既有線區間單向改雙向自動閉塞信號設計方案探討

秦發園

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

瓦日線南呂梁山隧道位于蒲縣-龍馬區間，隧道起訖里程K284+561～K308+002，隧道長度23.441 km，該隧道為瓦日線上最長隧道，設計為雙洞單線隧道，線間距30 m。區間按正向自動閉塞，反向自動站間閉塞行車，兩端車站均為萬噸站，附近的萬噸組合分解站途徑南呂梁山隧道實現貨物的輸入輸出，目前運行圖最大通過能力為22對貨車。

南呂梁山隧道因既有結構問題需進行病害整治，且隧道整治工期長，單線行車嚴重影響線路通過能力[1]。為緩解蒲縣-龍馬區間單線運行運輸能力緊張，本文提出采用區間反向運行時增設信號機，實現單線雙向自動閉塞運輸組織方案。

2 方案分析

2.1 牽引計算

隧道整治期間，蒲縣-龍馬區間按照正向自動閉塞，反向自動站間閉塞運行，此時運行圖最大通過能力16對，按照單線雙方向自動閉塞運行，此時運行圖最大通過能力為29對，如圖1所示。

圖1 單線雙方向自動閉塞運行Fig.1 Train operation of single-track double-direction automatic block

較單線按反向自動站間閉塞運行方式，雙向自動閉塞運行可在滿足當前通過能力的前提下大幅提高現有運輸能力，改造必要性強[2]。

2.2 區間設計

瓦日線南呂梁山隧道位于越嶺地段，區間內基本全部位于緊坡地段，重車方向為連續長大下坡道地段（-12.6‰），輕車方向連續上坡地段（12.6‰）。從節省投資和整治結束恢復原狀有利的因素考慮，本文提出區間正向通過信號機維持既有，反向并設區間通過信號機。

封閉上行線期間，下行線為重車方向，既有區間閉塞分區基本為1 800 m，反方向并置信號機能夠滿足輕車方向運行的需要。封閉下行線期間，上行線為輕車方向，既有區間閉塞分區基本為1 300 m，反方向并置區間信號機后，能夠滿足5 000 t列車運行的需要（速度分級采用80-60-0 km/h），但不能滿足原瓦日線預留的萬噸列車運行條件[3]。

考慮到瓦日線目前還沒有運行萬噸重載列車，因此建議先封閉下行線施工，只開行5 000 t普列；待下行線整治完畢，封閉上行線整治施工期間，可自由安排是否開行萬噸列車。

2.3 室內設計

因瓦日線南呂梁山隧道兩端車站及中繼站機械室剩余空間有限，擺放新架柜數量無法滿足區間新增軌道電路反向編碼及信號點燈電路條件需求，中繼站位于隧道中，更無法實現房屋擴容改造。因此本文提出采用一套編碼電路實現區間單線雙向自動閉塞控制，既有區間編碼電路及信號點燈電路利舊，僅修改各區段軌道繼電器勵磁條件，站內站聯電路、自閉結合電路及車站電碼化電路配套修改，最大程度減少新設室內架柜數量，滿足工程實施可行性[4-5]。

3 設計關鍵問題

基于上述提出的改造方案，本小節對方案中涉及的信號設計關鍵電路進行詳細分析。

3.1 軌道區段兩端為面對面信號機

此類區段正向運行時為信號機1防護的區段，反向運行時是信號機2防護的區段，信號機1與信號機2共用點燈電路，通過區間正方向繼電器QZJ或區間反方向繼電器QFJ實現切換[6]，點亮不同的點燈單元，如圖2所示。

圖2 區間信號機點燈電路Fig.2 A lighting circuit for signals in a section

3.2 站聯電路

分界處L(F)組合軌道區段需向L(JF)組合軌道區段傳遞編碼條件，主要有1GJ、2GJ、3GJ、4GJ、5GJ等，L(JF)組合編碼電路直接使用繼電器接點[7]。當正反向共用編碼電路時，需通過本區段相鄰前方與其后方區段的QZJ或QFJ實現本區段1GJ、2GJ、3GJ、4GJ、5GJ等條件的勵磁切換，站聯電路無法實現此切換，因此，需將L(JF)組合站聯傳遞條件移設至新設組合，由新設組合和L(JF)組合后方區段的QZJ或QFJ實現切換，電路示意如圖3、4所示。

圖3 站聯修改Fig.3 Layout of a modified liaison circuit between stations

3.3 反向接發車進路電碼化

瓦日線南呂梁山隧道兩端車站既有反向發車進路未設計電碼化，開通反方向自動閉塞，需增加發車進路電碼化。

圖4 GJ勵磁電路修改Fig.4 Diagram of modified GJ energizing circuit

瓦日線南呂梁山隧道兩端車站既有反向接車進路最高碼為L碼，改為雙向自動閉塞后，為防止碼序跳躍，需將最高碼改為L3碼[8]。

3.4 故障狀態區間收到站內碼

因區間編碼電路正反向采用同一套編碼電路，2JG和3JG編碼條件采用車站進站信號機條件，進站信號機有引導白、雙黃和黃2燈顯示。當反向運行時，故障狀態下機車會收到HB、UU、U2碼[9]，故障現象如下。

1）故障狀態下，LXJF落下，站內誤辦理進站引導接車時，3JG的機車會收到HB碼，司機會誤認為亂碼顯示采取緊急制動。

2）故障狀態下，ZXJF落下，當需發送U及以上級的碼序時，3JG的機車會收到UU碼，2JG的機車會收到U2碼，司機會誤認為亂碼顯示采取緊急制動。

針對上述故障現象提出如下解決方案，修改電路如圖5所示。

圖5 2JG與3JG編碼電路修改示意Fig.5 Diagram of modified coding circuits for 2JG and 3JG

1）YXJF勵磁電路串入QZJ條件；

2）2JG與3JG編碼電路ZXJF后接點串入QZJ條件。

3.5 機車信號改頻時機說明

瓦日線南呂梁山隧道區間改為單線雙方向自動閉塞，隧道兩端車站反向發車需貫通發碼，司機無合適的轉頻時機，故需對司機操作進行調整[10]，操作方式和電路調整如下。

1）蒲縣站-龍馬站上行線區間在雙向自動閉塞運行期間

蒲縣站X口至IIG接車時，司機需在咽喉區手動扳閘，選擇上行頻率；IIG至SN口發車時，司機需在咽喉區手動扳閘，選擇下行頻率。蒲縣站SIIFM/XNJM電碼化電路修改如圖6所示。

圖6 蒲縣站SIIFM/XNJM電碼化電路修改Fig.6 Diagram of modified SIIFM/XNJM coding circuit of Puxian Railway Station

2）蒲縣站-龍馬站下行線區間在雙向自動閉塞運行期間

龍馬站S口至IG接車時，司機需在咽喉區手動扳閘，選擇下行頻率；IG至XN口發車時，司機需在咽喉區手動扳閘，選擇上行頻率。

3.6 反向重新劃分閉塞分區

為減少聯鎖軟件修改范圍，本方案自閉結合電路也采用QZJ或QFJ切換的方式實現正反方向切換，即正方向X/S口的1～3JG為反方向時的3～1LQG，正方向XN/SN口的1～3LQG為反方向的3～1JG。對于反方向時正向兩相鄰閉塞分區重新組合劃分閉塞分區的情況，接近離去勵磁條件需修改為反向重新組合的閉塞分區，站分界由正向信號機變換為反向分割點的情況也需要同步修改站聯傳遞條件，電路示意如圖7所示。

圖7 站聯及自閉結合修改示意Fig.7 Diagram of modified liaison circuit and combined self-stick circuit

4 結論

本文以瓦日線南呂梁山隧道自閉改造為實施案例，提出了利用既有區間軌道電路編碼實現單向改雙向自動閉塞方案，并對設計方案中的幾個關鍵電路進行分析，給出最佳方案建議，本文推薦的方案已應用于現場實施，可供相關改造工程參考。