單線鐵路信號(hào)設(shè)備選用及經(jīng)濟(jì)效益分析

龍真真，王銳東，劉孝凡

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002）

由于單線鐵路信號(hào)設(shè)備會(huì)影響整個(gè)鐵路系統(tǒng)的安全，因此在選用信號(hào)設(shè)備時(shí)要從各個(gè)方面進(jìn)行全面的考慮，既要保證鐵路系統(tǒng)的安全，又要發(fā)揮出鐵路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)近幾年來(lái)雖然修建了一些雙線鐵路（復(fù)線鐵路），但單線鐵路里程仍然占我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程的一半之多。為了保證單線鐵路的運(yùn)行安全，提高鐵路的運(yùn)行效率，還需要選擇先進(jìn)的信號(hào)設(shè)備，滿足單線鐵路的運(yùn)輸需求，推動(dòng)單線鐵路信號(hào)設(shè)備向現(xiàn)代化、自動(dòng)化的信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展。

1 單線鐵路信號(hào)設(shè)備的概述

1.1 單線鐵路信號(hào)設(shè)備的發(fā)展歷程

我國(guó)鐵路事業(yè)起步晚、發(fā)展慢，在發(fā)展初期鐵路信號(hào)使用的全部都是人工開(kāi)放臂板信號(hào)，即使在惡劣天氣下也還是需要人工掛煤油燈。因?yàn)槊河蜔羧紵^快，所以一晚上要掛好幾次，給單線鐵路的工作人員增加了較大的工作強(qiáng)度，還存在潛在的安全隱患，缺乏安全措施。隨著技術(shù)的發(fā)展，電力被廣泛應(yīng)用，鐵路工作人員不再使用煤油燈，鐵路信號(hào)出現(xiàn)了色燈信號(hào)機(jī)，可以根據(jù)不同的顏色來(lái)提醒列車司機(jī)在不同的地方以規(guī)定速度運(yùn)行[1-2]。電氣集中聯(lián)鎖電路在1960 年被設(shè)計(jì)研制，經(jīng)過(guò)反復(fù)的改進(jìn)優(yōu)化，在1965 年被正式應(yīng)用，隨著鐵路的不斷發(fā)展，信號(hào)設(shè)備也更加完善。

1.2 單線鐵路信號(hào)設(shè)備的組成

單線鐵路信號(hào)設(shè)備主要是由以下3 個(gè)部分組成：一是信號(hào)機(jī)，它是固定信號(hào)顯示所使用的機(jī)具設(shè)備，起防護(hù)作用，可以防護(hù)站內(nèi)進(jìn)路、防護(hù)危險(xiǎn)地點(diǎn)，在廣義的鐵路信號(hào)運(yùn)輸系統(tǒng)中也可以解釋為保證列車的行車安全，提高區(qū)間的通過(guò)能力[3]；二是轉(zhuǎn)轍機(jī)，主要作用就是用來(lái)轉(zhuǎn)換道岔位置，根據(jù)需要進(jìn)行定位或反位，提示司機(jī)正確的道岔位置，當(dāng)出現(xiàn)道岔事故時(shí)及時(shí)報(bào)警；三是軌道電路，它是單線鐵路信號(hào)設(shè)備的重要組成部分，其作用就是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，不僅可以進(jìn)行自動(dòng)列車檢測(cè)，控制信號(hào)機(jī)的顯示，還能將地面的信號(hào)傳送給列車司機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)控制列車的目的[4]。

2 單線鐵路信號(hào)設(shè)備的選用分析

2.1 普及電氣集中聯(lián)鎖

我國(guó)單線鐵路非集中聯(lián)鎖暴露出一些問(wèn)題。一方面是缺乏安全性，就算是采取了加裝軌道電路和雙動(dòng)道岔檢測(cè)裝置的手段，然而這種聯(lián)鎖裝置與半自動(dòng)閉塞相結(jié)合還是存在不少的風(fēng)險(xiǎn)[5]，調(diào)車作業(yè)沒(méi)有信號(hào)機(jī)進(jìn)行防護(hù)，容易造成擠岔事故；另一方面是工作效率低，人工扳動(dòng)道岔增加了鐵路工作人員的工作強(qiáng)度，道岔分散操作沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)合。通過(guò)分析以上問(wèn)題可以得知，單線鐵路非集中聯(lián)鎖并不符合現(xiàn)代化的要求，為了保證鐵路的運(yùn)行安全，提高運(yùn)行效率，還需要積極修建電力貫通線路，逐步普及電氣集中聯(lián)鎖的信號(hào)設(shè)備[6]。

2.2 單線自動(dòng)閉塞

現(xiàn)階段我國(guó)單線鐵路采用的都是半自動(dòng)閉塞。半自動(dòng)閉塞技術(shù)還不完善，存在一些問(wèn)題，不能進(jìn)行自動(dòng)區(qū)間檢測(cè)，只能依靠人工來(lái)實(shí)現(xiàn)列車到達(dá)和辦理的相關(guān)業(yè)務(wù)，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且效率不高[7]。為了確保列車運(yùn)行的效率，還應(yīng)該采用計(jì)軸器等區(qū)間檢測(cè)裝置，構(gòu)建自動(dòng)閉塞。自動(dòng)閉塞技術(shù)可以節(jié)省列車運(yùn)行的間隔時(shí)間，且不需要設(shè)置區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)，不僅能節(jié)省信號(hào)投資成本，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)鐵路已安裝的自動(dòng)閉塞信號(hào)設(shè)備數(shù)量較少，這主要是因?yàn)檎鹃g距離較短，列車成對(duì)運(yùn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)追蹤，采用自動(dòng)閉塞效果不明顯，可以在不追蹤的情況下應(yīng)用站間自動(dòng)閉塞；而在運(yùn)輸繁忙、車流不均衡、運(yùn)量增長(zhǎng)不明顯的地方修建雙線鐵路時(shí)，可以發(fā)展單線自動(dòng)閉塞。

2.3 配套機(jī)車信號(hào)與速度監(jiān)督

隨著鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)鐵路信號(hào)設(shè)備也不斷完善。單線鐵路信號(hào)設(shè)備應(yīng)配套站內(nèi)正線、連續(xù)機(jī)車信號(hào)以及自動(dòng)停車調(diào)速監(jiān)測(cè)裝置，避免列車冒進(jìn)[8]。一般單線鐵路運(yùn)行的條件非常復(fù)雜，除了越行以外，還需要進(jìn)行大量的交會(huì)，因此需要監(jiān)督列車運(yùn)行的時(shí)速，確保行車安全。

2.4 調(diào)度集中與調(diào)度監(jiān)督

我國(guó)鐵路的行車調(diào)度目前還是以手動(dòng)調(diào)度為主，不符合現(xiàn)階段鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展需求。為了提升行車調(diào)度工作的效率，發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益，還需要完善調(diào)度集中與調(diào)度監(jiān)督工作[9]。調(diào)度集中一般會(huì)顯現(xiàn)在通過(guò)能力上，目的是發(fā)揮列車追蹤運(yùn)行的能力。在電氣集中與自動(dòng)閉塞的應(yīng)用基礎(chǔ)上，再配合調(diào)度集中，不僅能極大地縮短車站間隔時(shí)間，還能提高通過(guò)能力，有效避免操作失誤引發(fā)的安全事故，最大程度保證行車安全，減輕鐵路工作人員的工作強(qiáng)度。一般在人群稀疏、地形較為復(fù)雜的區(qū)段，中間站的調(diào)車量不高，在車流較多的區(qū)段，運(yùn)輸會(huì)比較繁忙，追蹤運(yùn)行應(yīng)該發(fā)展調(diào)度集中。在運(yùn)量較多但不符合修建雙線鐵路條件的區(qū)段，可以在修建限制區(qū)間雙線插入的基礎(chǔ)上，設(shè)置調(diào)度集中。這樣可以實(shí)現(xiàn)組織不停車交會(huì)，從而最大限度地提高通過(guò)能力。另外，在其他人流量較多的單線鐵路區(qū)段，也可以根據(jù)實(shí)際情況安裝調(diào)度監(jiān)督。調(diào)度監(jiān)督的安裝和調(diào)度集中要滿足配套列車車次的運(yùn)行圖，從而發(fā)揮出該系統(tǒng)的作用。

3 單線鐵路信號(hào)設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益分析

單線鐵路信號(hào)設(shè)備應(yīng)用主要包括以下6 種方案：一是電鎖器聯(lián)動(dòng)，半自動(dòng)閉塞；二是電氣集中，半自動(dòng)閉塞；三是電氣集中，站間自動(dòng)閉塞；四是電氣集中，自動(dòng)閉塞；五是電氣集中，站間自動(dòng)閉塞，調(diào)度集中；六是電氣集中，自動(dòng)閉塞，調(diào)度集中。通過(guò)分析6 種設(shè)備應(yīng)用方案的通過(guò)能力來(lái)探討對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響。通過(guò)能力一般表現(xiàn)在到達(dá)時(shí)間、間隔時(shí)間和會(huì)車間隔時(shí)間上。假設(shè)區(qū)段限制區(qū)間的上行方向運(yùn)行時(shí)間為11 min，下行方向運(yùn)行時(shí)間為10 min，列車啟動(dòng)附加時(shí)間為3 min，列車期間停車附加時(shí)間為2 min，自動(dòng)閉塞追蹤系統(tǒng)為y，數(shù)值取0.3，列車間隔時(shí)間為t，下行均為8 min，根據(jù)平行能力計(jì)算公式，計(jì)算得出通過(guò)能力和提高效率，見(jiàn)表1。

表1 6 種方案的通過(guò)能力和提高效率

由表1 可知，通過(guò)對(duì)比6 種方案的通過(guò)能力和提高效率，可以明顯看出不同方案所提高的效率，效率提高了才能發(fā)揮出更好的經(jīng)濟(jì)效益。在電氣集中的基礎(chǔ)上，安裝自動(dòng)閉塞、調(diào)度集中等信號(hào)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)，同時(shí)也體現(xiàn)出了現(xiàn)代化信號(hào)設(shè)備效率高、成本低、收益大的優(yōu)勢(shì)。

為了更好地滿足單線鐵路的運(yùn)行要求和現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)該選擇電氣集中、站間自動(dòng)閉塞，配套機(jī)車信號(hào)、列車自動(dòng)停車及速度監(jiān)督，普及調(diào)度集中和調(diào)度監(jiān)督，完善信號(hào)系統(tǒng)[10]，向更先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展，確保單線鐵路的運(yùn)行安全，提高運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

隨著技術(shù)水平的提高，單線鐵路信號(hào)系統(tǒng)也逐漸從傳統(tǒng)的煤油燈發(fā)展為現(xiàn)代化的信號(hào)設(shè)備。為了發(fā)揮出單線鐵路的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從通過(guò)能力和提高效率方面對(duì)6 種不同的單線鐵路信號(hào)設(shè)備應(yīng)用方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析，電氣集中、站間自動(dòng)閉塞信號(hào)設(shè)備不僅效率高，保證了行車安全，還最大限度地提高了經(jīng)濟(jì)效益，有利于促進(jìn)單線鐵路的發(fā)展。