城際鐵路盡頭式折返線信號設(shè)備布置的探討

王騰飛

(北京全路通信信號研究設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

在工程設(shè)計中，城際鐵路折返站受線路坡度、站場場坪以及工程投資限制，要求在滿足功能及安全需求的前提下最大限度優(yōu)化站場設(shè)計長度，為配合站場專業(yè)完成優(yōu)化設(shè)計，通過對動車以及應(yīng)答器等信號設(shè)備工作及安全性能分析，深化研究設(shè)計規(guī)范對各項安全距離的規(guī)定，達(dá)到通過信號設(shè)備合理布置進(jìn)而優(yōu)化站場設(shè)計的目的，以此為出發(fā)點(diǎn)，通過優(yōu)化信號設(shè)備布置，縮短站場股道長度。

本文重點(diǎn)討論盡頭式折返線信號設(shè)備布置問題。

2 標(biāo)準(zhǔn)體系下的方案研究

2.1 相關(guān)規(guī)范的內(nèi)容

《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》是城際鐵路的標(biāo)準(zhǔn)體系。《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）》是CTCS-2 級列控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，為CTCS-2+ATO城際鐵路列控系統(tǒng)設(shè)計提供指導(dǎo)。

《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》第15.2.12 章節(jié)中規(guī)定：“出站信號機(jī)、發(fā)車進(jìn)路信號機(jī)及調(diào)車信號機(jī)應(yīng)設(shè)置在距警沖標(biāo)5 m 或臨近的對向道岔岔前軌縫處?！?/p>

《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》第15.4.7 章節(jié)中規(guī)定：“1）出站應(yīng)答器組有源應(yīng)答器至警沖標(biāo)距離應(yīng)符合列控車載設(shè)備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應(yīng)答器組緊急停車報文實(shí)施緊急制動的需要，且不得小于65 m。受土建工程限制，不滿足上述規(guī)定時，應(yīng)答器組布置應(yīng)采取特殊安全控制措施。2）出站應(yīng)答器組距站臺停車標(biāo)距離應(yīng)滿足CTCS-2 車載設(shè)備從車站啟動后可靠接收應(yīng)答器報文的需要?！?/p>

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）》第3.9.1.2 章節(jié)中規(guī)定：“在股道中間適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置B 點(diǎn)無源應(yīng)答器組，該應(yīng)答器組設(shè)置及數(shù)據(jù)描述可使列車能越過原A 點(diǎn)應(yīng)答器組獲得的控制停車點(diǎn)，在B 點(diǎn)以不超過20 km/h 的速度繼續(xù)前行并到達(dá)停車點(diǎn)，且應(yīng)保證列車正常情況下不得越過C 點(diǎn)?！比鐖D1 所示。

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）》第3.9.1.3 章節(jié)中規(guī)定：“在股道末端適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置C 點(diǎn)絕對停車應(yīng)答器組，該應(yīng)答器應(yīng)包含目視行車危險信息包[ETCS-137]、絕對停車信息包[CTCS-5]和調(diào)車危險信息包[ETCS-132]。C 點(diǎn)距滑動擋車器應(yīng)滿足-5‰坡道時15 km/h 到0 的緊急制動距離?！?/p>

圖1 盡頭站應(yīng)答器示意圖Fig.1 Schematic diagram of end type balise

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）》第3.3.2.2 章節(jié)中規(guī)定：“有圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)的正線股道的正線出站信號機(jī)外方設(shè)置由一個有源應(yīng)答器和一個及以上無源應(yīng)答器構(gòu)成的應(yīng)答器組，該應(yīng)答器組距離出站信號機(jī)不應(yīng)小于30±0.5 m（從靠近絕緣節(jié)的應(yīng)答器計算）?！?/p>

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）》第3.3.4.1 章節(jié)中規(guī)定：“在可能危及列車運(yùn)行安全的調(diào)車信號機(jī)外方設(shè)置應(yīng)答器組，該應(yīng)答器組距調(diào)車信號機(jī)不小于15 m?！?/p>

2.2 基本技術(shù)原則

A 點(diǎn)（進(jìn)站信號機(jī)處應(yīng)答器），按規(guī)定的應(yīng)答器設(shè)置要求、報文定義和線路數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，能夠控制列車在出站信號機(jī)外方安全距離外停車。

B 點(diǎn)（股道中間適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置的無源應(yīng)答器組），其作用是提高列車定位精度，并虛擬一定范圍的線路數(shù)據(jù)，保證列車以不超過20 km/h 的速度繼續(xù)前行，方便司機(jī)控制車速在停車標(biāo)處停車，不越過C 點(diǎn)。

C 點(diǎn)（股道末端適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置絕對停車應(yīng)答器），描述絕對停車/調(diào)車危險信息。C 點(diǎn)距滑動擋車器應(yīng)滿足-5‰坡道時15 km/h 到0 的緊急制動距離。困難情況下（距離不足）不得大于15 km/h撞擊擋車器。

3 信號方案研究

3.1 站場專業(yè)設(shè)計及信號設(shè)備布置情況

某地下車站存在盡頭式折返線，如圖2 所示。

1）站場專業(yè)設(shè)計情況

盡頭式車擋至5 號（7 號）道岔岔尖距離為273 m。

圖2 某地下車站局部示意圖Fig.2 A partial sketch of a underground station

2）依據(jù)本文2.1 中相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，各長度取值

L1：XZ1 至5 號道岔岔尖距離，為3 m。

L2+L3：出站信號機(jī)外方應(yīng)答器與其內(nèi)方道岔之間距離符合列控車載設(shè)備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應(yīng)答器組緊急停車報文實(shí)施緊急制動的需要，不得小于65 m。

L3：L3為應(yīng)答器組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間的距離應(yīng)為，L3為5 m。

L4：不小于CRH6A-200 型城際動車組車長，不小于202 m。

L5：停車標(biāo)志牌至最近的應(yīng)答器距離，一般為10 m。

3 ）由上得知，L1+L2+L3+L4+L5≥273 m

依據(jù)本文3.1 數(shù)據(jù)分析得出，站場專業(yè)設(shè)計情況遠(yuǎn)不能滿足信號設(shè)備設(shè)置要求，以下將重點(diǎn)分析各長度的取值。

3.2 信號設(shè)備設(shè)置的分析

依據(jù)圖2 所示，以下將對各長度進(jìn)行分析。

3.2.1 信號機(jī)設(shè)置

折返線末端，設(shè)置起阻擋列車作用的盡頭式到發(fā)線調(diào)車信號機(jī)（圖2 中D1、D3）。5 號（7 號）道岔前方，設(shè)置“紅、綠、白”矮型出站信號機(jī)，距5 號（7 號）道岔岔尖3 m。

3.2.2 應(yīng)答器組設(shè)置

依據(jù)本文2.1 中相關(guān)規(guī)范內(nèi)容及圖1，應(yīng)答器組由單個應(yīng)答器組成。但根據(jù)應(yīng)答器設(shè)置一般原則，CTCS-2 級應(yīng)答器組應(yīng)由兩個及以上應(yīng)答器構(gòu)成，用于定位的應(yīng)答器組可為單個應(yīng)答器，且在折返線應(yīng)答器布置時，為了區(qū)分列車運(yùn)行方向，B 處和C處應(yīng)答器組應(yīng)由兩個應(yīng)答器組成。

3.2.3 長度參數(shù)分析

L1為出站信號機(jī)至道岔岔尖距離，應(yīng)設(shè)置在距警沖標(biāo)5 m 或臨近的對向道岔岔前軌縫處，L1為臨近的對向道岔岔前3 m。

L2+L3：出站信號機(jī)外方應(yīng)答器與其內(nèi)方道岔之間距離。由于折返線為盡頭式折返線，列車由折返線向車站外發(fā)車，為零速啟動列車，不考慮列控車載設(shè)備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應(yīng)答器組緊急停車報文實(shí)施緊急制動的需要。

本場景中，列車由零速啟動，考慮車載反應(yīng)時間2.5 s，可靠接收應(yīng)答器報文走行距離為20 m。因此， L2+L3為20 m。

L3為應(yīng)答器組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間的距離，為，L3為5 m。

L4為不小于CRH6A-200 型城際動車組車長，L4不小于202 m。

L5為停車標(biāo)志牌至最近的應(yīng)答器距離，L5一般為10 m。

L6為應(yīng)答器組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間的距離，為m，L6為5 m。

L7：C 點(diǎn)應(yīng)答器距離股道末端滑動擋車器的距離應(yīng)滿足從C 點(diǎn)開始，考慮車載設(shè)備制動延時3.5 s 走行距離和CRH6A-200 型城際動車組緊急制動距離。CRH6A-200 型城際動車組15 ～0 km/h 的緊急制動距離最長為35 m，CRH6A-200 型城際動車組10 ～0 km/h 的緊急制動距離最長為20 m。由于受站場設(shè)計制約，按通過C 點(diǎn)為10 km/h 運(yùn)行速度考慮，本次按20 m 計算。CRH6A-200 型城際動車組BTM 天線至列車最前端的距離為2 m，如圖3 所示。

因此，L7為22 m-5 m=17 m。

L8為滑動擋車器至盡頭式車擋的距離?；瑒訐踯嚻髦黧w架受力后，依次推動擋車器前面的兩對制動軌、后面兩對制動軌和兩對增力器滑行，制動已撞擊滑動擋車器的列車。

圖3 C點(diǎn)與股道末端信號機(jī)的位置Fig.3 The position of point C and the signal at the end of track

1)滑動擋車器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

擋車器水平總阻力不小于15 T，重力加速度g為9.8 N/kg（取10 N/kg），15 T 為150 000 N。

允許車輛對擋車器最大沖撞速度為15 km/h。

2）CRH6A-200 型城際動車組最大制動力下的最大減速度a=0.47 m/s2（205 以下）。列車重量為466 748 kg（滿載）。

公式中：

V1：列車撞擊滑動擋車器時的速度（允許車輛對擋車器最大沖撞速度為15 km/h）；

V2：列車挺穩(wěn)時速度（0 km/h）；

a：列車最大制動力疊加滑動擋車器水平總阻力后的總減速度（取a=150 000 N/466 748 kg+0.47=0.79 m/s2）；

s：列車開始撞擊滑動擋車器至列車挺穩(wěn)時的位移。

4）由上得，L8為10.98 m。

L8的距離示意如圖4 所示。

圖4 滑動擋車器與車擋的距離示意圖Fig.4 Schematic diagram of the distance between the sliding stopper and buffer post

B 點(diǎn)應(yīng)答器為移動授權(quán)延伸應(yīng)答器組，應(yīng)設(shè)置在股道適當(dāng)位置（不引起列車制動），需增加描述軌道區(qū)段信息包、坡度信息包、速度信息包。B 點(diǎn)應(yīng)答器組至移動授權(quán)末端的速度描述應(yīng)為15 km/h，并將其[ETCS-5]包中對C 點(diǎn)應(yīng)答器的鏈接反應(yīng)設(shè)置為緊急制動。

結(jié)合車載設(shè)備根據(jù)EOA 計算制動干預(yù)曲線時要考慮安全距離如圖5 所示，安全距離選擇如表1所示。

圖5 安全距離選擇示意圖Fig.5 Schematic diagram of safe distance selection

安全防護(hù)距離，由于列車測速測距誤差影響列車越過移動授權(quán)界限，如表1 所示，車站內(nèi)安全防護(hù)距離一般為60 m，即為信號機(jī)外方60 m 距離。

在車載設(shè)備根據(jù)MRSP 曲線進(jìn)行速度監(jiān)控時，進(jìn)入降速區(qū)段要考慮安全距離，進(jìn)入升速區(qū)段要考慮車位保持，降速區(qū)段安全距離一般為110 m。

L9為B 點(diǎn)應(yīng)答器組內(nèi)距出站信號機(jī)最近的應(yīng)答器至阻擋信號機(jī)的距離。具體分析如圖6 所示。

圖6 盡頭式折返線信號設(shè)備布置與列車速度的關(guān)系圖Fig.6 Relationship diagram of signal equipment arrangement of end type turn-back track and train speed

表1 EOA監(jiān)控時安全距離的選擇Tab.1 Selection of safe distance in EOA monitoring

L9組成如下：

1）考慮絕緣節(jié)處軌縫及參考信號機(jī)與警沖標(biāo)之間距離，信號機(jī)與滑動擋車器之間距離為5 m。

2）考慮3.5 s 車載設(shè)備制動延時，CRH6A-200型城際動車組10 ～0 km/h 的最大常用制動距離為50 m。因此，B 點(diǎn)組內(nèi)第一個應(yīng)答器至D1 信號機(jī)絕緣節(jié)的距離為50 m+60 m=110 m。

3）L9：110 m+5 m=115 m。3.2.4 各長度分析列表

4 結(jié)束語

在考慮站場設(shè)計時，需考慮信號系統(tǒng)制式和設(shè)計要求。在進(jìn)行站場設(shè)計時，需滿足信號設(shè)備布置等要求。城際鐵路工程設(shè)計中，折返站受站場等專業(yè)設(shè)計限制，要求在滿足功能及安全需求的前提下最大限度地優(yōu)化站場設(shè)計長度。本文通過對盡頭式折返線應(yīng)答器等信號設(shè)備工作及安全性能分析，深化研究設(shè)計規(guī)范對各項安全距離的規(guī)定，對距離的取值進(jìn)一步優(yōu)化，最大限度的滿足站場專業(yè)限制，在后續(xù)工程實(shí)際應(yīng)用過程中，可有效降低工程建設(shè)投資，為站場專業(yè)的設(shè)計提供有效技術(shù)支持。

表2 各長度取值列表Tab.2 List of values for various lengths