既有鐵路信號過渡工程設(shè)計探討

張亞瓊

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450001）

鐵路信號過渡工程是指在鐵路升級改造或擴能過程中，對現(xiàn)有信號系統(tǒng)進行改造或更換時，確保列車安全運行的一系列技術(shù)措施和過程，這個工程涉及新舊信號系統(tǒng)的平穩(wěn)切換，能保障鐵路線路在改造期間和改造后，該信號系統(tǒng)能夠準確無誤地指導(dǎo)列車運行，最大限度減少對鐵路運輸正常運行的影響?？茖W(xué)精準的設(shè)計方案直接關(guān)系到工程的成功實施以及鐵路運輸安全和效率，設(shè)計時需考慮到所有可能的風(fēng)險因素，做好施工中的安全保障、新舊系統(tǒng)的兼容性以及應(yīng)急響應(yīng)措施等內(nèi)容的規(guī)劃，最小化施工對鐵路運營的干擾，保障鐵路運輸?shù)倪B續(xù)性和穩(wěn)定性。

1 信號過渡設(shè)計原則

1.1 保持行車安全和正常行駛的既有聯(lián)鎖關(guān)系

新增加的信號設(shè)備或改造升級的部分，其設(shè)計和配置不僅要滿足最新的技術(shù)要求和行車需要，同時，也要確保這些變更不會破壞原有的安全聯(lián)鎖體系。這就要求設(shè)計方案能夠在確保每一次列車操作和信號顯示的正確性的同時，還要兼顧施工期間的設(shè)備更替、測試與調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的各種情況，保證在任何時刻、任何條件下，列車運行的安全性都得到了充分的保障。

1.2 過渡施工方案必須以實際情況為理論依據(jù)

設(shè)計過程中，需詳細評估現(xiàn)有信號系統(tǒng)的性能指標、技術(shù)條件及其與鐵路運營安全、效率之間的關(guān)系，制定出既能滿足即時需求又不失前瞻性的過渡施工方案?？紤]到鐵路信號系統(tǒng)是一個高度復(fù)雜且相互依賴的技術(shù)體系，任何一個環(huán)節(jié)的改動都可能對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性產(chǎn)生影響，因此，設(shè)計方案還必須包含對潛在風(fēng)險的評估以及相應(yīng)的風(fēng)險緩解措施。這就要求設(shè)計者不僅要具備深厚的專業(yè)技術(shù)知識，還要能夠準確把握鐵路行業(yè)的發(fā)展趨勢和技術(shù)革新的方向。

1.3 室內(nèi)配線導(dǎo)通

信號系統(tǒng)的布局和連接中，要實現(xiàn)各個部件之間的有效通信，以保證信號傳輸?shù)臏蚀_性和及時性。工程師需要仔細規(guī)劃信號線路的布置，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣泶_保配線系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，選擇合適的導(dǎo)線材料、連接器和絕緣材料，以及采用適當(dāng)?shù)慕拥卮胧﹣頊p少信號干擾和信號故障的情況發(fā)生。

1.4 空載實驗要以電源屏的測試為基礎(chǔ)

電源屏作為信號系統(tǒng)的核心組成部分，負責(zé)為信號設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，其性能和穩(wěn)定性對整個信號系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。在進行空載實驗時，通過對電源屏進行測試，可以評估其在無負載情況下的性能表現(xiàn)，包括輸出電壓的穩(wěn)定性、波動情況以及電源系統(tǒng)的響應(yīng)速度等。這些測試結(jié)果可以為后續(xù)信號設(shè)備的調(diào)試和運行提供重要參考，確保信號系統(tǒng)在正式投入使用前達到預(yù)期的性能要求。

2 過渡方案比選

該站擁有29 套聯(lián)鎖道岔和7 條軌道，包括一條主線。目前，使用的信號聯(lián)鎖系統(tǒng)是在2008 年為服務(wù)于當(dāng)?shù)鼗ぎa(chǎn)業(yè)園區(qū)的鐵路專線進行引進與改造時所安裝的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。列車運行的指揮系統(tǒng)采用的是列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）。與鄰近的鐵路線站點采取的是半自動閉塞方式，而軌道電路則是使用25Hz 相敏軌道電路，上面還加裝了ZWP-2000A 型的四線制電碼化設(shè)備。

2.1 設(shè)計方案

方案一：加入L1 型道岔及對現(xiàn)行聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的升級來進行改善，需拆除圖示內(nèi)現(xiàn)有的道岔，具體包括221/223、217/215、209/207、122、124、126 和219 號，需在內(nèi)部保持現(xiàn)有的軌道電路設(shè)置不變，如D201G、215-219DG 和223DG，并且將指定的道岔拆除后的位置進行標記。在L1 型道岔的曲線預(yù)警區(qū)域額外設(shè)置一臺DL1 型高柱信號器，對聯(lián)鎖表格進行更新，增設(shè)從第一區(qū)5 號道到第二區(qū)5 至23 號股道的啟動線路，從X5 到D210 的調(diào)度線路，以及從DL1 到華北石油專線的調(diào)度線路引入新的軌道電路L1DG，并將215DG 升級為L1DG1。

方案二：通過在不更改現(xiàn)有聯(lián)鎖軟件的情況下加入L1 型道岔，并利用外部L1 道岔的聯(lián)鎖條件來處理進路操作，拆除包括221、217、209、122、124、126、223、219 和215 在內(nèi)的所有現(xiàn)有道岔，隨后引入L1 型道岔，以原有的122 道岔的聯(lián)鎖條件作為替代，在室內(nèi)應(yīng)顯示221、223 的反位狀態(tài)，并將現(xiàn)有的軌道電路221DG 和209-217DG 搬移至L1 道岔前，以此來替換原有的215-219DG 和D210G 軌道電路，繼續(xù)使用現(xiàn)有的軌道電路122-124DG，并將其遷移到L1 道岔區(qū)域，設(shè)置送電部分在L1 道岔的開始處，而接電端則位于曲股處。將信號設(shè)備D203 和D102 前移至L1 型道岔位置，同時，將D112 信號機后移至L1 型道岔的后方軌道上，并升級為高柱式信號機。此外，126DG 軌道區(qū)段將調(diào)整為一個發(fā)出端和一個接收端，并遷移到華北石油專用線的軌道上。對于控制臺的設(shè)置，需要隱藏華北石油專用線的顯示，并在機車整備區(qū)的D112 信號機位置上標明“華北石油專用線”字樣，這樣做是為了讓現(xiàn)場實際的D112—D102—D203—241 道岔進路來替換控制臺上顯示的相應(yīng)進路。

方案三：啟用直達軌道并廢止旁線軌道，計劃分階段進行停用和改建，并最終投入使用。這一過程需要與場地內(nèi)各專業(yè)團隊進行緊密合作，依據(jù)現(xiàn)場實際情況，分步驟拆除站內(nèi)所有旁線的信號燈、道岔及軌道接線盒等配套設(shè)施；同時，逐漸移除主線上的道岔轉(zhuǎn)換裝置。在室內(nèi)展示道岔位置，并將復(fù)雜的軌道電路簡化為單一發(fā)出單一接收模式，同時保留主軌道電路和信號設(shè)備。著手進行新的上下行主線軌道施工。待主線相關(guān)軌道、道岔及軌道設(shè)備安裝完畢后，由工務(wù)和電務(wù)部門聯(lián)合完成該部分軌道的開通工作，啟用新的聯(lián)鎖系統(tǒng)并廢棄原有系統(tǒng)。在新的聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對尚未就位的道岔和軌道電路進行臨時適配，直到室內(nèi)外設(shè)施達到一致，再移除這些臨時的配線工作，最終實現(xiàn)全站的順利開通。

2.2 方案比選

2.2.1 運輸安全

方案一：考慮到車站場地以及接觸網(wǎng)等部門在使用重型機械的頻率較高，并且施工現(xiàn)場工作人員較多，在過渡期施工時，必須對車站內(nèi)所有正在使用的軌道設(shè)備進行全面保護。由于現(xiàn)場設(shè)備及線路繁多，保養(yǎng)和安全防護工作給相關(guān)人員帶來了較大的壓力，同時，也增加了安全風(fēng)險。

方案二：與第一種方案相似，而且由于室外的進路設(shè)置與室內(nèi)監(jiān)控顯示存在差異，需要對車站的值班人員進行專門的培訓(xùn)。

方案三：只有主線的兩條軌道需要采取保護措施。車站處理的是?？亢椭蓖ǖ牧熊?，操作過程較為簡化，確保了過渡期施工的安全性。以保障安全運輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，方案三被認為是最佳選擇。

2.2.2 經(jīng)濟效益

在第一種方案中，充分利用了現(xiàn)有軌道資源，確保了過渡期間的高效使用。然而，這需要設(shè)備管理部門在整個過渡施工期間投入大量人力和物力進行維護監(jiān)控；通過更新聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件，解決了室內(nèi)外顯示不同步的問題，但這同時帶來了額外的軟件升級費用，并可能導(dǎo)致工程時間延長。

在第二個方案中，與第一種方案相似，但降低了軟件維護修改所需的成本，并且縮減了施工時間，從經(jīng)濟角度看，這比第一種方案更具有成本效益。

第三種方案通過簡化過渡設(shè)計和施工流程，有效避免了不同施工團隊之間的場地重疊使用問題，從而提升了施工效率，減少了施工時間，并降低了過渡期間的成本。綜合分析，選擇成本較低且過渡操作簡便的第三方案，在實際開工情況下，證明了其安全性和可行性。

3 其他環(huán)節(jié)設(shè)計思路

3.1 道岔

當(dāng)鐵路的站點布局變動需加入新的道岔時，必須按照過渡計劃逐步實施，考慮到聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件已經(jīng)一次性完成更新，在這種情況下，對于尚未在戶外安裝但已包括在聯(lián)鎖系統(tǒng)中的道岔，需要進行初步的過渡設(shè)計。開始時，計劃中將逐漸停用側(cè)線上的道岔，同時在戶外拆除相應(yīng)的道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備及其配套的箱體，將電纜回收至定位箱。在室內(nèi)部分，電纜將拆解至配線板的相應(yīng)連接點處，并對道岔進行標記。在新的聯(lián)鎖系統(tǒng)啟用后，進一步拆除室內(nèi)的臨時電纜布線。

3.1.1 道岔表示過渡電路

對這一電路組合進行直接過渡處理，根據(jù)實際場地上道岔定位或反位的需求，直接向目標顯示繼電器供電，同時斷開啟動電路中的保險絲，以及斷開擠岔報警電路。無論是電動道岔還是電液道岔，其表示電路的基本原理是一致的，目標都是通過電路中其他繼電器的吸合或釋放來確保道岔的顯示繼電器狀態(tài)與外部設(shè)施相匹配。采用這種過渡方法，不僅原理簡單、操作易于掌握，此方法既適用于微機控制聯(lián)鎖系統(tǒng)的車站道岔過渡安排，也適合于6502 型電氣集中化控制系統(tǒng)的車站，在道岔的拆卸與重新安裝等過渡階段同樣有效。

3.1.2 擠岔報警電路過渡

對現(xiàn)有擠岔報警電路進行詳細評估，將報警系統(tǒng)分為信號采集、處理與輸出三大模塊，通過實時數(shù)據(jù)分析，自動調(diào)整報警閾值，確保報警系統(tǒng)在各種環(huán)境條件下都能準確響應(yīng)。采用雙向接口設(shè)計，新舊系統(tǒng)能夠無縫切換，避免施工過程中對鐵路運營的影響。同時，針對過渡期可能出現(xiàn)的特殊情況，制定詳細的應(yīng)急預(yù)案和操作流程，采取分階段實施策略，先在小范圍內(nèi)進行試點，收集運行數(shù)據(jù)，分析存在問題，經(jīng)過調(diào)整優(yōu)化后，再推廣到整個鐵路網(wǎng)絡(luò)。

3.2 軌道電路

在站場進行布局調(diào)整時，會導(dǎo)致部分軌道需被移除，對于一送多受的軌道電路，必須執(zhí)行過渡性設(shè)計方案，切斷與被拆軌道相對應(yīng)的室外GJR 連接，恢復(fù)電路的正常通行，讓剩余軌道電路能夠正常操作。

3.3 圖紙審查

設(shè)計團隊在嚴格遵循鐵路信號系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范和標準的基礎(chǔ)上，細致分析每一份圖紙，對信號布局、控制邏輯、電氣連線等關(guān)鍵參數(shù)進行綜合評估，達到發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計錯誤的問題，優(yōu)化信號系統(tǒng)的整體性能。設(shè)計人員需要向項目建設(shè)方清晰展現(xiàn)設(shè)計構(gòu)思，所有設(shè)計細節(jié)均符合鐵路運營的嚴格要求。

4 既有鐵路信號過渡工程設(shè)計要點

4.1 過渡工程模擬實驗

模擬實驗是通過使用軟件或物理模型來預(yù)測和驗證設(shè)計方案在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)和效果的關(guān)鍵步驟，工程師在真實環(huán)境投入前，對信號系統(tǒng)的功能、可靠性及安全性進行全面的測試和評估。模擬實驗的操作過程通常涵蓋了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準備、場景設(shè)定、系統(tǒng)配置到執(zhí)行測試、結(jié)果分析和優(yōu)化建議的全周期。需要收集和整理現(xiàn)有鐵路信號系統(tǒng)的詳細資料，包括道岔布局、信號邏輯、軌道電路配置等，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建精確的模型。根據(jù)過渡工程的特定需求和目標，設(shè)計具有代表性的測試場景，通過配置模擬軟件或設(shè)置物理模型，模擬現(xiàn)實中的信號系統(tǒng)運行環(huán)境，執(zhí)行測試腳本，觀察并記錄系統(tǒng)響應(yīng)和行為。測試過程中，特別關(guān)注系統(tǒng)的響應(yīng)時間、錯誤處理能力以及在極端情況下的穩(wěn)定性。測試后對收集的數(shù)據(jù)進行深入分析，提出相應(yīng)的改進措施，根據(jù)模擬實驗的結(jié)果調(diào)整設(shè)計方案，直至達到預(yù)定的性能指標和安全標準。

4.2 現(xiàn)場開通

在信號開通時，設(shè)計人員需緊密監(jiān)視現(xiàn)場操作，一旦遇到技術(shù)難題，設(shè)計人員將迅速提出解決策略和建議，并通過技術(shù)通知書形式，待各相關(guān)方面審核簽字后，指導(dǎo)施工隊伍執(zhí)行，確保問題能夠在最短時間內(nèi)得到解決。

5 結(jié)語

總而言之，要想讓鐵路站場在信號過渡時能夠正常運行，就要在施工前做好設(shè)計方案的比選及分析工作，并結(jié)合設(shè)計方案進行模擬實驗，有效聯(lián)通室內(nèi)外電路并對電源屏的穩(wěn)定性進行測試，將施工安排明確交底給全體成員及技術(shù)人員，進一步增強項目管理的透明度和效率，這樣才能有效開展實際的信號過渡施工。