既有信號設備改造設計方案探討

高明智

（中交鐵道設計研究總院有限公司，北京 100088）

1 項目背景

某保稅國際陸港口岸園區2007年4月建成，至今已經十年多了。工程建設分一期和二期工程建設完成：一期工程建設占地243 333 m2，口岸作業區建有 1 246 m的專用線 2條、380 m專用線 1條，高標準站臺2個，堆場20萬 m2；二期工程占地200萬m2，建有6條有效長超過1 050 m鐵路專用線，25萬m2高標準倉庫，50萬m2堆垛站臺。另外配套建設聯檢辦公大樓、特殊監管區、境外購——洋貨碼頭、集裝箱分撥區、大宗散雜貨區、融資監管區等設施，具備國家賦予的進口貨物保稅存儲，出口貨物入中心退稅，進出口貨物監管配送，深加工結轉貨物入中心“一日游”，具有轉口貿易、國際采購、分撥配送中轉、流通性簡單加工與增值服務、保稅商品展示等6大功能。配備有現代化專業物流設備、專業隊伍以及全方位無盲點的監控系統、信息處理中心。

一、二期鐵路工程共設一條正線，9條鐵路專用線，19條調車作業線路，正線長約5.6 km。線路設施設備設置分散，由甲乙兩個信號樓控制。根據集團園區規劃的總體要求，甲信號樓需要拆遷，樓內信號設備擬遷于園區大門處既有空余房屋內。

2 建設單位招標要求

1）設計符合鐵路建設現行規范《鐵路信號設計規范》（TB10007-2017）、《鐵路信號站內聯鎖設計規范》（TB10071-2000）、《鐵路車站計算機聯鎖技術條件》（TB/T 3027-2015）等鐵路總局現行規范及相關文件要求。

2）采用經濟、適用、可靠的信號聯鎖設備。

3）充分利用既有信號設備，節省工程投資。

4）減少施工對既有運輸的行車干擾。

5）實現園區內車站便捷的調車管理工作。

3 既有設備概況

某保稅國際陸港口岸園由多條鐵路專用線組成，車站按縱列式布置，站線長，室外信號設備分散，信號聯鎖采用區域計算機聯鎖系統，設備分別設于甲、乙兩個信號樓。區域計算機聯鎖主控設備設于甲信號樓（擬拆遷信號樓），計算機執行機和車站值班員操控設備設于乙信號樓，兩信號樓之間通過光纜通道傳輸信息。

既有信號聯鎖采用TYJL-II型計算機聯鎖系統，接口電路采用繼電器接口；信號集中監測采用TJWX-2000（TY）信號集中監測系統；采用綜合智能電源屏；軌道電路采用25 Hz相敏軌道電路；室內采用組合柜、防雷分線柜、防雷配電箱；計算機室設置室內屏蔽網。信號設備開通運營至今已10年有余。

4 方案比較及選擇

4.1 通過現場調查和征求意見，設計方案綜合考慮因素

1）根據相關規定，計算機聯鎖等電子設備10年為一個大修期，園區信號樓室內計算機聯鎖和信號集中監測設備已經到了大修期，設備利舊意義不大。

2）經向原計算機聯鎖設備供應商咨詢，雙機熱備計算機聯鎖已經沒有生產制造許可證，必須更換安全性更高的新型計算機聯鎖設備。

3）原計算機聯鎖設備供應商表示，其他型號計算機聯鎖設備與既有設備不兼容。如果更換新型計算機聯鎖主控設備，與原計算機執行機不兼容，導致已有信號樓聯鎖設備必須更換。

4）信號集中監測系統鐵路已經更新為TJWX-2010版。

5）其他室內設備如各種繼電器、變壓器、防雷單元等必須經過檢測和整修合格后才能利用，需要花費一定時間，施工再快也需要1.5至2個月時間。

6）經與現場車站值班員人員交流得知，該園區每天調車作業量30～40鉤不等，鐵路運輸作業比較繁忙，不允許長時間停止鐵路運輸業務。

7）園區涉及多條鐵路專用線，用戶多，難協調，停止鐵路運輸2個月時間幾乎是不可能的。同時，停止鐵路運營業務帶來的經濟損失目前無法估算。

4.2 既有設備改造利舊原則

綜合現場調查資料和建設單位的意見，堅持節省投資的原則，本次設計甲乙兩信號樓室內設備全部更新；乙信號樓控制的室外設備全部利舊，甲信號樓控制的室外設備除更換、接續、增加部分干線電纜外，其余室外設備全部利舊，以便節省工程投資，減少對鐵路運輸的行車干擾。

4.3 方案比較

4.3.1 方案一：信號聯鎖采用區域計算機聯鎖系統，維持既有聯鎖控制方式。

區域計算機聯鎖是網絡化、智能化、集成化的信號控制系統，它是由中心站聯鎖機、安全傳輸網、遠端車站電子終端所構成故障-安全控制系統。區域計算機聯鎖是在車站計算機聯鎖基礎上結合了網絡技術、安全傳輸、遙控及自動進路控制等技術發展起來的，它的優點是將整個控制區域視為一個車站（場），使用一套聯鎖控制系統，實現區間閉塞、車站聯鎖一體化。該方案優點：一方面，充分發揮計算機信息量大、信息處理快、功能強的特點，實現了兩個及以上車站（場）的集中監督和控制，不僅將大幅度提高運輸效率和服務質量，還可減少運輸人員，起到了減員增效的作用；另一方面，減少一套聯鎖主機設備，節省場間電纜和工程投資。方案缺點是主控站聯鎖設備發生故障時，全站（場）設備停用，故障影響范圍大；當甲乙兩場間區域控制通信線路或者傳輸設備故障時，無辜殃及被控站聯鎖失效停用。

4.3.2 方案二：甲乙兩個信號樓內分別設置獨立的計算機聯鎖設備。

正常情況下園區信號設備可采用集中控制，當一套聯鎖設備或者傳輸設備故障時，也可采用甲乙兩信號樓分散控制。方案優點：一套聯鎖設備故障時，不影響另一套計算機聯鎖管轄范圍的信號設備，能夠保持部分線路正常進行調車作業。缺點：工程投資大，較方案一多投資約140萬元。

4.3.3 方案三：甲信號樓室內信號設備全部遷移利舊。

該設計方案建設單位需要承擔以下風險。

1）園區內所有專用產權單位同意在信號樓搬遷過程中較長時間停止辦理鐵路運輸業務。

2）甲信號樓所有既有室內信號設備搬遷，必須經檢測、整修合格后方能夠繼續利用。

3）一旦出現既有設備不能利用，尤其是計算機聯鎖相關設備不能利用時，能夠承擔長時間停止辦理鐵路運輸業務的風險。

若建設方同意以上條件，甲信號樓室內設備全部利舊，整體遷移至新的信號機械室，其控制的室外設備除更換、接續、增加部分干線電纜外，其余設備全部利舊。該方案優點：本方案工程投資較省，較以上兩個方案大大節省工程投資。缺點：不可預知的因素導致無法正常開通運營，影響鐵路運輸生產工作，風險大。

4.3.4 研究結論

綜上方案比較，本設計推薦采用方案一，即采用區域計算機聯鎖系統。

5 車站聯鎖設備選擇

5.1 車站聯鎖系統

5.1.1 聯鎖制式

隨著計算機技術、網絡控制技術的發展，計算機聯鎖成為鐵路信號技術裝備的發展方向。計算機聯鎖主要有雙機熱備型計算機聯鎖、3取2計算機聯鎖和2乘2取2計算機聯鎖。雙機熱備型計算機聯鎖在我國鐵路發展史上占有重要地位，對計算機聯鎖的發展做出了突出貢獻，滿足了那個時代的鐵路運輸需要。隨著鐵路運行速度的不斷提高，高速鐵路對鐵路技術裝備的安全性、可靠性、可用性要求越來越高，雙機熱備型計算機聯鎖市場逐漸萎縮，進而被安全性更高的2乘2取2計算機聯鎖代替。2乘2取2聯鎖系統結構為I系、II系二重冗余主從系統，每系均有2個CPU，雙系通過高速通道進行數據交換，同步運行，實時比較，每系均為2取2，比較結果一致輸出，否則系統自動切換從系輸出；驅采設備為并列兩重系結構，硬件設備可靠性高；設備安全性、可靠性、使用性比雙機熱備系統高；系統切換可靠，在防電磁干擾和雷擊方面性能優異。本工程推薦采用2乘2取2區域計算機聯鎖系統。

5.1.2 計算機聯鎖系統接口電路

1）現場調查得知，甲信號樓遷移新址，有足夠的空間容納新增信號設備。

2）若維持既有繼電器接口方式，乙信號樓室內沒有預留集中設置和插架設置新增信號接口設備的條件。

3）本設計推薦計算機聯鎖系統接口電路采用日常免維護，實現狀態修，故障定位精確到板級、占地面積少的全電子執行單元。

5.2 信號設備

1）室外信號機、道岔轉轍設備、軌道電路全部利舊，室內更換相應的全電子執行單元接口電路。

2）電源屏：兩個信號樓均更換綜合智能電源屏，為計算機聯鎖設備、信號集中監測設備、信號設備集中供電。

3）信號集中監測系統：兩個信號樓新設TJWX-2010型信號集中監測系統，為信號設備維修提供科學數據和手段。

4）信號設備防雷及接地：按照鐵路綜合防雷相關標準對新遷入信號樓設置法拉第籠和綜合接地系統，加強對信號設備的雷電防護及接地措施。

6 電力供應

本工程新設桿式變壓器一臺，為新的信號樓室內外信號設備提供電源供應。

7 結束語

既有信號設備改造方案的選擇，很大程度上決定了工程投資和技術方案的可行性、可實施性。既有信號設備不同、投入運營時間不同、設備狀態不同、建設單位要求不同，選擇改造的設計方案則不同。本文通過對信號設備投入運營時間、計算機聯鎖設備停產、既有設備房屋空余面積不足、運輸生產干擾等方面因素考慮及多方案比較，選擇了經濟、合理的改造方案，并在投標競爭中勝出，對于類似既有信號設備改造工程設計具有一定借鑒作用。