鐵路信號(hào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)降低海外工程履約成本

遲汶

（中國(guó)電建華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310000）

1 境外鐵路項(xiàng)目信號(hào)專業(yè)亟須解決的痛點(diǎn)

縱觀我國(guó)現(xiàn)在的信號(hào)工程，柜內(nèi)配線由信號(hào)廠家完成，運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，由施工單位進(jìn)行組合與組合之間的配線，然后由施工單位進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，隨后，鐵路信號(hào)集成商與第三方動(dòng)態(tài)驗(yàn)收機(jī)構(gòu)入場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

按照上述模式，從設(shè)計(jì)到竣工整個(gè)過程，信號(hào)設(shè)備工廠化集成率很低，現(xiàn)場(chǎng)施工工作量極大?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)雜的組合件焊接和壓接配線不可避免地會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，延誤施工進(jìn)度。隨著以中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)外建設(shè)的鐵路項(xiàng)目逐年增多，繼續(xù)在海外項(xiàng)目中采用這一工作模式會(huì)導(dǎo)致人力成本相比國(guó)內(nèi)大幅度提高。為減少現(xiàn)場(chǎng)施工與調(diào)試的工作量，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)人工成本，縮短建設(shè)周期，需要采用更為行之有效的工程設(shè)計(jì)方案。筆者把這一創(chuàng)新課題稱之為鐵路信號(hào)“三化”創(chuàng)新設(shè)計(jì)——信號(hào)工程設(shè)計(jì)通用化、設(shè)備集成工廠化、現(xiàn)場(chǎng)施工插接化[1]。

2 應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目簡(jiǎn)介

肯尼亞內(nèi)羅畢至馬拉巴新建標(biāo)軌鐵路項(xiàng)目一期工程（以下簡(jiǎn)稱“內(nèi)馬鐵路工程”），設(shè)計(jì)范圍包括既有內(nèi)羅畢終點(diǎn)站至納瓦沙段（DK0+000～DK120+100），以及既有內(nèi)羅畢終點(diǎn)站接入相關(guān)工程。本項(xiàng)目全線采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，為時(shí)速120 km 的單線自動(dòng)站間閉塞線路，全線共設(shè)計(jì)5 個(gè)車站。本文以項(xiàng)目中的Nachu 站為例進(jìn)行說明。Nachu 站信號(hào)設(shè)備平面布置圖如圖1 所示。

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路

要實(shí)現(xiàn)“三化”，意味著改變中國(guó)已經(jīng)用了幾十年的工作模式，并不容易，既涉及大量的圖紙修改，在接口部分需要運(yùn)用新的產(chǎn)品，又涉及多個(gè)利益相關(guān)方面的接受程度。剛開始進(jìn)行思路選擇時(shí)，筆者仔細(xì)研究過多種思路，尤其是重組通用組合，修改定型電路方案。最終考慮到實(shí)用性、高效性，以及在創(chuàng)新過程中，中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)（鐵三院）作為業(yè)主代表的接受程度，最終采用分束歸類插接思路。

整柜作為工廠化產(chǎn)品，基本取消組合側(cè)面，設(shè)置可插接化的配線零層，將現(xiàn)場(chǎng)大部分配線工作轉(zhuǎn)為工廠配線與現(xiàn)場(chǎng)插接配線，不改變組內(nèi)內(nèi)部配線的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部繼電器數(shù)量。通過對(duì)對(duì)應(yīng)信號(hào)工程總體需求的梳理，合理預(yù)留后期可能發(fā)生的工程變更，盡量不修改既有成型產(chǎn)品，對(duì)組合內(nèi)部至配線零層間的配線進(jìn)行梳理、分組、優(yōu)化調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)絕大部分組合柜、接口柜、分線柜、監(jiān)測(cè)柜、移頻柜、軌道柜等各柜之間的接口對(duì)應(yīng)插接。在信號(hào)工廠進(jìn)行組合柜內(nèi)配線，運(yùn)送至海外現(xiàn)場(chǎng)后，信號(hào)施工單位用36 針插頭直接將柜間電纜按照設(shè)計(jì)圖紙插上，迅速達(dá)到動(dòng)態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試標(biāo)準(zhǔn)，極大地減少了海外施工作業(yè)量。設(shè)計(jì)修改的工作量主要集中于：修改組合內(nèi)部的側(cè)面端子連線，并將組合背面線纜分類引接至電連接器。一旦匯集至電連接器之后，這36 個(gè)對(duì)外電路節(jié)點(diǎn)只能去往同一個(gè)柜子。

4 設(shè)計(jì)方案

4.1 柜內(nèi)配線通用化設(shè)計(jì)

內(nèi)馬鐵路工程組合柜按照功能劃分為聯(lián)鎖組合柜、軌道柜、防雷分線柜、電碼化移頻柜、電碼化綜合柜、監(jiān)測(cè)采集柜。柜內(nèi)每個(gè)組合側(cè)面僅保留1 塊18 柱彈簧壓接端子排，用于柜內(nèi)各組合間電源環(huán)線。在柜內(nèi)增設(shè)配線層，配線層用于對(duì)外插接，是實(shí)現(xiàn)“三化”的關(guān)鍵層。本柜內(nèi)組合與其余柜子之間的配線，先通過繼電器底座連接至配線層的電連接器。由于取消了側(cè)面端子，繼電器到側(cè)面端子之間的配線轉(zhuǎn)為繼電器到配線層之間的配線，這部分配線可做成定型，實(shí)現(xiàn)信號(hào)工廠化。現(xiàn)場(chǎng)施工單位通過插接化方式與其他柜的電連接器連接，柜間電連接器配線一一對(duì)應(yīng)。配線層上的端子需分類整理，配線層分區(qū)域去不同的柜子，每個(gè)配線層最多可配置13 塊2×18 柱的端子排[1]。

本次在各柜頂部新增配線層，配線層用于放置電連接器。通過上述對(duì)各柜的配線的需求分析，確定每個(gè)柜內(nèi)的組合配線如何分配至配線層，每個(gè)配線層設(shè)計(jì)多少個(gè)電連接器用于對(duì)外集中插接。內(nèi)馬鐵路工程的組合柜“三化”創(chuàng)新設(shè)計(jì)按如下方式進(jìn)行：

1）64D 組合柜：內(nèi)馬鐵路自動(dòng)站間閉塞采用64D 疊加計(jì)軸方式，涉及本站自動(dòng)站間閉塞的所有組合設(shè)置在64D 組合柜。設(shè)計(jì)13 塊2×18 柱電連接器。

2）軌道柜：內(nèi)馬鐵路采用97 型25 Hz 相敏軌道電路，軌道柜內(nèi)6 層軌道電路接收組合，1 層軌測(cè)盤（26 型），1 層停電監(jiān)督組合，并設(shè)置18 臺(tái)二元二位繼電器。配線層設(shè)計(jì)6 塊2×18 柱電連接器、1 塊3×18 柱電連接器用于對(duì)外集中插接。

3）電碼化綜合柜：綜合考慮內(nèi)馬鐵路工程5 個(gè)新建車站的規(guī)模，電碼化綜合柜按3 股道車站布置，并兼容2 股道車站。配線層設(shè)計(jì)7 個(gè)2×18 柱電連接器。

4）電碼化移頻柜：移頻柜配線不做優(yōu)化，柜內(nèi)最多設(shè)置16臺(tái)發(fā)送器。

5）防雷分線柜：防雷分線柜根據(jù)室外信號(hào)設(shè)備類型，電纜配線端子分層排列。每個(gè)防雷分線柜配線層設(shè)計(jì)11 塊2×18柱電連接器與2 塊3×18 柱電連接器。

6）監(jiān)測(cè)采集柜：監(jiān)測(cè)采集柜內(nèi)5 層絕緣漏流組合，1 層道表采集組合，1 層軌道采集組合，柜子絕緣漏流測(cè)不大于256 路，每個(gè)監(jiān)測(cè)采集柜設(shè)計(jì)8 塊2×18 柱電連接器用于集中對(duì)外插接。

4.2 柜間配線插接化

組合柜增加的電連接器配線層是本次工程實(shí)施的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)集港調(diào)試擬定在河北滄州南皮廠進(jìn)行，經(jīng)過多次赴南皮廠實(shí)地調(diào)查電連接器，與中國(guó)通號(hào)沈陽(yáng)信號(hào)廠、廣州華煒公司共同研究，本工程組合柜電連接器插座采用CS-TX19-5.08×10.16-36HTCC 和CS-TX19-10.16×10.16-15HTCC 兩種型號(hào)，根據(jù)信號(hào)設(shè)備的電氣特性，減少線纜類型，提高維修和維護(hù)效率。本站選用以下幾種電連接器線纜：

1）36 芯0.4 mm2阻燃軟線，型號(hào)為ZR.RV 36×0.4(23/0.15)，該型號(hào)電纜應(yīng)用于普通電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36型號(hào)電連接器。

2）13 對(duì)雙絞屏蔽軟線，型號(hào)為ZR.RVVSP13×2×0.4(23/0.15)，該型號(hào)電纜應(yīng)用于電碼化發(fā)碼電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36 型號(hào)電連接器。

3）15 芯0.75 mm2阻燃軟線，型號(hào)為ZR.RV 15×0.5(42/0.15)，該型號(hào)電纜應(yīng)用于轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路配線、道岔表示電壓采集線，適配CS-TX19-10.16×10.16-15 型號(hào)電連接器。

5 對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目履約成本的影響

實(shí)施“三化”后信號(hào)專業(yè)一個(gè)車站的總成本，在生產(chǎn)材料上略微有所增加，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工時(shí)略微有所增加，信號(hào)廠家工時(shí)增加，施工工時(shí)降低，海外調(diào)試工時(shí)降低。由于降低的工時(shí)都位于海外，國(guó)內(nèi)人員赴境外工作人工成本高，系高成本工時(shí)。因此，總?cè)斯こ杀久黠@下降。這是本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)引領(lǐng)之初衷所在。通過本創(chuàng)新設(shè)計(jì)，經(jīng)過舉例站測(cè)算，能降低30%～50%的人工成本，由于是總價(jià)包干的EPC 模式，降低的成本基本上能轉(zhuǎn)化成利潤(rùn)。而且更關(guān)鍵的是沒有引起系統(tǒng)功能的減少。對(duì)于Nachu 站的成本變化分析見表1。

表1 Nachu 站成本變化分析

6 對(duì)項(xiàng)目工期的影響

同時(shí)，通過對(duì)項(xiàng)目工期影響的分析，與原工期相比，增加了廠內(nèi)安裝調(diào)試的時(shí)間與設(shè)計(jì)時(shí)間，大幅度減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝及對(duì)位試驗(yàn)時(shí)間。一個(gè)車站室內(nèi)工程工期大約為220 d，本創(chuàng)新設(shè)計(jì)方式的運(yùn)用可縮短總工期約10%。更為重要的是，由于把更多的工作量放到了信號(hào)工廠完成，可以減輕現(xiàn)場(chǎng)房建、供電等專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展緩慢對(duì)后續(xù)信號(hào)專業(yè)工期的影響，進(jìn)而減少對(duì)總工期的影響。經(jīng)過本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的Nachu 站鐵路信號(hào)專業(yè)各環(huán)節(jié)工期分布見表2。

表2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)后Nachu 站信號(hào)各專業(yè)各環(huán)節(jié)工期分布

7 結(jié)語

在不改變信號(hào)系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化原有的配線方式，通過在工廠完成本專業(yè)的柜內(nèi)配線，進(jìn)一步加強(qiáng)了信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)品的集成化?，F(xiàn)場(chǎng)插接化的配線方式也是信號(hào)工程施工智能化的一部分。信號(hào)專業(yè)在海外現(xiàn)場(chǎng)的配線與調(diào)試工作量大幅度降低，同時(shí)，也減輕了受站前房建工期的制約?？夏醽唭?nèi)馬鐵路一期是采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工的典型工程，通過對(duì)本次鐵路工程的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，明顯降低了信號(hào)工程的履約成本，對(duì)于中國(guó)鐵路走出海外具有重要的借鑒意義。