普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點類型構(gòu)建研究

張 昱

(中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司,天津 300308)

隨著我國鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，重載鐵路線路、大型樞紐不斷出現(xiàn)，鐵路線位設(shè)計越發(fā)復(fù)雜，對于普速鐵路，自動閉塞區(qū)間信號點的布置也變得種類繁多、自動閉塞區(qū)間的最高編碼碼序也需要根據(jù)線路運(yùn)營的實際情況來確定。近年來，有關(guān)學(xué)者專家對區(qū)間信號點的劃分和優(yōu)化布置[1-7]進(jìn)行了研究，但是，對完成優(yōu)化布置的區(qū)間信號點進(jìn)行信號點類型的構(gòu)建，有利于開展鐵路信號工程設(shè)計、施工、運(yùn)營維護(hù)方面的研究卻很少，使得在普速鐵路自動閉塞區(qū)間的信號工程設(shè)計中，對于不同的區(qū)間信號點布置，各設(shè)計單位均有其各自的命名方式，這就造成了同一類型的區(qū)間信號點，在不同的鐵路工程中，可能有多個不同的名稱，且命名方式混亂、不統(tǒng)一，從而增加了鐵路信號工程的施工和建成后的運(yùn)營維護(hù)難度。因此，針對目前存在的問題，從鐵路信號工程設(shè)計的角度出發(fā)，對普速鐵路自動閉塞區(qū)間中的不同區(qū)間信號點進(jìn)行分析研究，基于區(qū)間信號點的常態(tài)編碼碼序構(gòu)建其區(qū)間信號點類型，實現(xiàn)普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點類型在不同鐵路信號工程中的通用和統(tǒng)一，以有利于鐵路信號工程設(shè)計、施工、運(yùn)營維護(hù)工作的開展。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求[8-10]，實際的鐵路區(qū)間信號工程絕大多數(shù)采用四顯示自動閉塞，因此，闡述的普速鐵路區(qū)間自動閉塞均為四顯示自動閉塞。

1 區(qū)間信號點類型的構(gòu)建

根據(jù)普速鐵路區(qū)間信號工程的設(shè)計原則，對相關(guān)術(shù)語的說明如下。

(1)1JG、2JG、3JG：車站的一接近閉塞分區(qū)、二接近閉塞分區(qū)、三接近閉塞分區(qū)。

(2)1LQG、2LQG：車站的一離去閉塞分區(qū)、二離去閉塞分區(qū)，在本文后續(xù)闡述中，將其簡化為1LQ、2LQ。

(3)QG：區(qū)間閉塞分區(qū)，指自動閉塞區(qū)間中，除前述1JG、2JG、3JG、1LQ、2LQ以外的閉塞分區(qū)。

(4)FG、JFG：車站管轄區(qū)間分界處的閉塞分區(qū)。

以上定義的示意如圖1所示。

圖1 車站管轄自動閉塞區(qū)間示意

由圖1可知，車站管轄的自動閉塞區(qū)間，是根據(jù)列車運(yùn)行的正方向，由分界處FG閉塞分區(qū)開始，至分界處JFG閉塞分區(qū)結(jié)束。

普速鐵路區(qū)間線路，在對其進(jìn)行區(qū)間信號點布置之后，每個區(qū)間信號點就是一個閉塞分區(qū)，即所有的區(qū)間信號點的本質(zhì)屬性為閉塞分區(qū)，不同區(qū)間信號點之間的區(qū)別只是在于組成它的軌道區(qū)段的數(shù)目、名稱、長度、防護(hù)該閉塞分區(qū)的信號機(jī)名稱、該閉塞分區(qū)的常態(tài)編碼碼序等其他屬性的不同。

對于普速鐵路自動閉塞區(qū)間，在進(jìn)行區(qū)間信號工程設(shè)計時，均是以車站為單位進(jìn)行的，車站不同的進(jìn)站口外方，均銜接不同的區(qū)間線路。由前所述，自動閉塞區(qū)間是由不同的區(qū)間信號點構(gòu)成的集合，構(gòu)成車站管轄的自動閉塞區(qū)間的所有區(qū)間信號點，其各自包含的屬性，以及自動閉塞區(qū)間信號點之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)成了車站管轄的自動閉塞區(qū)間之間的不同。

普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號工程設(shè)計的內(nèi)容，是配合列車車載設(shè)備，完成列車與地面軌道電路之間的車地信息交互，實現(xiàn)列車占用檢查和列車運(yùn)行控制。列車在區(qū)間運(yùn)行時，地面軌道電路向車載設(shè)備交互的信息[11-12]，即地面軌道電路上傳給車載設(shè)備的低頻編碼信息，是普速鐵路區(qū)間列車運(yùn)行控制最重要的部分，而地面軌道電路低頻編碼是由其編碼電路實現(xiàn)的，所以，地面軌道電路編碼電路的設(shè)計是普速鐵路區(qū)間信號工程設(shè)計的核心。由前所述，自動閉塞區(qū)間是由不同區(qū)間信號點構(gòu)成的整體，區(qū)間信號點內(nèi)部的軌道電路，不論其數(shù)量的多少，其低頻編碼的原則一樣。自車站進(jìn)站信號機(jī)往外，區(qū)間信號點常態(tài)編碼依次為HU碼、U碼、LU碼、L碼，根據(jù)區(qū)間編碼最高碼序的不同要求，還可能存在L2碼、L3碼、L4碼、L5碼[13]。因此，根據(jù)區(qū)間信號點的常態(tài)編碼碼序的不同，將區(qū)間信號點分為不同的類別，這就實現(xiàn)了同一類別的區(qū)間信號點，即使區(qū)間信號點的構(gòu)成有多個軌道區(qū)段，或者區(qū)間信號點是車站管轄區(qū)間分界處的閉塞分區(qū)，其編碼原則均相同，在具體的信號工程設(shè)計中，只在繼電器條件的使用上，有一些細(xì)微的差別。

綜上所述，本文提出普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點的構(gòu)建方式為：以區(qū)間信號點的常態(tài)編碼碼序作為其唯一標(biāo)識，結(jié)合區(qū)間信號點在區(qū)間中與車站的相對位置關(guān)系進(jìn)行命名。基于此方式構(gòu)建的區(qū)間信號點類型，同一類型的區(qū)間信號點在不同的工程中，其名稱、內(nèi)部編碼原則等工程設(shè)計內(nèi)容均是統(tǒng)一的；同時，此方式也反映出區(qū)間信號點之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。假定圖1所示車站管轄的區(qū)間的最高編碼碼序是L碼，構(gòu)建起對應(yīng)的區(qū)間信號點類型，如圖2所示。

圖2 車站管轄自動閉塞區(qū)間信號點類型示意

2 基于編碼碼序的區(qū)間信號點類型

在具體的工程項目中，自動閉塞區(qū)間的最高編碼碼序是不同的，進(jìn)而組成該自動閉塞區(qū)間的信號點對應(yīng)的類型也不同。本文將根據(jù)自動閉塞區(qū)間最高編碼碼序的不同，分別闡述自動閉塞區(qū)間中的不同區(qū)間信號點類型。

2.1 最高編碼碼序為L碼時的區(qū)間信號點類型

對于常規(guī)的普速客貨列車共線運(yùn)行的自動閉塞區(qū)間，其最高編碼碼序為L碼。區(qū)間信號點的常態(tài)編碼碼序，與該區(qū)間中信號點的數(shù)目相關(guān)，即相鄰車站之間區(qū)間的信號點數(shù)目不同，區(qū)間信號點的常態(tài)編碼碼序隨之不同?；诖耍谧罡呔幋a碼序為L碼時，所有普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點的布置及其對應(yīng)的區(qū)間信號點類型如圖3所示。

圖3 最高編碼碼序為L碼時區(qū)間信號點布置及信號點類型

由圖3可知，在區(qū)間最高編碼碼序為L碼時，其常態(tài)碼序為HU→U→LU→L，普速鐵路自動閉塞區(qū)間的所有信號點布置情況，可以根據(jù)其包含的區(qū)間信號點的數(shù)目，分為圖3所示的5種類別。在每種類別中，根據(jù)具體區(qū)間信號點在區(qū)間中和車站的相對關(guān)系：是車站的接近閉塞分區(qū)、離去閉塞分區(qū)、或者是除此之外的大區(qū)間閉塞分區(qū)、以及在樞紐短區(qū)間中既是車站的離去閉塞分區(qū)，又是鄰站的接近閉塞分區(qū)，確定信號點的常態(tài)編碼碼序，進(jìn)而構(gòu)建區(qū)間信號點類型。對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區(qū)間，其區(qū)間信號點的類型，均能由圖3所示的3JG(HU)、2JG(U)、1JG(LU)、QG(L)、2LQ(L)、1LQ(L)、2LQ1JG (LU)、1LQ1JG(LU)、2LQ2JG(U)、1LQ2JG(U)、2LQ3JG(HU)類型中，有相互關(guān)系的幾種類型表述。

2.2 最高編碼碼序為L3碼時的區(qū)間信號點類型

對于重載鐵路，為了保障萬噸列車的運(yùn)行，區(qū)間信號點的最高編碼碼序為L3碼，此時，所有普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點的布置情況，及其相應(yīng)的區(qū)間信號點類型如圖4所示。

由圖4可知，普速鐵路自動閉塞區(qū)間最高編碼碼序為L3時，其常態(tài)編碼碼序為HU→U→LU→L→L2→L3，即當(dāng)區(qū)間編碼最高碼序提升為L3碼的時候，自動閉塞區(qū)間的區(qū)間信號點類型，除包含本文前述最高碼序為L碼時的區(qū)間信號點類型外，還增加了1LQ(L3)、1LQ(L2)、2LQ(L3)、2LQ(L2)、QG(L2)、QG(L3)類型。

在最高編碼碼序為L3碼時，普速鐵路自動閉塞區(qū)間的所有信號點布置情況，可以由圖4所示的7種類別進(jìn)行表述，進(jìn)而對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區(qū)間，其區(qū)間信號點的類型，均能由圖4所示的區(qū)間信號點類型中，有相互關(guān)系的幾種類型表述。

2.3 最高編碼碼序為L5碼時的區(qū)間信號點類型

對于既有線提速至C2標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行速度≥200 km/h的動車組列車，動車組車載設(shè)備的最高編碼碼序是L5碼；或在鐵路樞紐中，需要接發(fā)動車組列車，這就使得自動閉塞區(qū)間軌道電路最高編碼碼序需提升至L5碼。此時，所有普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點的布置情況，及其對應(yīng)的區(qū)間信號點類型如圖5所示。

由圖5可知，此種設(shè)計情況下，自動閉塞區(qū)間常態(tài)編碼碼序為HU→U→LU→L→L2→L3→L4→L5，區(qū)間信號點類型較前述最高編碼碼序為L3碼時的信號點類型，增加1LQ(L4)、1LQ(L5)、2LQ(L4)、2LQ(L5)、QG(L4)、QG(L5)類型，即在最高編碼碼序L5碼前提下，根據(jù)不同自動閉塞區(qū)間中，所包含的區(qū)間信號點數(shù)目的不同，普速鐵路自動閉塞區(qū)間的所有信號點布置情況，可以由圖5所示的9種類別進(jìn)行表述，進(jìn)而對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區(qū)間，其區(qū)間信號點的類型，均能由圖5所示的區(qū)間信號點類型中，有相互關(guān)系的幾種類型表述。

對于兩個車站之間距離特別近，站間距大致在4 km左右的設(shè)計情況，在信號工程設(shè)計中，一般將兩個車站之間的關(guān)系處理為站聯(lián)，極少數(shù)處理為自動閉塞區(qū)間。若處理為自動閉塞區(qū)間，它也是一個信號點，根據(jù)本文前述的信號點類型構(gòu)建方法，構(gòu)建起對應(yīng)的區(qū)間信號點類型為1LQ3JG(HU)。

圖4 最高碼序為L3碼時區(qū)間信號點布置及信號點類型

圖5 最高碼序為L5碼時區(qū)間信號點布置及信號點類型

3 工程設(shè)計應(yīng)用實例

在具體的鐵路信號工程設(shè)計中，各設(shè)計院開發(fā)了多種輔助設(shè)計軟件[14-15]，本文闡述的區(qū)間信號點類型構(gòu)建方法，也應(yīng)用到了本單位普速鐵路自動閉塞區(qū)間工程的輔助設(shè)計軟件中。由于本文提出的區(qū)間信號點類型是基于區(qū)間信號點的常態(tài)編碼構(gòu)建的，同一種區(qū)間信號點類型，有著相同的編碼原則，因此，本文構(gòu)建的區(qū)間信號點類型也能應(yīng)用于自動閉塞系統(tǒng)的電路設(shè)計中，同時，還可以將其直接用于區(qū)間軌道電路組合類型的構(gòu)建和選擇上。

在某鐵路工程中，某一個車站管轄的自動閉塞區(qū)間，位于一個區(qū)間信號點數(shù)目眾多的長大區(qū)間中，且區(qū)間最高編碼碼序為L5碼。在該車站管轄自動閉塞區(qū)間的信號工程設(shè)計中，將本文提出的區(qū)間信號點類型方法，直接應(yīng)用到閉塞分區(qū)中各個軌道區(qū)段組合類型的構(gòu)建上，該車站管轄區(qū)間的信號平面布置和應(yīng)用本文區(qū)間信號點類型構(gòu)建的組合布置如圖6所示。

圖6 長大區(qū)間信號平面布置及軌道區(qū)段組合布置

對于最高編碼碼序為L碼的某鐵路樞紐區(qū)間，其組成軌道電路的組合類型工程設(shè)計中，也可以直接應(yīng)用本文提出的信號點類型。圖7示例了該鐵路樞紐區(qū)間的信號平面布置和應(yīng)用本文區(qū)間信號點類型構(gòu)建的組合布置。

圖7 樞紐短區(qū)間信號平面布置及軌道區(qū)段組合布置

對于前述圖6、圖7工程設(shè)計應(yīng)用實例，本文提出的區(qū)間信號點類型也應(yīng)用到了其自動閉塞系統(tǒng)電路圖、配線圖的設(shè)計中，基于本文提出的區(qū)間信號點類型設(shè)計的電路圖、配線圖，具有通用性，能直接應(yīng)用到其他鐵路工程自動閉塞系統(tǒng)的設(shè)計中，即同一種區(qū)間信號點類型的組合構(gòu)建方式和電路圖、配線圖在不同的區(qū)間自動閉塞工程中均相同。

4 結(jié)論

針對普速鐵路，以自動閉塞區(qū)間信號點的編碼碼序為研究切入點，構(gòu)建了基于它的區(qū)間信號點類型，具有很強(qiáng)的通用性和可拓展性，能在不同的最高編碼碼序下，對所有的區(qū)間信號點布置情況構(gòu)建其對應(yīng)的信號點類型，并且構(gòu)建區(qū)間信號點類型邏輯含義清晰、名稱統(tǒng)一、能應(yīng)用到所有的普速鐵路自動閉塞區(qū)間工程的信號設(shè)計中。目前，本文所述的普速鐵路自動閉塞區(qū)間信號點類型，已應(yīng)用于濟(jì)南至青島鐵路工程膠州北站過渡過程、牡丹江鐵路樞紐、哈爾濱到佳木斯鐵路工程等多個鐵路工程的區(qū)間自動閉塞系統(tǒng)的設(shè)計中。