連鹽鐵路區(qū)間信號(hào)布點(diǎn)原則及分析

劉 明

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600)

1 線路概況

連鹽鐵路為沿海快速鐵路通道的主要組成部分，北接青連鐵路，南連徐宿淮鹽、鹽通、滬通等鐵路。連鹽鐵路自隴海鐵路連云港站引出，途經(jīng)連云港市贛榆區(qū)、新浦區(qū)、連云港開(kāi)發(fā)區(qū)、海州區(qū)、灌云縣、灌南縣、鹽城市響水縣、濱海縣、阜寧縣、建湖縣、亭湖區(qū)，到達(dá)新長(zhǎng)鐵路鹽城北站，正線全長(zhǎng)約234 km[1]。

2 主要技術(shù)條件

2.1 設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值

連鹽鐵路設(shè)計(jì)行車速度200 km/h，貨物列車追蹤間隔6 min、普速客車追蹤間隔5 min、動(dòng)車組列車追蹤間隔3 min。機(jī)車牽引列車運(yùn)行以地面信號(hào)為主體信號(hào)，同時(shí)配設(shè)列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)，動(dòng)車組列車配備CTCS-2列控系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)按HXD3型機(jī)車牽引貨物列車最高運(yùn)行速度90 km/h進(jìn)行四顯示區(qū)間通過(guò)信號(hào)布置，并檢驗(yàn)HXD1D牽引旅客列車最高運(yùn)行速度160 km/h進(jìn)行制動(dòng)距離、追蹤間隔，以及對(duì)CTCS-2列控系統(tǒng)、200 km/h行車速度動(dòng)車組進(jìn)行制動(dòng)距離(碼序要求)、追蹤間隔的檢算[2]。

2.2 最大坡度

線路最大坡度采用6‰。

2.3 機(jī)車類型

在本次牽引計(jì)算中，貨物列車按HXD3型機(jī)車牽引5 000 t，普速旅客列車按HXD1D型機(jī)車牽引18輛，動(dòng)車組列車按采用CRH型動(dòng)車組雙列重聯(lián)進(jìn)行計(jì)算(16輛編組)考慮。

2.4 制動(dòng)距離

機(jī)車牽引的時(shí)速90 km貨物列車的緊急制動(dòng)距離不超過(guò)800 m；機(jī)車牽引的時(shí)速160 km旅客列車的緊急制動(dòng)距離不超過(guò)1 400 m[3]。

2.5 限速

道岔號(hào)數(shù)為1/12，側(cè)向限速45 km/h；道岔號(hào)數(shù)為1/18，側(cè)向限速80 km/h；道岔號(hào)數(shù)為1/42，側(cè)向限速160 km/h。

3 區(qū)間布點(diǎn)原則

3.1 牽引計(jì)算原則

連鹽鐵路主要牽引計(jì)算原則如下:

(1)《列車牽引計(jì)算》(TB/T 1407.1—2018)執(zhí)行(以下簡(jiǎn)稱《牽規(guī)》)規(guī)定[4]:列車牽引力使用系數(shù)λy取0.9。

(2)《牽規(guī)》規(guī)定:“緊急制動(dòng)時(shí)，列車換算制動(dòng)率取全值；計(jì)算列車進(jìn)站制動(dòng)時(shí)，一般取全值的50%；計(jì)算固定信號(hào)機(jī)間的距離時(shí)，取全值的80%。”機(jī)車牽引普速列車取全值的80%。動(dòng)車組列車制動(dòng)力也暫取全值的80%生成制動(dòng)模式曲線，因此本次計(jì)算制動(dòng)力按全值的80%考慮。

(3)《牽規(guī)》規(guī)定:“在驗(yàn)算列車運(yùn)行的最大允許速度或計(jì)算列車進(jìn)站停車制動(dòng)以及計(jì)算固定信號(hào)機(jī)間的距離時(shí)，不應(yīng)將動(dòng)力制動(dòng)力計(jì)算在內(nèi)。”

(4)坡度及曲線阻力。

根據(jù)《CTCS-2級(jí)列控車載設(shè)備暫行技術(shù)規(guī)范》[5]，“單位合力要考慮列車運(yùn)行阻力，坡道、曲線等阻力，列車運(yùn)行阻力按照各種列車運(yùn)行阻力的公式進(jìn)行計(jì)算，坡道和曲線阻力暫按現(xiàn)行《牽規(guī)》規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。”

(5)列車運(yùn)行阻力公式。

本次采用CRH2型動(dòng)車組，其運(yùn)行阻力按下式計(jì)算[6]。

W＝8.63＋0.072 95×V＋0.001 12×V2(N/t)

(6)列車運(yùn)行模式。

機(jī)車牽引列車采用速差式自動(dòng)閉塞，每一閉塞分區(qū)應(yīng)滿足列車每一速度等級(jí)變化所需要的常用制動(dòng)距離的要求；普速客車列車緊急制動(dòng)距離和常用制動(dòng)距離均由兩個(gè)閉塞分區(qū)保證。

正常情況下，動(dòng)車組列車的運(yùn)行模式是完全監(jiān)控模式，即車載ATP設(shè)備采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行。

(7)列車在車站停車位置。

車站到發(fā)線站臺(tái)布置及分界標(biāo)布置暫按《關(guān)于印發(fā)〈客運(yùn)專線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車載和地面設(shè)備配置及運(yùn)用技術(shù)原則(暫行)〉的通知》(鐵集成[2007]124號(hào))第4.8.3條設(shè)置[7]，列車按停靠站臺(tái)中部位置考慮。

(8)必須滿足列車按規(guī)定的速度運(yùn)行時(shí)，列車追蹤序列上的各閉塞分區(qū)長(zhǎng)度之和大于列車安全制動(dòng)距離的要求。

(9)列車追蹤間隔的計(jì)算須滿足不減速追蹤運(yùn)行的基本原則。

(10)安全防護(hù)距離。

參照《CTCS-2級(jí)列控車載設(shè)備暫行技術(shù)規(guī)范》，本線常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)的防護(hù)距離:站內(nèi)緊急50 m、最大常用60 m；區(qū)間緊急100 m、最大常用110 m。

(11)碼序顯示。

機(jī)車牽引貨物列車區(qū)間追蹤時(shí)必須保證在其前方至少有3個(gè)閉塞分區(qū)空閑，地面信號(hào)機(jī)采用四顯示制式，列車運(yùn)行速度等級(jí)采用90～75～0 km/h。

機(jī)車牽引普速旅客列車區(qū)間追蹤時(shí)必須保證在其前方至少有4個(gè)閉塞分區(qū)空閑，地面信號(hào)機(jī)采用四顯示制式，列車運(yùn)行速度等級(jí)采用160～115～0 km/h。

CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序?yàn)長(zhǎng)5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，其中L5碼序能確定前方至少有7個(gè)閉塞分區(qū)空閑。因此，L5碼序必須滿足CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)200 km/h速度列車安全運(yùn)行的要求[8]。

(12)接發(fā)車進(jìn)路。

機(jī)車牽引普速普速列車:當(dāng)出站信號(hào)機(jī)為黃色燈光、綠黃燈光或綠色燈光時(shí)，可以辦理列車進(jìn)入?yún)^(qū)間，即普速列車從車站出發(fā)時(shí)，前方必須保證不少于1個(gè)閉塞分區(qū)空閑。接車時(shí)，必須保證列車能在站外停車，即列車距前方進(jìn)站信號(hào)機(jī)不少于2個(gè)閉塞分區(qū)空閑[9]。

動(dòng)車組列車(CTCS-2列控系統(tǒng)):當(dāng)前行列車通過(guò)岔區(qū)后，接車進(jìn)路解鎖，可辦理后行列車的接車進(jìn)路；前行列車通過(guò)一離去后，發(fā)車進(jìn)路解鎖，可辦理后行列車的發(fā)車進(jìn)路。

3.2 節(jié)省工程投資原則

連鹽鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為有砟軌道線路，軌道電路極限長(zhǎng)度按《ZPW-2000軌道電路技術(shù)條件》(TB/T 3206—2008)中的要求設(shè)計(jì)。

路基地段:軌道電路極限長(zhǎng)度1 400 m；橋梁地段:軌道電路極限長(zhǎng)度700 m；隧道地段:軌道電路極限長(zhǎng)度500 m。

閉塞分區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)軌道電路特性合理配置，盡可能利用軌道電路的最大設(shè)計(jì)長(zhǎng)度[10]。

3.3 信號(hào)機(jī)分布安全原則

3.3.1 碼序要求

CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序顯示，必須滿足列車按規(guī)定的速度運(yùn)行時(shí)，列車追蹤序列上的各閉塞分區(qū)長(zhǎng)度之和(每7個(gè)閉塞分區(qū))大于等于列車80%常用全制動(dòng)距離(含空走距離)＋附加時(shí)間(各種設(shè)備動(dòng)作時(shí)間及司機(jī)反應(yīng)時(shí)間)走行距離＋安全防護(hù)距離。

3.3.2 滿足軌道電路最小傳輸長(zhǎng)度

ZPW-2000系列軌道電路最小長(zhǎng)度，應(yīng)滿足車載設(shè)備正常接收軌道電路信息的要求，即Lmin≥Vmax·2.5s＋L常＋L絕。

目前，在客運(yùn)專線普遍做法是無(wú)論 CTCS-2、CTCS-3，統(tǒng)一取300 m。因此，一個(gè)閉塞分區(qū)最小長(zhǎng)度不小于300 m。但一般情況下，閉塞分區(qū)長(zhǎng)度盡量不要按下限取值，因?yàn)殡m然符合安全原則，但并不符合經(jīng)濟(jì)原則。

3.3.3 與電分相的距離要求

后一架信號(hào)點(diǎn)距電分相對(duì)應(yīng)的列車牽引力切斷點(diǎn)的距離，必須滿足列車在該信號(hào)點(diǎn)停車后，重新起動(dòng)能順利通過(guò)電分相。

為滿足停車誤差、受電弓位置、安全防護(hù)距離的要求，列車恢復(fù)牽引力的地點(diǎn)距前一信號(hào)點(diǎn)應(yīng)滿足一定距離要求，本次設(shè)計(jì)原則上按不少于550 m考慮[11]。

3.3.4 一離去要求

一離去區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)位置在反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方，距反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)的距離應(yīng)不小于700 m。

3.4 其他原則

正向按自動(dòng)閉塞追蹤運(yùn)行，反向按自動(dòng)站間閉塞運(yùn)行。

4 閉塞分區(qū)長(zhǎng)度確定

4.1 滿足貨物列車制動(dòng)距離的最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的要求

根據(jù)四顯示自動(dòng)閉塞速度等級(jí)的劃分[12]，任一閉塞分區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)不小于機(jī)車牽引貨物列車從90～75 km/h和從75～0 km/h的常用制動(dòng)距離的最大值，相鄰的兩個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度值和應(yīng)不小于列車從90～0 km/h的常用制動(dòng)距離、緊急制動(dòng)距離。

根據(jù)《牽規(guī)》，計(jì)算機(jī)車牽引普速貨物不同坡度下的常用制動(dòng)距離，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 貨物列車制動(dòng)距離

4.2 滿足普速旅客列車制動(dòng)距離的最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的要求

根據(jù)四顯示自動(dòng)閉塞速度等級(jí)的劃分，任一閉塞分區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)不小于機(jī)車牽引普速列車從160～115 km/h和從115～0 km/h的常用制動(dòng)距離的最大值，相鄰的兩個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度之和應(yīng)不小于列車從160～0 km/h的常用制動(dòng)距離、緊急制動(dòng)距離。

根據(jù)《牽規(guī)》，計(jì)算機(jī)車牽引普速列車不同坡度下的常用制動(dòng)距離，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 機(jī)車牽引客車制動(dòng)距離

4.3 滿足動(dòng)車組列車制動(dòng)距離要求

CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)軌道電路的正常碼序?yàn)長(zhǎng)5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，其中L5碼序能確定前方至少有7個(gè)閉塞分區(qū)空閑，即為滿足動(dòng)車組列車制動(dòng)距離要求，7個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度之和不能小于動(dòng)車組列車從最高運(yùn)行速度205(200＋5)km/h至0的常用制動(dòng)距離以及(含空走距離)、附加時(shí)間(各種設(shè)備動(dòng)作時(shí)間及司機(jī)反應(yīng)時(shí)間)走行距離、安全防護(hù)距離之和的要求。不同坡度下計(jì)算制動(dòng)距離見(jiàn)表3。

表3 動(dòng)車制動(dòng)距離

4.4 閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的確定

從動(dòng)車組列車和普速列車制動(dòng)距離來(lái)看，單個(gè)最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度在滿足普速客貨列車制動(dòng)距離條件后，也能滿足速度200 km/h動(dòng)車組列車制動(dòng)距離要求，即單個(gè)最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度一般不小于1 200 m。但單個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度與軌道極限長(zhǎng)度有一定沖突，在實(shí)際布置信號(hào)機(jī)中，結(jié)合軌道電路極限長(zhǎng)度和區(qū)間追蹤間隔時(shí)分要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般地段按照不大于2 000 m設(shè)計(jì)，另考慮到盡可能提高車站接發(fā)車能力，在不受接觸網(wǎng)電分相影響的前提下，車站附近的一些閉塞分區(qū)適當(dāng)縮短。

5 區(qū)間布點(diǎn)結(jié)果及檢算

5.1 區(qū)間布點(diǎn)結(jié)果

上行231.7 km，共布置區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)150架(不含進(jìn)出站信號(hào)機(jī))，平均閉塞分區(qū)長(zhǎng)度為1 347 m(含進(jìn)出站信號(hào)機(jī))；上行231.8 km，共布置區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)152架(不含進(jìn)出站)，平均閉塞分區(qū)長(zhǎng)度為1 332 m(含進(jìn)出站信號(hào)機(jī))。

5.2 布點(diǎn)結(jié)果檢算

5.2.1 制動(dòng)距離檢查

經(jīng)驗(yàn)算，連鹽鐵路區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)中任意兩個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度或任意一個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度(最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度為1 150 m，位于坡度大的上坡段)，均能滿足機(jī)車牽引普速旅客列車160～115 km/h或115～0 km/h的制動(dòng)距離要求。同時(shí)，任意7個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度之和均大于205～0 km/h常用制動(dòng)距離的要求。

5.2.2 區(qū)間追蹤間隔時(shí)分檢算

經(jīng)檢算，區(qū)間最大追蹤間隔時(shí)分貨物列車為5.7 min、普速客車為3.6 min、動(dòng)車組列車為2.3 min。各類列車均可滿足最小追蹤間隔要求。

6 結(jié)論

客貨共線200 km/h鐵路多種類型列車共線運(yùn)行，運(yùn)輸要求差異大，導(dǎo)致其區(qū)間信號(hào)布點(diǎn)影響因素較多，區(qū)間布點(diǎn)復(fù)雜。本文通過(guò)結(jié)合連鹽鐵路主要技術(shù)條件，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定要求，提出了區(qū)間布點(diǎn)原則及方法，為其他同類鐵路項(xiàng)目的建設(shè)提供一定的借鑒作用。