鐵路信號創新設計降低海外工程履約成本

遲汶

（中國電建華東勘測設計研究院有限公司，杭州 310000）

1 境外鐵路項目信號專業亟須解決的痛點

縱觀我國現在的信號工程，柜內配線由信號廠家完成，運送到施工現場后，由施工單位進行組合與組合之間的配線，然后由施工單位進行系統實驗，隨后，鐵路信號集成商與第三方動態驗收機構入場，進行聯調聯試。

按照上述模式，從設計到竣工整個過程，信號設備工廠化集成率很低，現場施工工作量極大。現場進行復雜的組合件焊接和壓接配線不可避免地會產生錯誤，延誤施工進度。隨著以中國標準在國外建設的鐵路項目逐年增多，繼續在海外項目中采用這一工作模式會導致人力成本相比國內大幅度提高。為減少現場施工與調試的工作量，節省現場人工成本，縮短建設周期，需要采用更為行之有效的工程設計方案。筆者把這一創新課題稱之為鐵路信號“三化”創新設計——信號工程設計通用化、設備集成工廠化、現場施工插接化[1]。

2 應用實踐項目簡介

肯尼亞內羅畢至馬拉巴新建標軌鐵路項目一期工程（以下簡稱“內馬鐵路工程”），設計范圍包括既有內羅畢終點站至納瓦沙段（DK0+000～DK120+100），以及既有內羅畢終點站接入相關工程。本項目全線采用中國標準，為時速120 km 的單線自動站間閉塞線路，全線共設計5 個車站。本文以項目中的Nachu 站為例進行說明。Nachu 站信號設備平面布置圖如圖1 所示。

3 創新設計的思路

要實現“三化”，意味著改變中國已經用了幾十年的工作模式，并不容易，既涉及大量的圖紙修改，在接口部分需要運用新的產品，又涉及多個利益相關方面的接受程度。剛開始進行思路選擇時，筆者仔細研究過多種思路，尤其是重組通用組合，修改定型電路方案。最終考慮到實用性、高效性，以及在創新過程中，中國鐵路設計集團（鐵三院）作為業主代表的接受程度，最終采用分束歸類插接思路。

整柜作為工廠化產品，基本取消組合側面，設置可插接化的配線零層，將現場大部分配線工作轉為工廠配線與現場插接配線，不改變組內內部配線的結構及內部繼電器數量。通過對對應信號工程總體需求的梳理，合理預留后期可能發生的工程變更，盡量不修改既有成型產品，對組合內部至配線零層間的配線進行梳理、分組、優化調整，可以實現絕大部分組合柜、接口柜、分線柜、監測柜、移頻柜、軌道柜等各柜之間的接口對應插接。在信號工廠進行組合柜內配線，運送至海外現場后，信號施工單位用36 針插頭直接將柜間電纜按照設計圖紙插上，迅速達到動態聯調聯試標準，極大地減少了海外施工作業量。設計修改的工作量主要集中于：修改組合內部的側面端子連線，并將組合背面線纜分類引接至電連接器。一旦匯集至電連接器之后，這36 個對外電路節點只能去往同一個柜子。

4 設計方案

4.1 柜內配線通用化設計

內馬鐵路工程組合柜按照功能劃分為聯鎖組合柜、軌道柜、防雷分線柜、電碼化移頻柜、電碼化綜合柜、監測采集柜。柜內每個組合側面僅保留1 塊18 柱彈簧壓接端子排，用于柜內各組合間電源環線。在柜內增設配線層，配線層用于對外插接，是實現“三化”的關鍵層。本柜內組合與其余柜子之間的配線，先通過繼電器底座連接至配線層的電連接器。由于取消了側面端子，繼電器到側面端子之間的配線轉為繼電器到配線層之間的配線，這部分配線可做成定型，實現信號工廠化。現場施工單位通過插接化方式與其他柜的電連接器連接，柜間電連接器配線一一對應。配線層上的端子需分類整理，配線層分區域去不同的柜子，每個配線層最多可配置13 塊2×18 柱的端子排[1]。

本次在各柜頂部新增配線層，配線層用于放置電連接器。通過上述對各柜的配線的需求分析，確定每個柜內的組合配線如何分配至配線層，每個配線層設計多少個電連接器用于對外集中插接。內馬鐵路工程的組合柜“三化”創新設計按如下方式進行：

1）64D 組合柜：內馬鐵路自動站間閉塞采用64D 疊加計軸方式，涉及本站自動站間閉塞的所有組合設置在64D 組合柜。設計13 塊2×18 柱電連接器。

2）軌道柜：內馬鐵路采用97 型25 Hz 相敏軌道電路，軌道柜內6 層軌道電路接收組合，1 層軌測盤（26 型），1 層停電監督組合，并設置18 臺二元二位繼電器。配線層設計6 塊2×18 柱電連接器、1 塊3×18 柱電連接器用于對外集中插接。

3）電碼化綜合柜：綜合考慮內馬鐵路工程5 個新建車站的規模，電碼化綜合柜按3 股道車站布置，并兼容2 股道車站。配線層設計7 個2×18 柱電連接器。

4）電碼化移頻柜：移頻柜配線不做優化，柜內最多設置16臺發送器。

5）防雷分線柜：防雷分線柜根據室外信號設備類型，電纜配線端子分層排列。每個防雷分線柜配線層設計11 塊2×18柱電連接器與2 塊3×18 柱電連接器。

6）監測采集柜：監測采集柜內5 層絕緣漏流組合，1 層道表采集組合，1 層軌道采集組合，柜子絕緣漏流測不大于256 路，每個監測采集柜設計8 塊2×18 柱電連接器用于集中對外插接。

4.2 柜間配線插接化

組合柜增加的電連接器配線層是本次工程實施的關鍵，國內集港調試擬定在河北滄州南皮廠進行，經過多次赴南皮廠實地調查電連接器，與中國通號沈陽信號廠、廣州華煒公司共同研究，本工程組合柜電連接器插座采用CS-TX19-5.08×10.16-36HTCC 和CS-TX19-10.16×10.16-15HTCC 兩種型號，根據信號設備的電氣特性，減少線纜類型，提高維修和維護效率。本站選用以下幾種電連接器線纜：

1）36 芯0.4 mm2阻燃軟線，型號為ZR.RV 36×0.4(23/0.15)，該型號電纜應用于普通電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36型號電連接器。

2）13 對雙絞屏蔽軟線，型號為ZR.RVVSP13×2×0.4(23/0.15)，該型號電纜應用于電碼化發碼電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36 型號電連接器。

3）15 芯0.75 mm2阻燃軟線，型號為ZR.RV 15×0.5(42/0.15)，該型號電纜應用于轉轍機控制電路配線、道岔表示電壓采集線，適配CS-TX19-10.16×10.16-15 型號電連接器。

5 對實踐項目履約成本的影響

實施“三化”后信號專業一個車站的總成本，在生產材料上略微有所增加，項目的設計工時略微有所增加，信號廠家工時增加，施工工時降低，海外調試工時降低。由于降低的工時都位于海外，國內人員赴境外工作人工成本高，系高成本工時。因此，總人工成本明顯下降。這是本次創新設計引領之初衷所在。通過本創新設計，經過舉例站測算，能降低30%～50%的人工成本，由于是總價包干的EPC 模式，降低的成本基本上能轉化成利潤。而且更關鍵的是沒有引起系統功能的減少。對于Nachu 站的成本變化分析見表1。

表1 Nachu 站成本變化分析

6 對項目工期的影響

同時，通過對項目工期影響的分析，與原工期相比，增加了廠內安裝調試的時間與設計時間，大幅度減少了現場安裝及對位試驗時間。一個車站室內工程工期大約為220 d，本創新設計方式的運用可縮短總工期約10%。更為重要的是，由于把更多的工作量放到了信號工廠完成，可以減輕現場房建、供電等專業現場進展緩慢對后續信號專業工期的影響，進而減少對總工期的影響。經過本次創新設計后的Nachu 站鐵路信號專業各環節工期分布見表2。

表2 創新設計后Nachu 站信號各專業各環節工期分布

7 結語

在不改變信號系統原理的基礎上，優化原有的配線方式，通過在工廠完成本專業的柜內配線，進一步加強了信號系統產品的集成化。現場插接化的配線方式也是信號工程施工智能化的一部分。信號專業在海外現場的配線與調試工作量大幅度降低，同時，也減輕了受站前房建工期的制約。肯尼亞內馬鐵路一期是采用中國標準設計施工的典型工程，通過對本次鐵路工程的信號系統進行創新，明顯降低了信號工程的履約成本，對于中國鐵路走出海外具有重要的借鑒意義。