高速鐵路出站信號機設置標準研究

閆宏偉

(中國鐵路經濟規劃研究院有限公司，北京 100038)

1 制訂背景與變化影響原因

TB10621—2014《高速鐵路設計規范》是在系統總結中國時速250～350 km高速鐵路建設、運營實踐經驗，全面修訂2009年《高速鐵路設計規范(試行)》版基礎上發布的正式版。該標準的發布，標志著成熟、先進、具有中國特色的高速鐵路技術體系已經形成，將為中國高鐵發展以及高鐵“走出去”提供系統規范的成套建設標準支撐。

該標準制定的技術背景，主要針對列車最大編組輛數16輛、列車最大長度428 m，兩側分別設10 m停車余量，確定站臺長度為450 m；考慮測速測距誤差、司機確認停車點距離及動車組過走防護距離，設置安全防護距離≥95 m，確定車站到發線有效長度650 m；列控系統采用CTCS-2級或CTCS-3級的技術背景與運營需求制訂的[1]。

隨著“復興號”高速動車組列車在京滬高鐵兩端的北京南站和上海虹橋站雙向首發[2]，根據線路運營需求，以在京滬高鐵等大客流線路擴大運力為目標，通過新增1輛二等座車，開行17輛編組440 m超長版時速350 km復興號動車組，從而使定員增加90人。如要開行17輛編組超長版“復興號”動車組列車，而車站不相應延長到發線有效長度和站臺長度，執行TB 10621—2014《高速鐵路設計規范》第14.2.10條第2款關于出站信號機設置位置的規定時，加上TB/T 3483—2017《CTCS-3級列控車載設備技術條件》中規定的制動安全距離60 m[3]，很有可能出現將要進站停車的動車組列車無法正常完整地進入站臺區的問題。為解決此問題，可以考慮將出站信號機(包括發車進路信號機)的設置位置向到發線端部移設。

2 標準現狀

TB10621—2014《高速鐵路設計規范》第14.2.10條第2款對出站信號機設置位置規定為：“有高速列車通過的車站出站信號機宜設在距警沖標不小于55 m或距最近的對向道岔尖軌尖端不小于50 m的位置。”

在TB10621—2014《高速鐵路設計規范》頒布之后，于2017年修訂的TB 10007-2017《鐵路信號設計規范》第3.2.2條第4款對出站信號機的設置位置規定為：發車線發車方向末端為順向道岔時，出站信號機設置于順向道岔警沖標內方，有動車組運行時設置于距警沖標沿線路方向不小于5 m處[4]，如圖1所示。

圖1 出站信號機示意

TB 10007-2017《鐵路信號設計規范》是信號專業主體設計規范，其適用范圍既包含高速鐵路，也包含普速鐵路。規定出站信號機距警沖標沿線路方向不小于5 m處，考慮了普速線路運行速度慢，需要的安全余量較小，按照5 m設置即可滿足安全運行需要。高速鐵路設計規范規定的55 m與不小于5 m不沖突。除京滬高鐵、滬寧城際和京津城際外，其他高速鐵路出站信號機距警沖標距離大多數按55 m設計，與TB10621—2014《高速鐵路設計規范》規定一致。

3 設計方案研究

在不改變車站，不相應延長到發線有效長度和站臺長度，避免大規模站前工程，解決17輛編組復興號進站停車的問題，可以考慮將出站信號機(包括發車進路信號機)的設置位置向到發線端部移設，同時與《鐵路信號設計規范》協調相一致。但縮短了安全余量，需要補充安全措施。

3.1 日本新干線設計方案

日本新干線車站設置信號環線進行站內安全防護的做法，在停車點前方設置了50 m的環線信號區，停車點至環線信號區之間還設有10～15 m的停車余量。若司機操作失誤，列車進入環線信號區，將接收到該環線的信號，ATC車載設備自動實施非常制動，以保證列車不闖入發車進路，防止“冒進”事故。

3.2 我國設計方案

目前我國高速鐵路車站應用信號環線較少，CTCS-3級列控系統總體技術規范中也無相關內容，可參照日本高速鐵路設計理念，采用我國高速鐵路主要設備之一的ZPW-200軌道電路進行安全防護。

在出站信號機、發車進路信號機設于距警沖標不小于5 m或臨近的對向道岔岔前軌縫處且到發線采用ZPW-2000有絕緣軌道電路時，到發線范圍內兩端各設1個60 m長分隔區段，如圖2所示。分隔區段按以下要求單獨進行發碼、采集、防護。

圖2 車站分隔軌道電路示意(單位：m)

(1)接車至到發線的列車進路建立時，接車進路末端的分隔區段發H碼，另一端分隔區段隨接車進路發碼；由到發線發車或通過的列車進路建立時，分隔區段隨到發線發碼。

(2)聯鎖設備對到發線主區段及分隔區段分別采集，當接車進路未全部解鎖且聯鎖檢測到主區段和接車末端分隔區段順序占用時，判定接車列車發生冒進，根據運營情況采取相應的安全防護措施，如聯鎖將全站列車信號機均關閉并控制站內所有軌道區段發H碼；進路鎖閉和解鎖時，主區段和分隔區段按照一個總區段處理。

目前，列控車載設備采用CTCS-3完全監控模式冒進出站應答器組時，收到的絕對停車包可能不會觸發緊急制動，相比于CTCS-2級車載設備，CTCS-3車載設備可能會缺少應答器組防冒進功能。因此，在到發線設置分隔區段，列車進站停車過程中，如果列控車載設備接收到分隔區段軌道電路發送的H碼，說明列車有冒進出站信號的風險，在列車進入分隔區段后會觸發緊急制動停車，進行冒進防護，提高了列車運行的安全性。

通過設置分隔區段，出站信號機未開放時，如果出站信號機處絕緣節破損，咽喉區的發碼只能串入分隔區段的H碼區段，而不會影響HU碼區段，不會讓接車過程中的列車或停在股道的列車收到允許碼而產生信號顯示升級，可以起到進一步加強絕緣破損防護的作用[5]。

如在某些不利情況下，列車進站停車過程中，動車組發生制動力降低后制動系統不能監測到的故障，出現不可監測的制動力降低，列車冒進出站信號機的概率增大。通過設置分隔區段，信號系統在檢測到列車有冒進出站信號機可能時，通過聯鎖和列控及時向相關列車發出緊急制動信息控制列車制動，可以在一定程度上應對類似不可預知的風險，對于防護尚未預知的風險、降低風險所造成的損失有一定作用。

3.3 其他需要協調的問題

優化到發線有效長試驗作為京沈高鐵綜合試驗項目之一進行了實驗室仿真測試和現場試驗，該項目通過了方案有關部門組織的方案評審及試驗評審，現場試驗基本可行，為到發線有限長度及信號機設置位置有關對頂提供了依據。但如果在工程建設中進一步推廣，還有其他問題需要進一步研究，相關標準也需協調修訂。

建設規范直接指導實際工程建設，而設計規范又是設計、施工、驗收等建設規范中基本規范[6]，體現了系統的設計理念，對不同系統、設備提出功能及性能要求，修訂設計規范可以從根源實現在目前站臺長度下開行17輛編組超長版“復興號”動車組列車。但同時也需要協調相關產品技術標準，使產品滿足系統設計要求，使設計具備可實施性。

3.3.1 軌道電路最小長度規定

TB10621—2014《高速鐵路設計規范》第14.4.6條中公式14.4.6-1規定，站內無岔區段需要提供列控信息時，軌道電路最小長度為Lmin=Vmax·T設+L常，Vmax為該區段的最高允許速度，T設為車載信號設備響應時間的總和，取2.5 s，L常為軌道電路余量20 m。若分割區段設置長度60 m，目前高速鐵路車站當側線道岔一般采用18號道岔，按照最高允許速度80 km/h通過速度計算，軌道電路最小長度為75 m，大于分隔區段的60 m長度，造成與標準要求不協調問題。

鐵運〔2012〕211號《CTCS-3級列控車載設備技術規范(暫行)》第10.2.1.1條規定，在地面軌道電路信息一直有碼的情況下，信息接收應變時間不大于3.5s；在地面軌道電路信息有碼到無碼的情況下，信息接收應變時間不大于4.8 s[7]。響應時間包含軌道電路信息接收、解碼、響應的完整處理時間。

TB10621—2014《高速鐵路設計規范》中T設取2.5 s，若加上按列車80 km/h或更低的速度行駛完軌道電路余量20 m，與《CTCS-3級列控車載設備技術規范(暫行)》中車載總響應時間3.5 s基本保持一致。

軌道電路最小長度應滿足列車以當前區段最大允許速度通過時間大于解碼軌道電路信息的響應時間。僅針對分隔區段修改此公式為Lmin=Vmax·T設，或適當縮短L常取值，使分隔區段設置長度與標準相協調，但可能會使車載信號在分隔區段無法及時響應H碼，使分隔區段喪失部分安全防護功能。需要列控車載設備廠家根據相關數據論證結合現場試驗，進一步明確車載相應時間指標，同時協調《鐵路信號設計規范》等設計規范與列控車載設備技術規范中的規定。

3.3.2 出站應答器組設置位置規定

根據TB/T 3484-2017《列控系統應答器應用原則》的規定，車站到發線出站信號機外方設置有源應答器組，一般在信號機外方≥20 m處[8]。由于出站信號機外移，若不修改相應規定，可能會對設計造成一定誤解，使出站應答器跟隨信號機向外移動，縮短應答器組的安全防護距離。列車正常進站停車，正常邏輯應首先收到應答器組發送的停車報文，之后收到分隔區段作為額外防護而發送的H碼。TCR天線安裝在車輛第一輪對之間，距離較遠的應答器接收天線距第一輪軸不大于12.5 m，根據列車車載TCR位置與BTM位置關系，建議出站應答器組宜設置在防護區段外方不小于15 m處，距出站信號機75 m，同時與《列控系統應答器應用原則》中的規定不沖突。

因此，建議管理部門組織開展系列的理論分析、試驗論證，配套修訂《列控系統應答器應用原則》、《城際鐵路設計規范》、《鐵路信號設計規范》等相關條款。

4 結語

針對開行17輛編組440 m超長版時速350 km“復興號”動車組需求，結合《高速鐵路設計規范》對出站信號機設置位置要求、《CTCS-3級列控車載設備技術條件》對列車運行控制系統安全防護距離的要求等標準，分析現行標準下到發線有效長度與17輛編組列車適應性，提出一種在不修改到發線有效長度和站臺長度，通過向站外移設出站信號機位置并增加分隔區段安全措施的設計方案，解決長編組列車進站停車的問題。