城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)研究

周 波

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

近幾年隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市群的逐漸形成，我國(guó)陸續(xù)規(guī)劃或?qū)嵤┝艘恍┌l(fā)展較快區(qū)域的城際鐵路項(xiàng)目。當(dāng)前已開工或已建成的主要城際鐵路項(xiàng)目主要有長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海區(qū)域等交通發(fā)展迅速地區(qū)。由于城際鐵路作為城市及城市圈交通的一種全新有軌交通方式，既不同于高速鐵路及普通鐵路，也不同于城市地鐵及輕軌，既需要較高的運(yùn)營(yíng)速度，又要求公交化的行車組織方式及便捷換乘條件。但迄今為止，我國(guó)城際鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)還沒有對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，僅針對(duì)到發(fā)線有效長(zhǎng)進(jìn)行研究探討，以便對(duì)城際鐵路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供參考。

1 城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)定義

參考既有鐵路相關(guān)規(guī)范［1-3］，將城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)定義為到發(fā)線信號(hào)機(jī)至警沖標(biāo)間的長(zhǎng)度。車站到發(fā)線有效長(zhǎng)除必須滿足列車長(zhǎng)度外，還需考慮一定的停車余量，以及安全防護(hù)距離的要求，對(duì)于雙進(jìn)路設(shè)計(jì)的到發(fā)線，其有效長(zhǎng)還應(yīng)考慮兩側(cè)的安全防護(hù)距離。因此，城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)由列車長(zhǎng)度、停車余量、安全防護(hù)距離、警沖標(biāo)至絕緣節(jié)的距離組成。

2 城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)分析

按照本文對(duì)城際鐵路有效長(zhǎng)的定義，要確定城際鐵路有效長(zhǎng)，就必須分析有效長(zhǎng)組成因素:列車長(zhǎng)度、停車余量、安全防護(hù)距離、警沖標(biāo)至絕緣節(jié)的距離。

(1)列車長(zhǎng)度(表1)

城際鐵路運(yùn)行大站快車及站站停2種列車，列車一般采用CRH1-6動(dòng)車組［4-7］，其中，CRH1城際動(dòng)車組最長(zhǎng)，8輛編組長(zhǎng)度為213.5 m，取整為214 m。16輛編組長(zhǎng)度為427 m。

表1 城際列車長(zhǎng)度

(2)停車余量

根據(jù)目前已運(yùn)營(yíng)及開工建設(shè)的城際鐵路經(jīng)驗(yàn)，例如廣州至珠海、武漢至黃石、武漢至咸寧、武漢至孝感、武漢至黃岡等多條城際鐵路采用的信號(hào)系統(tǒng)均為CTCS-2系統(tǒng)。同時(shí)由于城際鐵路的公交化開行模式，要求城際列車需要精準(zhǔn)的停車。因此參考國(guó)外運(yùn)營(yíng)及地鐵運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在既有CTCS-2系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加車載列車自動(dòng)運(yùn)行單元，聯(lián)鎖增加屏蔽門控制接口，在車站股道增加精確停車定位設(shè)施，實(shí)現(xiàn)列車的精確停車及屏蔽門自動(dòng)控制。列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)站臺(tái)定點(diǎn)停車精度在(±0.25～±0.50)m。因此在列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)正常情況下，停車余量可減少至1 m，但非正常情況下，停車余量仍需采用客運(yùn)專線設(shè)置方式，研究為保證安全，仍考慮停車余量取值10 m，困難條件下可考慮降低標(biāo)準(zhǔn)。

(3)安全防護(hù)距離

車站股道停車時(shí)列車安全防護(hù)距離的設(shè)置是為了列車意外超越“開行許可”時(shí)起安全防護(hù)作用。按照高鐵設(shè)計(jì)規(guī)范定義，安全防護(hù)距離主要考慮測(cè)速誤差、測(cè)距誤差、司機(jī)確認(rèn)停車點(diǎn)距離及動(dòng)車組過走防護(hù)距離。

因此安全防護(hù)距離一部分構(gòu)成因素是由于測(cè)速誤差、測(cè)距誤差，以及信息傳輸?shù)难舆t、設(shè)備性能的精度等原因引起的在不利條件下列車在停車過程中產(chǎn)生的制動(dòng)距離的偏差。另一部分是由于列車進(jìn)站停車過程中速度達(dá)到一定值時(shí)列控將轉(zhuǎn)換為人控模式，極端情況下如果人力喪失了對(duì)列車的控制能力，列控將從人控模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)控模式，并采取緊急措施將列車制動(dòng)停車，這個(gè)過程產(chǎn)生的防護(hù)距離［8-10］。

車站到發(fā)線的入口速度根據(jù)采用的道岔型號(hào)來決定，9號(hào)道岔側(cè)向速度為30 km/h，12號(hào)道岔側(cè)向速度為50 km/h，18號(hào)道岔側(cè)向速度為80 km/h。

根據(jù)文獻(xiàn)［8-10］的研究，當(dāng)入口速度采用 80 km/h時(shí)，列車意外超速引起列車緊急制動(dòng)停車的列車安全防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度為47.8 m。

按照《既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車載設(shè)備技術(shù)規(guī)范(暫行)》(科技運(yùn)［2007］45號(hào))，文中定義的高鐵的安全防護(hù)距離取值為60 m，包含有安全余量的部分。按照60 m的防護(hù)距離可以保證即使出現(xiàn)最大的測(cè)量誤差，列車也不會(huì)越過出站信號(hào)機(jī)，因此為保證城際列車的運(yùn)行安全，本文研究參照45號(hào)文的取值，安全保護(hù)距離取值60 m，其中含安全余量的部分為12.2 m，此距離可以與停車余量重疊布置。

(4)警沖標(biāo)與絕緣節(jié)間距離

根據(jù)信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)城際鐵路而言，警沖標(biāo)至絕緣節(jié)的距離確定為5 m。

根據(jù)高鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，出站信號(hào)機(jī)設(shè)置在距警沖標(biāo)不小于55 m的地點(diǎn)(55 m含過走防護(hù)距離50 m，5 m為警沖標(biāo)與絕緣節(jié)的距離)。

城際到發(fā)線有效長(zhǎng)的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 有效長(zhǎng)示意

因此有，L有效長(zhǎng)=L列+2×(L防護(hù)+L過+L余+L警)

其中，L警為警沖標(biāo)至防護(hù)信號(hào)機(jī)絕緣節(jié)的距離，取值5 m。

通過圖1可以得出一個(gè)結(jié)論:停車余量在計(jì)算站臺(tái)長(zhǎng)度時(shí)必須考慮，但在計(jì)算有效長(zhǎng)時(shí)，由于安全防護(hù)距離與停車余量可以重疊布置，因此在困難條件下，到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算可忽略停車余量的部分。

3 城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算

(1)有效長(zhǎng)的實(shí)例計(jì)算

目前建成及在建的城際鐵路均按雙進(jìn)路形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此到發(fā)線安全防護(hù)距離按雙進(jìn)路考慮。

下面就以武黃城際鐵路車站布置為代表對(duì)車站到發(fā)線有效長(zhǎng)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。

武黃城際鐵路中間站主要分為有配線中間站、無配線中間站及盡頭式終點(diǎn)站3種形式。武黃城際鐵路初期運(yùn)營(yíng)速度采用250 km/h，信號(hào)采用CTCS-2，擬采用車型CRH5。

①有配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)

CRH5列車8輛編組全長(zhǎng)211.5 m，16輛編組全長(zhǎng)423 m，為保證安全精確停車取一定的停車余量。站臺(tái)長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 站臺(tái)長(zhǎng)度計(jì)算 m

這里8輛編組采用站臺(tái)長(zhǎng)230 m，考慮的停車余量為9.25 m。有配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算見表3。

表3 有配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算m

表3中計(jì)算到發(fā)線有效長(zhǎng)為653 m，考慮的是50 m過走距離，按運(yùn)基信號(hào)【2010】495號(hào)文關(guān)于印發(fā)《客運(yùn)專線信號(hào)工程設(shè)計(jì)研討會(huì)會(huì)議紀(jì)要》的通知中關(guān)于信號(hào)工程的設(shè)計(jì):“……按照出站信號(hào)機(jī)與警沖標(biāo)之間的距離不宜小于30 m(困難條件下不得小于20 m)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既能滿足動(dòng)車組能夠按照?qǐng)D定運(yùn)行時(shí)分要求完整接入股道停車，同時(shí)也能保證車站信號(hào)平面布置具有一定安全余量的技術(shù)要求?！边@里將過走距離壓縮至≥25 m，困難條件下為15 m。因此為保證在長(zhǎng)編組列車?？肯碌桨l(fā)線有效長(zhǎng)與客運(yùn)專線一致，取過走距離48.5 m進(jìn)行試算，結(jié)果見表4。

②無配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)

表4 有配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算m

無配線車站不存在接車進(jìn)路與正線側(cè)沖的問題，工程設(shè)計(jì)中，正線股道上也并不必須設(shè)置絕對(duì)停車應(yīng)答器進(jìn)行安全防護(hù)，但由于車載列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)固定選取出站信號(hào)機(jī)外方60 m作為停車目標(biāo)點(diǎn)，因此出站信號(hào)機(jī)與站臺(tái)端頭間距不小于60 m。

根據(jù)《無配線車站信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)方案》(運(yùn)基信號(hào)［2009］716號(hào))規(guī)定，出站信號(hào)機(jī)至站臺(tái)端距離為100～300 m處，正向進(jìn)站與反向出站、正向出站與反向進(jìn)站宜并置設(shè)置。根據(jù)城際鐵路使用的ZPW-2000 A型無絕緣軌道電路系統(tǒng)的原理，并置設(shè)置的正向進(jìn)站與反向出站、正向出站與反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)之間設(shè)置有1個(gè)調(diào)諧區(qū)(通常說的死區(qū)段)，根據(jù)設(shè)計(jì)說明中調(diào)諧區(qū)按29 m設(shè)計(jì)。無配線中間站有效長(zhǎng)示意如圖2所示。

圖2 無配線中間站有效長(zhǎng)示意(單位:m)

根據(jù)表5可以看出，為節(jié)省工程投資無配線的中間站到發(fā)線可以減少部分長(zhǎng)度，當(dāng)設(shè)計(jì)條件困難時(shí)可采用縮小后的到發(fā)線有效長(zhǎng)。

③盡頭式終點(diǎn)站到發(fā)線有效長(zhǎng)

鐵集成［2007］124號(hào)文中“僅開行動(dòng)車組方案”的規(guī)定，盡頭端要設(shè)置安全保護(hù)距離及過走防護(hù)距離。

盡頭型車站一般設(shè)在線路終點(diǎn)，到發(fā)線一端為車擋，其列車作業(yè)比較特殊。車站發(fā)車端僅用來發(fā)車，可以不考慮安全保護(hù)距離(不考慮接車)。車站接車端考慮到盡頭型車站的特殊性:首先是不存在與正線側(cè)沖的危險(xiǎn);其次終點(diǎn)站司機(jī)知道列車將進(jìn)入盡頭股道，有足夠的意識(shí)準(zhǔn)備停車;最后一點(diǎn)就是萬一因?yàn)橹苿?dòng)性能下降，造成列車冒進(jìn)，也可通過滑移擋車器實(shí)施防護(hù)。因此對(duì)于盡頭型股道，將盡頭阻擋信號(hào)機(jī)設(shè)置在緊鄰滑移擋車器處(相當(dāng)于警沖標(biāo))。

表5 無配線中間站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算 m

盡頭式車站站臺(tái)長(zhǎng)度也為220 m(8輛編組)或440 m(16輛編組)。

當(dāng)長(zhǎng)編組列車不?？繒r(shí)，站臺(tái)長(zhǎng)度為220 m，當(dāng)長(zhǎng)編組列車停靠時(shí)，站臺(tái)長(zhǎng)度為440 m，如圖3所示。站臺(tái)長(zhǎng)度計(jì)算見表6，盡頭式車站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算見表7。

圖3 盡頭式車站有效長(zhǎng)示意

表6 站臺(tái)長(zhǎng)度計(jì)算 m

(2)計(jì)算結(jié)果

結(jié)合有效長(zhǎng)的組成因素，以武黃城際鐵路為實(shí)例進(jìn)行試算，得出有配線中間站、無配線中間站及盡頭式終點(diǎn)站3種車站形式下的車站到發(fā)線有效長(zhǎng)。見表8。

表7 盡頭式車站到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算m

表8 城際車站到發(fā)線有效長(zhǎng)匯總 m

①有配線的中間站

當(dāng)本線不運(yùn)行長(zhǎng)途跨線列車時(shí)(16輛編組)，到發(fā)線有效長(zhǎng)采用450 m。當(dāng)本線運(yùn)行有長(zhǎng)途跨線列車時(shí)(16輛編組)，城際鐵路長(zhǎng)編組列車?？空镜牡桨l(fā)線有效長(zhǎng)有效長(zhǎng)應(yīng)采用650 m，而城際鐵路長(zhǎng)編組列車不?？空?，到發(fā)線有效長(zhǎng)可采用450 m。

②無配線的中間站

當(dāng)本線運(yùn)行有長(zhǎng)途跨線列車時(shí)(16輛編組)，且長(zhǎng)編組列車?？空镜?，無配線站坪長(zhǎng)度不應(yīng)小于600 m，長(zhǎng)編組列車不?？空?，無配線站坪長(zhǎng)度不應(yīng)小于400 m。

③盡頭式終點(diǎn)站

本線運(yùn)行有長(zhǎng)編組列車時(shí)，盡頭式車站站臺(tái)長(zhǎng)度為440 m，其中盡頭式有到發(fā)線車站的有效長(zhǎng)不應(yīng)小于520 m;本線不運(yùn)行長(zhǎng)編組列車時(shí)，盡頭式車站站臺(tái)長(zhǎng)度為220 m，其中盡頭式有到發(fā)線車站的有效長(zhǎng)不應(yīng)小于310 m。

3 結(jié)語

城際鐵路作為全新的軌道交通方式，其運(yùn)營(yíng)特征與高速鐵路、普通鐵路以及城市軌道交通有著顯著的區(qū)別，目前尚無適用的規(guī)范可供設(shè)計(jì)參考。本文僅結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外城際鐵路設(shè)計(jì)，以武黃城際為實(shí)例對(duì)城際鐵路車站到發(fā)線有效長(zhǎng)進(jìn)行了初步探討，以期對(duì)我國(guó)城際鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)的設(shè)計(jì)及規(guī)范制定提供參考。

［1］鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)-站場(chǎng)及樞紐［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2004.

［2］鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.TB10621—2009，J971—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.

［3］鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.GB50091—2006 鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2006.

［4］李學(xué)君.CRH動(dòng)車組概況［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007(9).

［5］CRH1型動(dòng)車組［J］.鐵道知識(shí)，2007(3)

［6］CRH2型動(dòng)車組［J］.鐵道知識(shí)，2007(3)

［7］CRH5型動(dòng)車組［J］.鐵道知識(shí)，2007(3)

［8］鄒少文，陳真.客運(yùn)專線到發(fā)線有效長(zhǎng)研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2007(12).

［9］張艷滿.跨線列車速度目標(biāo)值到發(fā)線有效長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)選擇的研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(1).

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［11］韓國(guó)興.對(duì)客運(yùn)專線車站到發(fā)線有效長(zhǎng)的再認(rèn)識(shí)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007(8).