黃韓侯鐵路合陽(yáng)北車站信號(hào)系統(tǒng)方案研究

張 恬

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

1 工程概況

黃陵—韓城—侯馬鐵路(黃韓侯鐵路)位于陜西省東部及山西省西南部，主要承擔(dān)陜北、山西中南部地區(qū)煤炭外運(yùn)的任務(wù)，使陜北地區(qū)發(fā)往侯馬以遠(yuǎn)的煤炭較經(jīng)包西線、西延線、侯西線縮短運(yùn)輸距離130 km，是晉陜兩省煤炭運(yùn)輸?shù)男卤憬萃ǖ馈?/p>

合陽(yáng)北站為黃韓侯鐵路中間站，黃韓侯鐵路通過合陽(yáng)北站以西的金水溝線路所、小寨線路所與既有侯西線的南永寧車站接軌。

2 設(shè)計(jì)需要解決的問題

在鐵路信號(hào)工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到正線出岔線路距離相鄰車站較遠(yuǎn)的情況，而運(yùn)營(yíng)部門希望在偏遠(yuǎn)的線路所不設(shè)運(yùn)輸人員，要求在相鄰車站集中控制線路所道岔，從而減輕現(xiàn)場(chǎng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。金水溝、小寨線路所地域較為偏僻，將以上2處線路所納入相鄰車站聯(lián)鎖范圍，需解決4個(gè)問題：合陽(yáng)北車站聯(lián)鎖系統(tǒng)控制范圍；合陽(yáng)北車站與小寨線路所及南永寧車站的行車方式；軌道電路選型、軌道電路載頻選擇；電碼化特殊設(shè)計(jì)。

3 解決方案

3.1 車站聯(lián)鎖范圍

合陽(yáng)北站距小寨線路所2.8 km，距金水溝線路所4.1 km，以上2處線路所距南永寧車站均為1.5 km。合陽(yáng)北站、金水溝線路所、小寨線路所、南永寧車站信號(hào)平面示意如圖1所示。

圖1 合陽(yáng)北站、金水溝線路所、小寨線路所、南永寧車站信號(hào)平面示意

南永寧車站距離2處線路所更近，一般說來，將兩處線路所納入南永寧車站聯(lián)鎖控制范圍似乎更為合理，但南永寧車站為雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，而金水溝、小寨線路所位于黃韓侯鐵路雙線自動(dòng)閉塞區(qū)段，主要承擔(dān)黃韓侯鐵路與既有侯西單線鐵路的疏解任務(wù)，因此，線路所聯(lián)鎖系統(tǒng)選型應(yīng)為安全性能等級(jí)更為嚴(yán)密的硬件安全冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

合陽(yáng)北站在本工程中新建硬件冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。金水溝、小寨線路所選用的道岔型號(hào)為60 kg/m 12號(hào)SC330和60 kg/m 18號(hào)GLC(09)05道岔，最遠(yuǎn)端道岔距離合陽(yáng)北站信號(hào)樓的距離為4.3 km，轉(zhuǎn)轍設(shè)備均選用ZDJ9交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。ZDJ9交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的最大有效控制距離為2.3 km，本次設(shè)計(jì)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)最大控制電纜長(zhǎng)度至少4.7 km。根據(jù)理論計(jì)算，合陽(yáng)北信號(hào)控制室至轉(zhuǎn)轍機(jī)的每個(gè)控制芯線3芯并聯(lián)后可完成控制功能。雖然轉(zhuǎn)轍機(jī)電纜的加芯帶來了投資的增加，但是相對(duì)于拆除南永寧車站現(xiàn)有的雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)而新建硬件安全冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，還是大大地降低了投資。因此將以上兩處線路所納入合陽(yáng)北站聯(lián)鎖系統(tǒng)控制范圍技術(shù)方案可行，并且一定程度上節(jié)省了工程投資。

3.2 行車方式

3.2.1 合陽(yáng)北站與小寨線路所的行車方式

小寨線路所雖已納入合陽(yáng)北站聯(lián)鎖控制范圍，但為了提高區(qū)間通過能力，線路所與車站的行車方式仍按照自動(dòng)閉塞來辦理，即在1套聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部本站與本站辦理閉塞。為了便于行車人員辦理作業(yè)，可為小寨線路所單獨(dú)設(shè)置1套控顯設(shè)備，設(shè)置接車輔助、發(fā)車輔助、輔助辦理、總輔助等閉塞按鈕。小寨線路所與車站間運(yùn)行方向的改變由四線制改方電路來實(shí)現(xiàn)，并完成SFJG、XTG、SJG、XxFJG發(fā)送和接收設(shè)備的轉(zhuǎn)換。

在設(shè)計(jì)前期，合陽(yáng)北站、金水溝線路所、小寨線路所的進(jìn)出站信號(hào)機(jī)以及XT、ST信號(hào)機(jī)的設(shè)置位置已考慮滿足列車牽引計(jì)算的有關(guān)規(guī)定，XT、ST通過信號(hào)機(jī)采用經(jīng)常點(diǎn)燈方式，連續(xù)反應(yīng)防護(hù)閉塞分區(qū)的空閑及占用情況，當(dāng)Xx、S信號(hào)機(jī)紅燈故障滅燈時(shí)，具備紅燈轉(zhuǎn)移功能，紅燈轉(zhuǎn)移局部電路見圖2。

圖2 紅燈轉(zhuǎn)移局部電路

以ST信號(hào)機(jī)為例，S信號(hào)機(jī)平時(shí)點(diǎn)紅燈，ST信號(hào)機(jī)點(diǎn)黃燈。當(dāng)S信號(hào)機(jī)未開放LXJF落下的狀態(tài)下，S信號(hào)機(jī)的燈絲斷絲DJF落下時(shí)，XxFJG的GJ即落下，隨之ST信號(hào)機(jī)點(diǎn)紅燈，提高了行車安全，滿足故障導(dǎo)向安全。

3.2.2 合陽(yáng)北車站與南永寧車站的行車方式

小寨線路所、金水溝線路所與南永寧車站站間距離較短，其間不能裝設(shè)預(yù)告信號(hào)機(jī)，需采用站間聯(lián)系電路作為閉塞設(shè)備使用，站間需裝設(shè)軌道電路。在兩站的控顯設(shè)備上增加鄰站進(jìn)站信號(hào)機(jī)表示燈、站間軌道電路表示燈、運(yùn)行方向表示燈及鄰站出站信號(hào)表示燈。

3.3 軌道電路選型、軌道電路載頻選擇

3.3.1 軌道電路選型

合陽(yáng)北車站、金水溝線路所采用97型25 Hz相敏軌道電路，由于小寨線路所相關(guān)軌道區(qū)段、SFJG、XTG、SJG、XxFJG距離合陽(yáng)北車站信號(hào)控制室距離較遠(yuǎn)(圖1)，最遠(yuǎn)端的小寨線路所304DG距離合陽(yáng)北車站信號(hào)控制室距離約為4.5 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出97型25 Hz軌道電路2 km(道床電阻1.0 Ω)的極限控制長(zhǎng)度，并且由于小寨線路所與合陽(yáng)北車站采用自動(dòng)閉塞，SFJG、XTG、SJG、XxFJG必須采用閉路式軌道電路，因此以上區(qū)段采用ZPW-2000A軌道電路，選用機(jī)械絕緣節(jié)。

3.3.2 軌道電路載頻選擇

按照常規(guī)設(shè)計(jì)合陽(yáng)北車站內(nèi)、金水溝線路所的97型25 Hz軌道電路載頻上行線均設(shè)置為2000-1，下行線載頻均設(shè)置為1700-1；其余ZPW-2000A移頻軌道電路下行線載頻按照1700-1、2300-1、1700-2、2300-2依次設(shè)置，上行線載頻按照2000-1、2600-1、2000-2、2600-2依次設(shè)置。但由于部分特殊軌道區(qū)段正反雙方向接車均需設(shè)置電碼化，因此相關(guān)軌道電路的載頻需滿足特殊區(qū)段載頻設(shè)置，詳見表1。

以Sx信號(hào)機(jī)為起點(diǎn)、SF信號(hào)機(jī)為終點(diǎn)的上行線正方向接車，以SxF信號(hào)機(jī)為起點(diǎn)、SF信號(hào)機(jī)為終點(diǎn)的下行線反方向接車為例：由SxF反方向接車時(shí)，SFJG、XTG載頻分別設(shè)置為下行線頻率2300-2、1700-2。由Sx正方向接車時(shí)，SFJG、XTG載頻需更改上行線為2000-1、2600-1。由于SxF方向接車為下行線反方向接車，Sx方向接車為上行線正方向接車，因此，XxG、XTG上行方向載頻常態(tài)設(shè)置為上行線頻率2000-1、2600-1。由SxF反方向接車時(shí)，改為下行線載頻。表1中所列區(qū)段按照雙頻率軌道區(qū)段室外設(shè)備安裝。

表1 特殊區(qū)段軌道電路載頻設(shè)置

3.4 電碼化特殊設(shè)計(jì)

合陽(yáng)北車站、金水溝線路所采用97型25 Hz相敏軌道電路疊加ZPW-2000A電碼化設(shè)備。正線接發(fā)車采用預(yù)發(fā)碼方式，側(cè)線采用壓入發(fā)碼方式。

表1中所列的軌道區(qū)段為正線正反向接車進(jìn)路都需要發(fā)碼的區(qū)段，以SFJG、XTG為例，前文已經(jīng)說明由于從Sx方向正方向接車及從SxF反方向接車載頻不同，室外軌道電路已按照雙頻率設(shè)備安裝，滿足正反向接車需設(shè)置不同載頻的要求，室內(nèi)電碼化電路中增加改頻繼電器(GPJ)。改頻繼電器的設(shè)置減少了司機(jī)頻繁扳閘的環(huán)節(jié)，減輕現(xiàn)場(chǎng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

當(dāng)排列以SF信號(hào)機(jī)為起點(diǎn)、SFL信號(hào)機(jī)為終點(diǎn)的接車進(jìn)路，排列以SFL信號(hào)機(jī)為起點(diǎn)、SI信號(hào)機(jī)為終點(diǎn)的接車進(jìn)路時(shí)，需判斷前一段進(jìn)路辦理的是上行線正方向接車還是下行線反方向接車。前段已經(jīng)說明，以上接車進(jìn)路內(nèi)軌道區(qū)段上行方向載頻規(guī)定為上行線頻率，由下行線反向接車時(shí)需將載頻修改為下行線頻率。因此SFLJG改頻繼電器勵(lì)磁時(shí)應(yīng)檢查SFJG和XTG接車時(shí)是否改頻。SFJG和XTG改頻繼電器勵(lì)磁電路如圖3所示，SFLJG改頻繼電器勵(lì)磁電路如圖4所示。

圖3 SFJG和XTG改頻繼電器勵(lì)磁電路

圖4 SFLJG改頻繼電器勵(lì)磁電路

改頻繼電器采用JWXC-H340型無(wú)極緩放繼電器，緩放時(shí)間在DC24V時(shí)不小于0.5 s，緩吸時(shí)間在DC24V時(shí)不大于0.3 s，因此根據(jù)圖3電路設(shè)計(jì)，在(XTG)GPJ失磁落下前，(SFLJG)GPJ能可靠吸起，使得只有在下行線反方向接車(XTG)GPJ吸起的前提下(SFLJG)GPJ勵(lì)磁，達(dá)到司機(jī)不用扳閘自動(dòng)改頻的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

合陽(yáng)北站聯(lián)鎖設(shè)計(jì)方案在合理節(jié)省工程投資的前提下，滿足運(yùn)營(yíng)部門希望在偏遠(yuǎn)線路所不設(shè)運(yùn)輸人員的要求，實(shí)現(xiàn)了行車計(jì)劃集中指揮的功能。隨著西部鐵路的進(jìn)一步發(fā)展，針對(duì)西部地區(qū)地廣人稀的地理特點(diǎn)，改善行車指揮人員工作環(huán)境、信號(hào)設(shè)備集中控制的要求將會(huì)越來越高，本文中介紹的聯(lián)鎖設(shè)計(jì)方案已經(jīng)過聯(lián)鎖導(dǎo)通試驗(yàn)，效果良好，可作為后續(xù)相關(guān)設(shè)計(jì)的參考。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10007—2006 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006．

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10007—2000 鐵路信號(hào)站內(nèi)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2001．

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T 1567—1990 鐵路自動(dòng)閉塞技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，1990．

[4] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)2008[142] 鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008．

[5] 何文卿.6502電氣集中電路(修訂本)[M].2版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2005．

[6] 林瑜筠.新型移頻自動(dòng)閉塞[M].3版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

[7] 北京鐵路信號(hào)有限公司科技開發(fā)中心.ZPW-2000A型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞培訓(xùn)教材[Z].5版.北京：北京鐵路信號(hào)有限公司，2012．

[8] 北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院.ZPW-2000系列無(wú)絕緣軌道電路標(biāo)準(zhǔn)匯總[S].北京：北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，2004．

[9] 趙健.大包鐵路萬(wàn)噸列車開行站信號(hào)特殊問題的解決方案[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(11)．

[10] 皇甫云.ZPW-2000A站內(nèi)電碼化特殊設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(5)．

[11] 陳玉泉,徐麗潔.特殊短區(qū)間站內(nèi)電碼化的設(shè)計(jì)[J].鐵道通信信號(hào)，2012(4)．

[12] 何凱.線路所道岔聯(lián)鎖控制方式探討[J].鐵道通信信號(hào)，2010(4)．