關(guān)角隧道防災(zāi)救援信號控制方案研究與設(shè)計

馬書元

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，西安　710043)

?

關(guān)角隧道防災(zāi)救援信號控制方案研究與設(shè)計

馬書元

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，西安710043)

摘要：針對青藏鐵路西格二線關(guān)角隧道的特殊性，在現(xiàn)有設(shè)置遮斷信號機的情況下，研究提出一種防災(zāi)救援信號控制方案。該方案能安全、有效的控制隧道外列車運行，為隧道救援贏得時間和空間。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；特長隧道；防災(zāi)救援；信號顯示；機車信號；青藏鐵路

1概述

關(guān)角隧道位于連通青藏高原與內(nèi)陸的唯一鐵路線青藏鐵路西寧至格爾木段，隧道全長32.645 km，設(shè)計為2座平行的單線隧道，線間距為40 m，設(shè)計行車速度目標值160 km/h。是目前國內(nèi)最長的鐵路隧道，且處于高原(海拔3 000～3 500 m)[1]。

關(guān)于隧道防災(zāi)救援信號系統(tǒng)的設(shè)置，《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(TG/01—2014)第75條[2]中要求“…在有人看守的橋隧建(構(gòu))筑物及可能危及行車安全的坍方落石地點，根據(jù)需要設(shè)置遮斷信號機?！?，條文解釋[3]中解讀為“在橋隧建筑物及可能危及行車安全的坍方落石地點，一般均設(shè)有固定值班的看守人員，晝夜巡視。為了在一旦發(fā)生危及行車安全的情況時，能及時地向列車發(fā)出停車信號，要求列車在障礙地點前方停車，因此規(guī)定根據(jù)需要裝設(shè)遮斷信號機。遮斷信號機的設(shè)置，應(yīng)由負責(zé)看守單位提出要求，經(jīng)有關(guān)部門批準。遮斷信號機平時滅燈，不起信號作用。當顯示一個紅燈時，要求列車必須在該信號機前方停車，不準越過該信號機。”2012年發(fā)布的《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計規(guī)范》(TB10020—2012)[4]沒有涉及信號參與隧道防災(zāi)救援疏散的內(nèi)容。

鑒于新建關(guān)角隧道特殊的地理位置及區(qū)域通道的重要性，經(jīng)與運營維護部門結(jié)合，考慮設(shè)計一種隧道防災(zāi)救援信號控制方案[5]，能在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后，最大限度的及時阻止后續(xù)列車進入隧道，便于隧道內(nèi)的救援組織及避免次生災(zāi)害產(chǎn)生。

2隧道相關(guān)遮斷信號機的設(shè)置及控制方式

根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》及《中國鐵路總公司關(guān)于青藏線西寧至格爾木段增建二線關(guān)角隧道防災(zāi)救援、疏散與通風(fēng)I類變更設(shè)計的批復(fù)》(鐵總辦函[2014]784號)[6-8]，在隧道外方距隧道大于50 m處設(shè)置遮斷信號機，遮斷信號機外方1 300～1 400 m處設(shè)置遮斷預(yù)告信號機。遮斷及其預(yù)告信號機的顯示由臨近車站(天棚站與察漢諾站)控制，控制方式采用單獨設(shè)控制盤的方式。

在隧道發(fā)生災(zāi)害(目前主要考慮火災(zāi))時，車站值班員按壓遮斷信號機控制盤，使相應(yīng)的遮斷信號機點亮，以防止后續(xù)列車進入隧道，避免產(chǎn)生次生災(zāi)害。

3關(guān)角隧道增設(shè)防災(zāi)救援信號控制方案的探討與研究

因關(guān)角隧道長度長，正常情況下列車穿越隧道耗時約0.5 h。且本隧道位于高海拔地區(qū)，公路交通不便利。隧道內(nèi)若發(fā)生災(zāi)害后得不到及時有效的疏散救援，經(jīng)濟社會影響力較大。為在災(zāi)害發(fā)生時，防止次生災(zāi)害及便于組織救援、增加后續(xù)列車的安全性，研究采用更快捷、有效的防災(zāi)救援信號控制方案。

3.1方案設(shè)置原則

信號控制方案的目的是最大限度地為防災(zāi)救援提供便利。為此，應(yīng)考慮關(guān)角隧道內(nèi)若發(fā)生事故時，隧道外鄰站的列車不允許向隧道發(fā)車；隧道外區(qū)間運行的列車應(yīng)立即停車。

(1)為不增加現(xiàn)場維護維修工作量，防災(zāi)救援信號控制方案不再增加信號設(shè)備。

(2)作業(yè)方式滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

(3)方案涉及的信號顯示及機車信號定義滿足現(xiàn)行規(guī)范。

(4)方案滿足故障-安全原則。

3.2方案研究

方案按區(qū)域劃分，分為鄰站和隧道所在區(qū)間，分別進行研究。

3.2.1鄰站方案研究

(1)鄰站行車作業(yè)方案

區(qū)間隧道一旦發(fā)生故障，應(yīng)考慮事故列車的疏散救援及避免其他車列進入事故隧道。鄰站應(yīng)禁止向該隧道所在區(qū)間發(fā)車，即不允許辦理向事故隧道方面的發(fā)車進路。

已經(jīng)辦理向該隧道所在區(qū)間的發(fā)車進路，在車列尚未駛出前，應(yīng)立即取消。

(2)鄰站信號控制方案

根據(jù)車站作業(yè)辦理情況，鄰站向該隧道發(fā)車的出站信號均應(yīng)顯示禁止行車(H燈)。

實現(xiàn)方式：辦理發(fā)車進路時，在進路聯(lián)鎖表的其他聯(lián)鎖欄中增加檢查是否辦理了遮斷信號機點亮作業(yè)，若檢查到已辦理此作業(yè)，則聯(lián)鎖不允許辦理向這一方向的發(fā)車。

同時，各股道往災(zāi)害區(qū)間發(fā)車時機車信號與地面信號顯示意義應(yīng)一致，出站信號機不開放時，應(yīng)發(fā)HU碼。往災(zāi)害區(qū)間的發(fā)車進路同樣發(fā)HU碼。

實現(xiàn)方式如圖1所示。

圖1　相關(guān)發(fā)車進路發(fā)碼電路

通過出站信號機的禁止行車顯示及股道機車信號的HU碼，可確保鄰站未發(fā)出的列車不再駛?cè)霝?zāi)害區(qū)間。

3.2.2區(qū)間方案研究

隧道位于區(qū)間內(nèi)，與車站間會有若干個閉塞分區(qū)。當災(zāi)害發(fā)生時，若這些閉塞分區(qū)內(nèi)有列車運行而不采取任何措施，等到向隧道方向行駛的列車司機看到隧道前方的遮斷及預(yù)告信號機顯示才采取措施停車的話,車列不僅沒有及時停車，而且此列車運行至隧道口耗費了一定的時間，加長了折返回鄰站的距離；且列車在遮斷信號機前方停車后，占用隧道口寶貴的救援空間，對自身折返及隧道救援均帶來很大不便。隧道外若有追蹤運行的車列時，這種情況會更加突出。

由此，在隧道內(nèi)發(fā)生事故時，隧道外已出站的列車應(yīng)立即停止運行，才能最快速的由正常運行模式轉(zhuǎn)為防災(zāi)救援狀態(tài)下的特殊行車模式。

(1)通過信號機

正常情況下區(qū)間通過信號機常態(tài)為開放，信號機防護區(qū)段有車占用時，防護信號機開始后續(xù)信號機按H-U-LU-L順序顯示。為使事故隧道所在隧道外運行的列車均立即停止運行，綜合研究方案的可實施性及司機的行車習(xí)慣，考慮使車站出站信號機至隧道前方所有區(qū)間通過信號機均與顯示H燈，位于車站外與隧道外列車上的司機看到信號顯示立即采取制動措施。

實現(xiàn)方式如圖2所示。

如圖2粗線框內(nèi)所示，當隧道內(nèi)發(fā)生災(zāi)害，車站值班員(或看守員)按壓遮斷信號機控制按鈕時，遮斷信號機點亮的同時，利用ZDXJF(遮斷信號復(fù)示繼電器)無條件將通過信號機點為H燈。

(2)機車信號方案研究

基于上述區(qū)間通過信號機顯示，若機車信號不進行相應(yīng)變化，司機因個體技術(shù)水平差異，即使看到地面信號機顯示H燈而機車信號顯示允許信號時，可能不會立即采取制動措施。從系統(tǒng)設(shè)計考慮杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生。

圖2　相關(guān)區(qū)間通過信號機點燈電路

根據(jù)《機車信號信息定義及分配》(TB/T3060—2002)[9]的原則“機車信號的顯示與線路上列車接近的地面信號機的顯示含義相符……”，隧道內(nèi)發(fā)生事故，當隧道外區(qū)間通過信號機均顯示H燈時，出站信號機至隧道口遮斷信號機間的所有閉塞分區(qū)均發(fā)HU碼。

為使事故發(fā)生時，距離隧道小于一個閉塞分區(qū)的列車也能立即停車，將遮斷信號機前方所在區(qū)段(隧道內(nèi))機車信號設(shè)置為檢測碼，這樣列車即便因制動距離不夠無法及時停在隧道外，也會在下一個閉塞分區(qū)內(nèi)無條件立即停車。

實現(xiàn)方式如圖3所示。

如圖3粗線框內(nèi)所示，當隧道內(nèi)發(fā)生災(zāi)害，車站值班員(或看守員)按壓遮斷信號機控制按鈕時，遮斷信號機點亮的同時，利用ZDXJF(遮斷信號復(fù)示繼電器無條件使該區(qū)段發(fā)HU碼。

如圖4所示，若上行線隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，遮斷信號機ZS點亮H燈，鄰站向上行線發(fā)車的SII出站信號機點亮H燈，相關(guān)區(qū)間通過信號機02、04、06均點亮H燈。軌道區(qū)段IIG、發(fā)車進路各區(qū)段、S1LQG、02G、04G均發(fā)HU碼，遮斷信號機內(nèi)方06G發(fā)JC碼。這樣無論列車在隧道外任何位置均可在第一時間采取制動措施，及時停車。

圖3　區(qū)間軌道電路發(fā)碼電路

圖4　采用防災(zāi)救援信號控制方案后的相關(guān)信號機及機車信號顯示

4結(jié)語

關(guān)角隧道采用以上防災(zāi)救援信號控制方案后，能安全可靠的控制未進入隧道內(nèi)列車及時停車，防止隧道外后續(xù)列車次生災(zāi)害的發(fā)生，最大限度地為隧道救援贏得時間和空間[10-12]。

參考文獻：

[1]中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司.改建鐵路青藏線西寧至格爾木段增建二線初步設(shè)計說明書[Z].蘭州：中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，2006.

[2]中國鐵路總公司.TG/01—2014鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2014.

[3]中國鐵路總公司.鐵路技術(shù)管理規(guī)程·普速鐵路部分條文說明[S].北京：中國鐵道出版社，2014.

[4]中華人民共和國鐵道部.TB10020—2012鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2012.

[5]馬書元.新關(guān)角隧道信號系統(tǒng)方案研究[J].鐵道標準設(shè)計，2015，59(4):111-115.

[6]中華人民共和國鐵道部.鐵鑒函[2007]766號關(guān)于青藏線西寧至格爾木段增建第二線初步設(shè)計的批復(fù)[Z].北京：中華人民共和國鐵道部，2007.

[7]中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司.改建鐵路青藏線西寧至格爾木段增建二線關(guān)角隧道防災(zāi)救援、疏散與通風(fēng)I類變更[Z].西安：中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，2013.

[8]中國鐵路總公司.鐵總辦函[2014]784號關(guān)于青藏線西寧至格爾木段增建二線關(guān)角隧道防災(zāi)救援、疏散與通風(fēng)I類變更設(shè)計的批復(fù)[Z].北京：中國鐵路總公司，2014.

[9]中華人民共和國鐵道部.TB/T3060—2002機車信號信息定義及分配[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2002.

[10]中華人民共和國鐵道部.TB/T10007—2006鐵路信號設(shè)計規(guī)范[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2006.

[11]李鈺龍.鐵路隧道防災(zāi)救援輔助信號系統(tǒng)設(shè)計探討[J].鐵道標準設(shè)計，2013(12)：112-114.

[12]易立富.長大鐵路隧道防災(zāi)救援信號防護方案分析[J].鐵道通信信號，2014，50(11):13-17.

Study and Designing of Signal Control Program for Disaster Prevention and Rescue in Guanjiao Tunnel

MA Shu-yuan

(China Railway First Survey & Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043)

Abstract：In view of the characteristics of Guanjiao tunnel which is located on Qinghai-Tibet Railway Xi’ning-Golmud second line， this paper studies and proposes a signal control program for disaster prevention and rescue under the circumstance that the current track assets obstruct the signal equipment. The program can control train operation safely and effectively outside the tunnel to gain time & space for disaster prevention and rescue in the Tunnel．

Key words：Railway tunnel; Super long tunnel; Disaster prevention and rescue; Cab signal; Qinghai-Tibet Railway

文章編號：1004-2954(2016)05-0134-03

收稿日期：2015-06-23； 修回日期：2015-10-19

作者簡介：馬書元(1972—)，女，高級工程師，1993年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院交通信號與控制專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:1198337532@qq.com。

中圖分類號：U284

文獻標識碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.05.029