《高速鐵路設計規范》等標準信號部分局部修訂解析

閆宏偉,沈志凌,吳歆彥,趙澤宇

(1.中國鐵路經濟規劃研究院有限公司,北京 100038； 2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

1 標準制定背景

2014年，為適應我國經濟社會發展，滿足高速鐵路、城際鐵路建設和發展需要，建立完善的鐵路技術標準體系，國家鐵路局先后發布了TB10621—2014《高速鐵路設計規范》以及TB10623—2014《城際鐵路設計規范》。這兩項標準全面總結了我國高速鐵路，珠三角、武漢城市圈等城際鐵路建設、運營的實踐經驗和科研成果，充分體現城際鐵路、高速鐵路的功能需求和技術特點，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[1-2]。

2 標準修訂目的

我國高速鐵路與城際鐵路運營10多年以來，路網逐步完善，營業里程快速攀升，高鐵、城際出行需求不斷增加，人們對旅行需求的質量提高促使高鐵、城際運輸行業不斷對產品和服務進行優化和升級，對運營需求提出更多要求。

國家鐵路局緊密結合高速鐵路、城際鐵路運輸及運營中遇到的新情況、暴露的新問題，組織中國鐵路經濟規劃研究院有限公司、中鐵第四勘察設計院集團有限公司、中國鐵路設計集團有限公司等單位對標準開展局部修訂工作，堅持問題導向、需求導向、目標導向，從運營需求、設備運用、優化設計出發，提出了安全可靠、切實可行的技術措施，并于2021年8月發布了局部修訂條款。

2.1 運營需求

隨著復興號在京滬高鐵兩端的北京南站和上海虹橋站雙向首發[3]，根據線路運營需求，為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440m超長版時速350 km復興號動車組，從而使每列車定員增加90人。在車站不延長到發線有效長度和站臺長度的前提下開行17輛編組超長版“復興號”動車組列車，將出站信號機的設置位置向到發線端部移設[4-5]，提高到發線有效長的利用率。

2.2 設備運用

ZPW-2000軌道電路站內股道，調整表設計“耦合系數”選取不能覆蓋現場某些特殊情況，鄰線耦合使相鄰線路信號可能會侵入到本線路信號中發生鄰線干擾，當干擾量超出內控值時，可能造成機車信號顯示錯誤，影響列車運行安全[6]。

2.3 優化設計

根據高鐵多年工程建設及聯調聯試經驗，樞紐內信號系統改造次數多，改造工程涉及范圍廣，同時，在工程條件、運輸需求和列控系統接口能力等方面限制因素較多，給工程建設造成較大困難，給運營造成較大范圍的影響。通過完善高速鐵路引入樞紐列控系統設計標準，優化列控設備布置，降低工程風險，便于工程實施。

3 標準修訂內容及分析

本次共修訂《高速鐵路設計規范》6個條款、《城際設計規范》3個條款，具體如下。

(1)修改《高速鐵路設計規范》第14.2.10條第2款，為滿足高鐵線路開行17輛編組動車組的需求，修訂出站信號機設置位置。

(2)修改《高速鐵路設計規范》第14.2.10條第3款，刪除了針對非高速鐵路調車信號機設置的規定。

(3)《高速鐵路設計規范》第14.4.1條增加1款，為優化高速鐵路引入樞紐的列控系統設計提供標準依據。

(4)《高速鐵路設計規范》第14.4.6條增加了3款，針對到發線出站信號機外移，原安全防護距離縮短所采取增設防護區段安全保護措施的具體設計要求。

(5)《高速鐵路設計規范》第14.4.8條增加1款，針對到發線出站信號機位置調整引起出站應答器設置位置變化，對設置位置進行規定。

(6)修改《高速鐵路設計規范》第3.2.5條的條文說明，根據信號專業相關內容修改，相應調整到發線有效長度的組成說明。

(7)《城際鐵路設計規范》第15.4.5條增加3款，是防護區段的具體設計要求，與高速鐵路一致。

(8)《城際鐵路設計規范》修改第15.4.7條第2款，修改了出站應答器組的組成與設置位置。

(9)《城際鐵路設計規范》修改第3.2.7條的條文說明，根據信號專業相關內容修改，相應調整到發線有效長度的組成說明。

主要修訂內容分析如下。

3.1 關于出站信號機設置位置

本次修訂通過修改《高速鐵路設計規范》第14.2.10條第2款，調整高速鐵路出站信號機設置位置。

為滿足高鐵線路開行17輛編組動車組的需求，需修訂出站信號機設置位置，同時采取設置防護區段等防護措施。本次修訂吸納了國鐵集團科技項目《鐵路工程建設標準體系優化研究》(J2017Z509)子課題《優化到發線有效長試驗》在京沈客運專線的研究試驗成果，該成果采取了到發線出站信號機外移至距警沖標5 m，并在出站信號機外方設置防護區段、在防護區段外方設置出站應答器組等配套防護措施。本規范在該成果基礎上，將防護區段延伸至站臺端，同時將出站應答器組由防護區段外調整至防護區段內，延長了防護距離。

貫通正線股道由于有列車通過作業，通過列車運行速度高，要求軌道電路的最短長度較長，不能設置防護區段，出于安全原因考慮，通常要求出站信號機距警沖標不小于55 m。如果貫通正線鄰靠站臺且有接發17輛編組動車組的需求，可借鑒滬寧城際、京滬高鐵運用經驗，將出站信號機、發車進路信號機設置在距警沖標不小于30 m處。

3.2 關于防護區段設置位置及鄰線干擾防護措施

本次修訂通過《高速鐵路設計規范》第14.4.6條、《城際鐵路設計規范》第15.4.5條分別新增3款，補充了防護區段的設置要求及分隔軌道電路、采用不同的基準載頻等鄰線干擾防護措施。

本次修訂出站信號機外移至距警沖標5 m處，列控系統目標點也跟著信號機外移，距危險點(警沖標)防護距離從55 m變為5 m。在到發線增設防護區段，通過H碼起緊急停車作用，有利于防護列車冒進，提升列車運行的安全性。此外，還可降低機車信號鄰線干擾帶來的安全隱患，解決出站信號機處絕緣破損帶來的影響。

對有些不具備設置防護區段條件的股道，采取分割股道軌道電路區段的措施，一方面股道分割可以降低軌道電路發送端電平，降低對鄰線股道的機車信號干擾；另一方面當動車組進入遠端軌道電路區段時，近端軌道電路區段改變發碼方向并發紅黃碼，增大了信噪比，提高了機車信號抗干擾能力[7]。另外，處于CTCS-2級運用模式的動車組換端后，在折返進路未開放前，即使受到鄰線機車信號干擾影響發生誤動，但由于收到紅黃碼，也能防護列車冒進信號[8]。

防護區段長度應滿足ZPW-2000軌道電路最小長度、車載信號設備響應時間等要求，以到發線銜接道岔允許速度為80 km/h的18號道岔為例，按照相關標準規定[9]，其所需最小長度為(80/3.6×2.5+20) m≈75.6 m，取整為80 m；為避免停車時列車前端誤入防護區段而造成緊急制動，防護區段距站臺端部應留有一定余量，該值應結合工程實施條件合理確定并力求最小化。

3.3 關于高速鐵路出站應答器設置位置

本次修訂通過《高速鐵路設計規范》第14.4.8條新增1款，完善高速鐵路出站應答器設置位置。

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[10]。由于出站信號機外移，需完善應答器位置，避免縮短應答器組的安全防護距離。

從安全保護角度考慮，出站應答器組距警沖標遠一些更為有利，但綜合考慮接發車實際情況，其設置地點不得影響動車組正常運行，通常應答器組不得設在站臺內，避免動車組正常接車時誤接收應答器絕對停車報文。結合防護區段設置情況，規定設置位置宜在防護區段內靠近站臺側絕緣節5 m處，一方面避免設置站臺內，同時也距站臺邊緣留有適當余量。

3.4 關于城際鐵路出站應答器設置

本次修訂通過修改《城際鐵路設計規范》第15.4.7條第2款，完善高速鐵路出站應答器設置位置。本款修訂主要有兩點變化。

一是在除無配線站外的車站正線股道，增加了設置有源應答器組的規定。修訂考慮到城際鐵路采用了CTCS-2級列控系統，鐵路有配線車站正線股道出站信號機設于距警沖標5 m處，大部分正線設有站臺，在正線股道無法設置防護區段的情況下，增設由有源應答器和無源應答器構成的出站應答器組，該系統在正常控車模式下接收到有源應答器提供的絕對停車報文會實施緊急制動，有利于冒進信號的防護。

二是根據此次修訂，到發線及非貫通正線增加了防護區段，對應答器組設置位置進行了相應調整。原有規定表述了應答器組設置需考慮的因素，以及與警沖標的距離范圍，未體現應答器組與防護區段的位置關系。本次修訂后，在滿足原規定的設計原則要求基礎上，明確了應答器組的設置位置，更為準確地體現了上述要求，并與《高速鐵路設計規范》保持一致。

3.5 關于到發現有效長組成

本次修訂根據信號專業章節相關內容修改，修改了《高速鐵路設計規范》第3.2.5條、《城際鐵路設計規范》第3.2.7條的條文說明，相應調整到發線有效長度的組成說明，配合信號專業在到發線增設防護區段、在防護區段內設置有源應答器組。

修訂后到發線有效長由有效停車長度、防護區段相關距離(含安全防護距離)、警沖標至絕緣節間距離組成。典型車站股道內站臺、信號機、防護區段、應答器組等設備布置舉例如圖1所示。

注：a為防護區段距站臺端的距離，a值應根據工程實施條件合理取值并力求最小化。圖1 典型車站股道信號設備布置舉例(單位：m)

3.6 關于高速鐵路引入樞紐列控系統設計

本次修訂通過《高速鐵路設計規范》第14.4.1條新增1款，完善高速鐵路引入樞紐列控系統設計要求。

根據高鐵多年工程建設及聯調聯試經驗，樞紐內信號系統改造次數多，改造工程涉及范圍廣，同時在工程條件、運輸需求和列控系統接口能力等方面限制因素較多，給工程建設造成較大困難，對運營造成較大范圍的影響。在樞紐引入時采用CTCS-3級系統較CTCS-2級系統更為復雜，影響范圍更大，且投資更多，潛在的工程風險更大[11]。

因此，本次修訂新增條文，規定在不影響運輸安全和效率的前提下，CTCS-3級線路接入樞紐可結合工程條件、運輸需求和列控系統接口能力等因素，對樞紐內設計速度250 km/h及以下的線路列控系統等級可采用CTCS-2級。

4 標準協調情況

此次《高速鐵路設計規范》及《城際鐵路設計規范》局部修訂條文與TB10007—2017《鐵路信號設計規范》、《鐵路技術管理規程(高速鐵路部分)》(鐵總科技〔2014〕172號)、TB/T 3484—2017《列控系統應答器應用原則》等標準及技術規程的相關內容進行對比分析。與《鐵路信號設計規范》《鐵路技術管理規程(高速鐵路部分)》不矛盾。

本次修訂規定城際鐵路正線股道出站信號機應設置有源應答器組(無配線站除外)，《列控系統應答器應用原則》規定可不設，存在標準間不協調問題，建議進一步研究相關技術標準的修訂工作。

5 結語

本次國家鐵路局組織中國鐵路經濟規劃研究院有限公司、中鐵第四勘察設計院集團有限公司、中國鐵路設計集團有限公司等單位對標準開展局部修訂工作，技術性強、修改內容多、協調難度大，對技術問題進行了深入研究論證，標準文稿經過了廣泛征求意見和認真審查，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、解決ZPW-2000軌道電路可能出現鄰線干擾、優化高速鐵路C3系統引入樞紐設計方案，對《高速鐵路設計規范》及《城際鐵路設計規范》的總體設計章節、信號章節進行系統性修訂。兩項標準的局部修訂將為開行17輛編組列車、優化鐵路信號工程設計提供技術依據，在保障運營安全、提高運輸效能等方面將起到積極作用。

從標準修訂背景與需求、標準間的協調關系進行分析，并逐條對標準條文修訂原因及主要變化情況進行分析，全面闡述了非貫通正線股道、貫通正線股道以及貫通正線鄰靠站臺且有接發17輛編組動車組的需求等不同情況下出站信號機設置位置要求，深入分析了防護區段原理、作用以及長度等設置要求，繪制了典型車站股道信號設備布置圖例，便于讀者充分認識標準修訂的主要技術內容，在新建工程中準確地開展標準化設計。