高速鐵路安全線及延續(xù)進路設(shè)置問題的探討

鄭子濤

（鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司 線路站場樞紐設(shè)計處，天津 300142）

1 我國鐵路安全線和延續(xù)進路設(shè)置的規(guī)定

安全線是為防止列車或機車、車輛從一個進路進入另一列車或機車、車輛占用的進路而發(fā)生沖突的一種隔開設(shè)備[1]。我國鐵路現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范關(guān)于安全線和延續(xù)進路設(shè)置的規(guī)定如下。

（1）《 鐵路技術(shù)管理規(guī)程 》第53條規(guī)定：在進站信號機外制動距離內(nèi)進站方向為超過6‰ 下坡道的車站，應(yīng)在正線或到發(fā)線的接車方向末端設(shè)置安全線[2]。

（2）《 鐵路技術(shù)管理規(guī)程 》第279條規(guī)定：進站信號機外制動距離內(nèi)，進站方向為超過6‰ 下坡道，而接車線末端無隔開設(shè)備時，禁止辦理相對方向同時接車和同方向同時發(fā)接列車[2]。

（3）《高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)》第10.1.10條規(guī)定：在進站信號機外制動距離內(nèi)進站方向為超過6‰下坡道的車站，應(yīng)在正線或到發(fā)線的接車方向末端設(shè)置安全線[3]。

（4）《 計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件 》規(guī)定：當(dāng)進站信號機外方列車制動距離內(nèi)為超過6‰ 下坡道時，接車進路必須設(shè)置延續(xù)進路。

2 國外鐵路安全線和延續(xù)進路的相關(guān)規(guī)定

2.1 安全線

（1）日本新干線。查閱日本《 新干線線路構(gòu)造實施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程 》、《 新干線運營安全保護設(shè)備實施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程 》和《 新干線運營實施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程 》，未見安全線及隔開設(shè)備相關(guān)條文規(guī)范和規(guī)定。

（2）法國、德國高速鐵路。查閱《 泛歐高速鐵路系統(tǒng)“基礎(chǔ)設(shè)施”互操作性技術(shù)規(guī)格 》、《 德國鐵路客運站設(shè)計 》和《 德國鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計 》，未見安全線及隔開設(shè)備相關(guān)條文規(guī)范和規(guī)定。

（3）美國鐵路。查閱 AREMA(美國鐵路保養(yǎng)和工程協(xié)會)的《 鐵路工程手冊 》，未見安全線設(shè)置的相關(guān)規(guī)定。

（4）歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)。查閱歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN)、歐洲暫行標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)定(TS)等資料，未見安全線設(shè)置的相關(guān)規(guī)定。

（5）國際咨詢情況。2003年法國 SYSTR公司、日本海外鐵道技術(shù)協(xié)會(JARTS)、德國 DEC公司分別對《 京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定 》進行咨詢，對于高速鐵路安全性設(shè)置，法方認(rèn)為“列控系統(tǒng)已經(jīng)包含了相關(guān)的安全規(guī)則。因此，只有在停車作業(yè)的線路(車載列控系統(tǒng)沒有啟動)或有調(diào)車作業(yè)的線路(不使用列控系統(tǒng))與正線或到發(fā)線接軌時才需要設(shè)置安全線”。

2.2 延續(xù)進路

國外鐵路一般不設(shè)置延續(xù)進路，而要求設(shè)置“過走區(qū)段”(Overlap)，長度一般為50～200m。

（1）國際鐵路聯(lián)盟(UIC CODE7392nd Edition)對過走區(qū)段長度的規(guī)定如下。①50～200m：依線路速度而定，過走區(qū)段位于防護信號機、進站信號機、中間信號機或出站信號機的內(nèi)方；②50m：過走區(qū)段位于通過信號機內(nèi)方。

（2）《德國鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計手冊》規(guī)定：根據(jù)進站速度不同，最短過走區(qū)段長度為50～200m[4]。

（3）法國TVM430《 NG EF5B12N°7》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：根據(jù)線路允許通過速度不同設(shè)置不同長度的過走區(qū)段。

3 我國高速鐵路設(shè)置安全線和延續(xù)進路分析

我國現(xiàn)行高速鐵路安全線和延續(xù)進路設(shè)置的規(guī)定與普速鐵路相同，缺乏理論基礎(chǔ)和必要的實驗數(shù)據(jù)。隨著動車組制動性能的提高和高速鐵路列控技術(shù)的應(yīng)用，對安全線和延續(xù)進路的設(shè)置研究日趨重要。因此，研究“進站信號機外制動距離內(nèi)超過6‰ 的下坡道接車方向末端設(shè)置安全線和延續(xù)進路”十分必要。

3.1 從動車組制動性能分析

與傳統(tǒng)的機車車輛制動系統(tǒng)不同，動車組為動力分散型，列車制動裝置包括動車制動裝置和拖車制動裝置。制動系統(tǒng)包括制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)，其中制動控制系統(tǒng)由制動信號發(fā)生與傳輸裝置及制動控制裝置組成，制動執(zhí)行系統(tǒng)采用電氣指令微機控制的電氣制動+空氣制動的復(fù)合制動。通過對不同型號、不同初始速度、不同制動方式(分為一般制動和緊急制動)的動車組制動距離進行檢算，結(jié)果表明：在動車組制動力完好或喪失部分制動力的情況下，列車在各種常見條件下均能制動停車，制動力喪失的越多、下行坡度越大，所需要的制動距離越大。為保證行車安全，《 鐵路客運專線技術(shù)管理辦法(試行)》第230條規(guī)定：動車組列車制動系統(tǒng)故障在切除25% 制動力時，限速為160km/h；在切除50% 制動力時，限速為120km/h。動車組列車在經(jīng)18號道岔側(cè)線停車情況下，制動系統(tǒng)故障切除25% 制動力時，限速為65km/h；切除50% 制動力時，限速為55km/h。

我國高速鐵路站內(nèi)道岔一般為18號道岔，列車側(cè)向通過限速為80km/h。當(dāng)列車發(fā)生制動故障，在進站信號機處通過速度超過80km/h 時，車載 ATP 會自動實施制動，使列車速度降至80km/h以下。若車載 ATP 實施制動時制動力不足，列車過岔速度仍然大于80km/h，則可能會在站前進站咽喉區(qū)發(fā)生列車脫軌或傾覆事故；若通過制動，列車以接近80km/h 速度進入到發(fā)線，以 CRH3為例，車站站坪坡度按最不利的2‰下坡考慮，只有當(dāng)制動力喪失1/2以上時，經(jīng)檢算制動距離大于700m，該情況下動車組才有可能侵入另一端咽喉區(qū)。若咽喉區(qū)設(shè)有安全線，失控列車進入安全線可能脫軌或傾覆；若咽喉區(qū)沒有設(shè)置安全線，失控列車進入出發(fā)端咽喉區(qū)，當(dāng)鄰線恰巧有列車通過時則會發(fā)生兩車相撞事故。

因此，從動車組制動性能方面分析，接車方向末端是否設(shè)置安全線與進站方向制動距離內(nèi)的坡度關(guān)系不大，而是與動車組制動性能有直接關(guān)系。制動性能喪失較多時，進站速度過大，則在進站咽喉區(qū)發(fā)生脫軌或傾覆；即使以接近80km/h 限速通過進站咽喉區(qū)，若制動力不足也難以控制列車在出站信號機前停車，末端設(shè)置安全線也會發(fā)生脫軌或傾覆事故，只是減少了與鄰線列車相撞的概率。

3.2 從高速鐵路列控系統(tǒng)分析

高速鐵路與普速鐵路所采用的列車控制方式不同。普速鐵路列車運行以司機駕駛為主，人為因素較多；高速鐵路采用 CTCS-3或 CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)，避免了通常由人為因素產(chǎn)生的問題。另外，高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)為實時控制系統(tǒng)，安全可靠性高。以 CTCS-3列控系統(tǒng)為例，在正常情況下采用完全監(jiān)控模式，動車組車載 ATP 設(shè)備控制列車運行，車載列控系統(tǒng)自動生成目標(biāo)-距離連續(xù)曲線控制速度，超速時自動采取報警、常用制動和緊急制動等措施；在非正常情況下，當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備、車載設(shè)備或相關(guān)控制設(shè)備發(fā)生故障時采用目視模式或隔離模式，該模式下固定限速40km/h，并且當(dāng)列車每運行一定距離(300m)或一定時間(60s)時司機需確認(rèn)1次。

在列車制動性能正常情況下，當(dāng)列車處于完全監(jiān)控模式時，車載 ATP 系統(tǒng)能夠確保列車按照確定的目標(biāo)-距離連續(xù)曲線控制列車速度，不會侵入出站端咽喉區(qū)；在目視或隔離模式下，列車速度較低并且有司機確認(rèn)制度，一般也不會發(fā)生事故；在人工操作失誤的情況下，不排除列車冒進信號的可能，但該極端情況即使設(shè)置安全線，也不能保證列車不發(fā)生脫軌或傾覆，只是減少了與鄰線列車相撞的概率。因此，從列控系統(tǒng)分析，接車方向末端是否設(shè)置安全線和延續(xù)進路與進站方向制動距離內(nèi)坡度沒有直接關(guān)系。

3.3 從通過能力分析

根據(jù)《 計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件 》(TB/T3027-2002)規(guī)定：當(dāng)進站信號機外方列車制動距離內(nèi)為超過6‰ 下坡道時，接車進路必須設(shè)置延續(xù)進路。當(dāng)接車進路末端設(shè)有安全線或隔開設(shè)備時，延續(xù)進路開向安全線或隔開設(shè)備；當(dāng)接車進路末端無安全線或隔開設(shè)備時延續(xù)進路開向正線。延續(xù)進路對通過能力的影響分析如下。

（1）接車方向末端不設(shè)安全線。到達列車延續(xù)進路延續(xù)至正線，正線鎖定，影響該方向正線后續(xù)列車通過或車站到發(fā)線同方向列車出發(fā)，延長同向列車發(fā)車間隔時分，大大降低正線通過能力和到發(fā)線作業(yè)能力。

（2）接車方向末端考慮設(shè)置1條安全線。進站列車進路延續(xù)至安全線，不影響正線后續(xù)通過列車追蹤間隔時間，但延長了到達追蹤列車和同方向到達、出發(fā)列車追蹤間隔時間，影響車站到發(fā)線能力。

（3）每條到發(fā)線均設(shè)置安全線。若每條到發(fā)線均設(shè)置安全線，雖然不影響追蹤到達列車間隔時間，但是延長了同方向到達、出發(fā)追蹤間隔時分，影響到發(fā)線通過能力。此外，如果每條到發(fā)線均設(shè)置安全線，則車站布置困難、工程投資代價巨大，難以實施。

因此，從通過能力方面分析，當(dāng)信號機外制動距離內(nèi)為超過6‰ 的下坡道時，接車方向末端設(shè)置延續(xù)進路，會大大限制正線通過能力和車站到發(fā)線作業(yè)能力。

3.4 從工程建設(shè)方面分析

安全線的設(shè)置對工程投資和施工安全具有較大影響。由于客運專線橋隧比例較高，一般在70% 以上，部分車站為高架站。雖然規(guī)范規(guī)定安全線不宜設(shè)置在橋隧地段，但受客觀條件限制，部分安全線依舊設(shè)置在橋梁地段，如京滬高速鐵路天津樞紐津滬聯(lián)絡(luò)線線路所[5]和上海樞紐黃渡聯(lián)絡(luò)線線路所設(shè)置的安全線等。橋上安全線的設(shè)置大大增加了工程投資和施工難度，還帶來一定的安全風(fēng)險。有的安全線雖然未設(shè)于橋上，但車站處于高填深挖地段，設(shè)置安全線也會帶來同樣的問題。因此，需要重新審視安全線設(shè)置的必要性和設(shè)置條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，建議對“在進站信號機外制動距離內(nèi)進站方向為超過6‰ 下坡道的車站，應(yīng)在正線或到發(fā)線的接車方向末端設(shè)置安全線”和“當(dāng)進站信號機外方列車制動距離內(nèi)為超過6‰ 下坡道時，接車進路設(shè)置延續(xù)進路”進行深入研究。研究表明：在站內(nèi)到發(fā)線設(shè)置過走區(qū)段，可以進一步強化防止列車冒進的措施，同時解決出站信號機處絕緣可能出現(xiàn)破損的防護問題。在列控系統(tǒng)非完全監(jiān)控模式下，如果僅依靠列控設(shè)備無法完全保證行車安全，應(yīng)完善規(guī)章制度建設(shè)，加強行車安全管理和司機培訓(xùn)，加強動車組維修、檢測和監(jiān)控，從而最大限度減少動車組設(shè)備故障概率。

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[1]中華人民共和國鐵道部. GB/T50262-97工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國計劃出版社，1997.

[2]中華人民共和國鐵道部. 鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S]. 北京：中國鐵道出版社，2006.

[3]鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，中國鐵道科學(xué)研究院. TB10020-2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S]. 北京：中國鐵道出版社，2010.

[4]FREYSTEIN H，MUNCKE M，SCHOLLMEIER P. 德國鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計手冊[M]. 北京：中國鐵道出版社，2007.

[5]鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司. 京滬高速鐵路北京至徐州段施工圖[R]. 天津：鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，2007.