鐵路隧道防災(zāi)救援輔助信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

李鈺龍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

隨著我國(guó)工程技術(shù)和鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，鐵路不僅在平原、丘陵地帶建設(shè)，也開始在地質(zhì)情況復(fù)雜的山區(qū)建設(shè)。為了優(yōu)化線路走向，縮短線路長(zhǎng)度，克服不良地質(zhì)條件，在鐵路線路中長(zhǎng)、大隧道越來(lái)越顯示其優(yōu)越性，但同時(shí)也帶來(lái)了防災(zāi)疏散方面的新問題。為此原鐵道部于2012年7月27日頒布了《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10020—2012)[1]。

鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要各專業(yè)相互配合才能完成。雖然《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)于信號(hào)專業(yè)沒有特別要求，但是考慮到信號(hào)設(shè)備是指揮行車的重要設(shè)備，隨著鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，今后很可能在隧道防災(zāi)救援方面對(duì)信號(hào)專業(yè)提出具體的要求，下面就隧道防災(zāi)救援疏散工程中的信號(hào)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討和研究，對(duì)于以后相關(guān)的設(shè)計(jì)工作或具有參考意義。

1 隧道防災(zāi)救援輔助信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的指導(dǎo)思想，隧道發(fā)生事故和災(zāi)害后列車應(yīng)在規(guī)定地點(diǎn)停車，以便及時(shí)開展救援或人員疏散工作，減少損失[1]。

(1)輔助信號(hào)應(yīng)作為隧道防災(zāi)救援疏散工程的一部分；

(2)為不影響正常行車系統(tǒng)，輔助信號(hào)應(yīng)為完全獨(dú)立的一套系統(tǒng)；

(3)輔助信號(hào)常態(tài)室外為無(wú)顯示狀態(tài)[2]，室內(nèi)為備用狀態(tài)，室內(nèi)、外設(shè)備均應(yīng)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警；

(4)輔助信號(hào)應(yīng)滿足事故狀態(tài)下指示列車在規(guī)定地點(diǎn)停車。

2 隧道防災(zāi)救援輔助信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成

輔助信號(hào)由車站控制盤、接口設(shè)備、電源、監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備、光電纜及室外信號(hào)機(jī)等部分組成。各部分大致功能如下。

控制盤：設(shè)有相關(guān)的按鈕和顯示，用于值班員根據(jù)疏散救援指揮中心調(diào)度命令進(jìn)行按鈕操作及顯示相關(guān)信號(hào)點(diǎn)狀態(tài)?？刂票P上應(yīng)設(shè)遮斷信號(hào)表示燈及帶鉛封的遮斷信號(hào)按鈕和計(jì)數(shù)器[2]。

接口設(shè)備：包括與疏散救援指揮中心間的接口、與光電纜的接口及室內(nèi)分線盤、綜合柜等。

電源：給疏散救援輔助信號(hào)室內(nèi)外設(shè)備供電。

監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備：實(shí)時(shí)對(duì)疏散救援列車輔助信號(hào)機(jī)進(jìn)行燈絲監(jiān)測(cè)[2]，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警。

光電纜：光纜用于將疏散救援列車輔助信號(hào)的信息傳至隧道另一端站控制盤。電纜用于控制隧道內(nèi)外相關(guān)信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈。

信號(hào)機(jī)：指示列車在固定地點(diǎn)停車，可采用LED信號(hào)機(jī)[2]。

3 相關(guān)信號(hào)設(shè)置

(1)當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生事故或?yàn)?zāi)害后，為避免隧道外后續(xù)列車?yán)^續(xù)進(jìn)入隧道而造成次生災(zāi)害，列車應(yīng)在隧道外方適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)停車[7]。

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定“在有人看守的橋隧建筑物及可能危及行車安全的坍方落石地點(diǎn)，根據(jù)需要裝設(shè)遮斷信號(hào)機(jī)”[3]，《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“在有人看守的較大橋隧建筑物和可能危及行車安全的塌方落石地點(diǎn)，可根據(jù)需要裝設(shè)遮斷信號(hào)機(jī)和遮斷預(yù)告信號(hào)機(jī)”[4]，根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)在長(zhǎng)、大隧道外方“不得小于50 m”的地點(diǎn)裝設(shè)遮斷信號(hào)機(jī)，并且“不應(yīng)設(shè)在停車后可能脫鉤、牽引供電分相的處所，也不宜設(shè)在起動(dòng)困難的地點(diǎn)”[2-4]。遮斷信號(hào)機(jī)外方1 300～1 400 m處設(shè)置遮斷預(yù)告信號(hào)機(jī)(考慮反向運(yùn)行列車，隧道雙端均設(shè)置)[5，6，11]。遮斷信號(hào)機(jī)平時(shí)滅燈，不起信號(hào)作用，為避免與區(qū)間通過信號(hào)機(jī)混淆，遮斷及其預(yù)告信號(hào)機(jī)采用方形背板，并在機(jī)柱上涂以黑白相間的顏色。當(dāng)顯示一個(gè)紅燈時(shí)，要求列車必須在該信號(hào)機(jī)前方停車，不準(zhǔn)越過該信號(hào)機(jī)，從而避免二次事故的發(fā)生。如圖1所示。

圖1 遮斷信號(hào)機(jī)及遮斷預(yù)告信號(hào)機(jī)布置

一般特長(zhǎng)、大隧道的進(jìn)、出口距離車站較近，遮斷信號(hào)機(jī)鄰近站內(nèi)，遮斷預(yù)告信號(hào)機(jī)有可能設(shè)置于車站咽喉區(qū)或站中心附近，此時(shí)可用與遮斷信號(hào)機(jī)同方向的出站信號(hào)機(jī)代替遮斷預(yù)告信號(hào)機(jī)，當(dāng)遮斷信號(hào)機(jī)顯示紅燈時(shí)，該車站有關(guān)的出站信號(hào)機(jī)應(yīng)不能開放，已開放的應(yīng)立即關(guān)閉。如圖2所示。

圖2 鄰近車站的遮斷信號(hào)機(jī)布置

(2)當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生事故或?yàn)?zāi)害后，隧道內(nèi)未越過緊急救援站的列車應(yīng)在緊急救援站內(nèi)停車[8，9，10，12]。

《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中第3.0.2條規(guī)定：長(zhǎng)度20 km及以上的隧道或隧道群應(yīng)設(shè)置緊急救援站，緊急救援站之間的距離不應(yīng)大于20 km。緊急救援站應(yīng)具備將人員快速疏散到安全區(qū)域并能自救或通過救援到達(dá)洞外的條件[1，8-10，12]。同時(shí)第6.4.2條規(guī)定：緊急救援站內(nèi)應(yīng)設(shè)置列車停車標(biāo)線。停車標(biāo)線位于緊急救援站沿列車前進(jìn)方向的一端[1]。，根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)在設(shè)有緊急救援站的隧道內(nèi)設(shè)置停車標(biāo)線[1，5，12](考慮反向運(yùn)行列車，緊急救援站雙端均設(shè)置)。一般情況下列車在隧道內(nèi)正常行車，停車標(biāo)線不起信號(hào)作用。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度員通過無(wú)線列調(diào)等通信設(shè)備通知司機(jī)在緊急救援站停車，此時(shí)停車標(biāo)線具有停車指示作用，引導(dǎo)列車在緊急救援站內(nèi)停車。停車標(biāo)線應(yīng)選擇反光效果良好的材質(zhì)制成。

停車標(biāo)線屬于靜態(tài)標(biāo)志，由站前設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)置。運(yùn)營(yíng)部門應(yīng)在行規(guī)中依據(jù)相關(guān)規(guī)定補(bǔ)充說明，以免干擾正常行車秩序。

依據(jù)規(guī)范在救援站設(shè)置停車標(biāo)線[7，12]，可滿足事故列車按調(diào)度命令在救援定點(diǎn)處停車的需求，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)，但也存在隧道內(nèi)顯示距離較短、辨識(shí)困難的不足，無(wú)論是否發(fā)生火災(zāi)均有標(biāo)志，不利于指導(dǎo)司機(jī)行車，鑒于此，可考慮設(shè)置信號(hào)機(jī)的方案。

目前我國(guó)普速鐵路以地面設(shè)置信號(hào)機(jī)的方式，并賦以顯示含義指示列車運(yùn)行，但在隧道內(nèi)設(shè)置緊急停車信號(hào)機(jī)并沒有明確規(guī)定和要求。以下對(duì)緊急救援站設(shè)置信號(hào)機(jī)方案進(jìn)行探討研究。

①設(shè)置方式

在緊急救援站沿列車前進(jìn)方向的一端設(shè)置緊急停車信號(hào)機(jī)，當(dāng)發(fā)生事故或?yàn)?zāi)害時(shí)，列車在信號(hào)機(jī)前停車?？紤]反向運(yùn)行列車，緊急救援站雙端均設(shè)置信號(hào)機(jī)。為保證顯示良好，預(yù)告司機(jī)做好停車準(zhǔn)備，在緊急停車信號(hào)機(jī)前設(shè)置預(yù)告信號(hào)機(jī)，設(shè)置距離根據(jù)列車制動(dòng)距離確定。

②機(jī)構(gòu)選擇

根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》和《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，結(jié)合緊急停車信號(hào)機(jī)的作用，選擇使用遮斷信號(hào)機(jī)構(gòu)。但標(biāo)準(zhǔn)的遮斷信號(hào)機(jī)均為高柱，無(wú)法在隧道內(nèi)安裝。根據(jù)隧道內(nèi)安裝空間，救援站停車信號(hào)機(jī)及預(yù)告信號(hào)機(jī)擬采用半高柱或無(wú)柱壁掛方形背板機(jī)構(gòu)，顯示含義與遮斷信號(hào)機(jī)相同。

③信號(hào)機(jī)控制及行車組織

信號(hào)機(jī)設(shè)置及顯示采取獨(dú)立控制方式，獨(dú)立敷設(shè)電纜，不納入信號(hào)系統(tǒng)，建議由相鄰站進(jìn)行操控。

④存在問題及說明

緊急停車信號(hào)機(jī)通過在隧道內(nèi)敷設(shè)信號(hào)電纜實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制，但發(fā)生火災(zāi)時(shí)，有可能燒毀隧道內(nèi)的鐵路設(shè)備或線纜，由此造成緊急停車信號(hào)機(jī)失效，因此在災(zāi)害情況下，隧道內(nèi)遮斷信號(hào)應(yīng)與停車標(biāo)線結(jié)合使用。

隧道防災(zāi)救援的重要性不言而喻，由于隧道內(nèi)遮斷信號(hào)機(jī)沒有機(jī)柱，無(wú)法按照規(guī)定在機(jī)柱上涂以黑白相間的顏色，所以對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的使用，還需鐵路總公司或運(yùn)營(yíng)部門進(jìn)行批準(zhǔn)核備[3]。

緊急停車信號(hào)機(jī)屬于隧道防災(zāi)救援系統(tǒng)中的一部分，信號(hào)機(jī)的使用應(yīng)有專人管理，隧道防災(zāi)救援應(yīng)急預(yù)案中應(yīng)明確信號(hào)機(jī)使用原則及操作規(guī)程，細(xì)化行車方式，避免干擾正常行車秩序。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)剛剛起步，許多方面還需要不斷完善，特別是隧道防災(zāi)救援輔助信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，關(guān)于此類的研究文獻(xiàn)極少，工程設(shè)計(jì)的例子更少，而隧道緊急救援站設(shè)置停車信號(hào)機(jī)的方案也處于探討階段，沒有明確的規(guī)范做支撐，也無(wú)類似工程實(shí)施的案例，本文對(duì)于類似工程將具有積極的借鑒意義。

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