規》第14.2.4條第2款規定動車所出站信號機首先推薦采用《鐵路信號設計規范》(TB10007—2017)規定的類型，如果受股道線間距的限制，可采用附錄D中的單機構三燈位機構[3]；《技規》(高速部分)第470條條文說明動車所出站信號機機構可采用“綠-封閉-黃，紅-白”[2]，以上2條規定所隱含的意思是，動車所出站信號機的機構是不唯一。因此，對于動車所出站信號機，可采用b機構，但不應設進路表示器。

(2)常態滅燈

對于常態滅燈情況，附錄D中和《高規》規定出站信號機為單排三燈位機構，且不宜設置進路表示器，因常態滅燈出站信號機轉為點燈時，區間閉塞制式均為自動站間閉塞。如果常態滅燈的車站出站信號機為b機構，有以下兩種應用場景。

①出站信號機b既能顯示往區間不設通過信號機的方向接發列車，又能顯示往區間設置通過信號機的方向接發列車。按照《高規》第14.2.4條和參考原《客運專線銜接站信號機設置主要技術原則V1.0》(運基信號[2010]650號)的規定，該車站應為銜接車站[3，12]?！陡咭帯返?4.2.4條第3款規定了銜接站的主要技術原則，即主要發車方向是區間設置通過信號機的股道設置常態點燈的信號機，主要發車方向是區間不設通過信號機的股道設置常態滅燈的單排三燈位信號機[3]。對于650號文舉例一和例三，考慮到按隔離模式運行或未裝配車載設備的動車組往反方向站間閉塞區段發車時，如上第3.1條所述，因此銜接站出站信號機應設置進路表示器。

從圖7中b機構帶進路表示器尺寸可知，b機構線間距至少為5.5 m，而b機構不能滿足高速鐵路線間距要求，因此b機構僅適用于常態滅燈、且不設進路表示器的銜接車站，以圖9為設置b機構的銜接站舉例。從圖9可知，b機構不僅滿足高速鐵路線間距要求，而且較原三燈位機構，可增加動車走行線追蹤列車的數量。動走線以地面信號顯示為主，因往動車所接發車時，原三燈位允許信號顯示綠燈的條件是前方至少有3個閉塞分區空閑，動車走行線動車組速度一般為80 km/h，b機構只要前方有1個閉塞分區空閑，就可往動車所方面發車，增加了接發動車組數量，提高了動車走行線通過能力。同時認為b信號機應為常態滅燈，因為該銜接站運輸需求主要是負責大量旅客乘降的高速動車組，因少數維修作業車在天窗點進出動車所就改變整個高速站的信號顯示，造成高速鐵路信號設計標準雜亂，實屬不妥。

圖9 設置b機構的銜接站示意

②對于常態滅燈的樞紐車站，因聯絡線較多，往往存在區間較短的情況，這里所述的“區間較短”為兩架信號機距離不滿足列車安全制動距離的要求。如果按照《高規》規定的出站信號機機構，對于非車載設備的動車組，雖然區間閉塞為自動站間閉塞，但是不滿足顯示綠燈發車的條件，而應根據制動距離的要求及前方進站信號機的顯示開放信號，因此出站信號機應修改為可顯示綠黃和黃燈的機構。在新《設規》未頒布之前，既有信號機類型是無此功能的，因此將常態滅燈的出站信號機修改為常態滅燈的雙排5燈位機構，原則上屬于非標機構，如白燈代表調車信號還是引導信號。新《設規》頒布之后，發現雙排5燈位機構只能用于常態點燈的普速鐵路，而新增加了b機構，那么對于上述存在的問題則迎刃而解。此場景也同樣適用于上述銜接動車走行線區間較短的高速車站，圖10為設置b機構的樞紐車站舉例。

圖10 設置b機構的樞紐車站

4 結語

本文提出的進站和出站信號機類型的應用場景，對今后的設計可提供參考，設計者應根據信號顯示含義、安裝限界、周圍空間限制及不同等級鐵路要求等方面統籌考慮，具體研究結論如下。

(1)進站信號機a和DSX-A7應用場景如表1所列，設計時應優先考慮DSX-A7，對于某些特定場景，可考慮a。

(2)單排四燈位出站信號機。

①常態點燈時，可應用于配置C0級列控系統的城際鐵路的無配線車站和動車所，但不應設進路表示器；

②常態滅燈時，可應用于銜接動車走行線的高速車站和區間長度不滿足列車制動距離要求時的高速車站。