客运专线衔接站信号机设置方案研究

客运专线衔接站信号机设置方案研究

1衔接站地面信号机设置问题关于连接站点的配置和显示，行业一直存在较大争议。主要是基于客运专线区间地面不设通过信号机,改设区间信号点指示牌,车站地面信号机也较车站传统信号机简化,其显示方式也发生了重大变化,例如平时信号机处于灭灯状态,动车组以车载信号作为凭证,只有当CTCS-2/3车载设备故障的情况下,由人工开启地面信号机指示列车行驶,出站信号机开放条件为整个区间必须空闲。这与传统的地面信号机显示常态着灯的规定不一致。如果单纯是客运专线的车站,其地面信号机设置较为简单,但是随着客运专线成网建设,工程设计中经常遇到客运专线与时速200km及以下的客货共线铁路接轨,接轨后信号机布置及显示就变得复杂起来,之所以复杂是因为在衔接站可能有2种不同显示制式的信号机共存。衔接站地面信号机设置必须解决以下2个问题:第一,同一架信号机信号显示含义必须一致;第二,必须保证人为误操作或漏操作的情况下信号显示导向安全。鉴于客运专线衔接站信号机设置复杂性,铁道部运输局于2010年9月颁布了《客运专线衔接站信号机设置主要技术原则V1.0》(运基信号650号,以下简称650号文)规定了各种衔接站地面信号机设置原则和常态状态(即点灯还是灭灯)。该规定在一定程度上统一了设计标准,但是存在一定的缺陷,本文针对650号文提出改进建议,供设计参考。为便于表述,本文以下所提“动车组列车”是指装有CTCS-2/3车载设备且设备工作正常的动车组,“非动车组”是指没有装备CTCS-2/3车载设备的列车或CTCS-2/3车载设备处于隔离模式运行的动车组。2信号机种类型式650号文给出了6种型式的客运专线衔接站信号机布置及显示规定,简单介绍如下。第1种型式,见图1。衔接站主要接发车方向为区间不设置通过信号机的股道(车场)地面信号机常态灭灯,机构采用客运专线标准;主要接发车方向为区间设置通过信号机的股道(车场)地面信号机常态点灯,机构采用客货共线铁路标准。第2种型式,见图2。客货共线车站(A站)设为衔接站,B站为客运专线车站。第3种型式,见图3。客运专线车站作为衔接站,与第一种型式有些类似,其中客运专线正线进、出站信号机采用客运专线标准,常态灭灯;其余信号机采用客货共线铁路标准,常态点灯。第4种型式,见图4。衔接站为客货共线铁路中间站,又是区间不设通过信号机的端站。各进站和出站信号机均采用客货共线铁路标准,常态点灯。第5种型式,见图5。乙线路所设为衔接站,防护信号机常态点灯;甲线路所各防护信号机常态灭灯;联络线设信号标志牌。第6种型式,见图6。动车段与区间不设通过信号机的客运专线车站衔接。如果动车段内设有自轮运转车辆的维修基地,且进出车站共用动车走行线,则走行线需设有双向通过信号机,否则可只设信号标志牌。本图所示为前者。动车段信号机常态点灯,其中出站信号机采用“红、黄、白”机构。衔接站(客运专线车站)进站信号机常态点灯,出站信号机采用客专标准常态灭灯。开行非动车组列车时,对应接车进路终端的出站信号机点灯。3650号文本的分析(1)该连接站有很多类型，不利于搜索和应用衔接站设置地点没有规律,对衔接站设在客运专线车站还是设在客货共线车站没有明确要求。(2)设备检查情况例如:2.11条,对常态点灯的出站信号机向区间不设通过信号机的线路办理发车规定存在安全漏洞。以图4为例,出站信号机X3向SN口办理发车进路时,对于动车组列车,出站信号机保持点灯状态;对于非动车组列车,经值班员/调度员检查站间空闲后办理发车进路,凭出站信号机开放显示进入区间。该规定靠值班员/调度员检查区间空闲而不靠设备检查有安全漏洞,万一值班人员疏忽就有可能发生非动车组追踪运行到有车的区间,而该区间又没有信号机防护,可能造成尾追事故。另外出站信号机显示含义不清晰,既然是大区间运行方式,只要满足制动距离就应该显示绿灯而不应含有其他显示。该问题在图1、图2、图3及图5也都存在。2.9.2条,对于非动车组列车由常态点灯的进站信号机向出站信号机常态灭灯的股道接车作业时,规定经“点灯”操作点亮对应接车进路终端出站信号机红灯后,办理接车进路,目的是给非动车组列车提供一个阻挡信号。这个规定只要求去做,没有要求去检查是否做了,一旦发生漏操作现象,将可能产生所接列车冒进出站信号机的危险,所以此规定不够严密,据了解不同设备供应商做法不一致。图1、图3及图6存在。2.8.2条,对于非动车组列车由常态灭灯的进站信号机办理接车进路时,只规定了经“点灯”操作后点亮进站信号机红灯,再办理接车进路。但是没有规定是否需要点亮对应接车进路终端出站信号机红灯,也没有规定进站信号开放允许信号是否检查对应出站信号机灯丝完好。从安全考虑,此处还应补充上述内容。图1、图2、图3存在。(3)双机构的变式双机构新配本对于已建成的客运专线车站,如果按照650号文规定作为衔接站,部分常态灭灯的出站信号机需要改造为常态点灯的出站信号机,其机构也由单机构改为双机构,并加装区分运行方向的进路表示器,部分股道线间距不一定能够满足加装带进路表示器的双机构信号机建筑限界要求,例如双机构5灯位信号机加发车进路表示器正线股道线间距至少为5219mm,大于高速铁路规范规定的5000mm的正线线间距要求。由于客运专线车站大部分采用无砟轨道,如果前期工程预留不足,则新增的电缆过轨较为困难或根本不具备过轨条件,现场施工难度大。4提高连接站点的可靠性配置意见(1)信号机设置类型的选取及标准化原则针对上述存在的问题,提出以下研究原则。①以客运专线车站作为衔接站进行研究的原则。②通用化原则:尽量减少衔接站信号机设置类型,便于设计、施工、运营人员理解掌握,减少差错。③标准化原则:同一车站尽量采用单一的客运专线或客货共线信号机设置标准,避免混用带来的信号显示含义不清。④少改动原则:客货共线线路引入客运专线车站时,避免引起既有出站信号机机构类型的变化,降低电缆穿越无砟轨道施工难度。(2)基本连接站点的研究内容客运专线车站的互联互通研究从一个基本的衔接站图形开始。常见的衔接站图形如图7所示。车站A是仅运行动车组列车的客运专线上(为便于表述,简称L1线)的一个衔接站,车站B是L2线路上的车站,AB站间设联络线L3,联络线只运行动车组。如果L2线是客运专线,则衔接站A完全按照客运专线标准设置进出站信号机,本文忽略该部分研究内容,重点研究L2线为客货共线或有非动车组运行的客运专线。L1线的特征是区间没有设置地面通过信号机,车站A信号机按照客运专线铁路标准设置和显示,信号机常态灭灯。L2线的特征是区间设置了地面通过信号机,车站B信号机按照客货共线铁路标准设置和显示。L3线是否需要设置地面信号机以及如何设置需要研究。信号机点灯方案方案一:车站所有出站信号机采用客运专线标准机构且常态灭灯,动车组运行时出站信号机不需开灯,只有开行非动车组列车时通过“点灯”操作点亮出站信号机。该方案可适应联络线(L3线)安装地面信号机和安装信号标志牌2种情形。一是当联络线区间采用标志牌时,出站信号机向2个方面线路发车点绿灯含义一致,都是站间运行,考虑到列车发车凭出站信号机点灯作为凭证的使用概率很小,为统一标准和简化设置,可不设置进路表示器区分运行方向。二是当联络线区间设置地面信号机时,出站信号机需要加装发车进路表示器,以区分不同运行方向的信号显示含义,这与自动闭塞区段反方向发车采用一个进路表示器类似。出站信号机平时灭灯,非动车组开往区间时通过“点灯”操作点亮出站信号机,通过方向继电器条件区分信号机点灯检查内容,如果是开往客运专线方向,按站间闭塞行车,信号机点绿灯的条件是检查站间空闲;如果是开往联络线方向,按自动闭塞行车,信号机点绿灯的条件是检查3个闭塞分区空闲和进路表示器点亮。如此,信号显示含义清晰,作业规定明确。如果没有打开信号机,非动车组列车没有行车凭证,不能出站,对行车而言是安全的,由于非动车组数量不多,因此对运输效率的影响也有限。如果非动车组数量较多,建议站场设计布局进行修改,不宜采用这种混用车场结构,而是采用分场设计。方案二:车站所有出站信号机采用客货共线铁路标准机构且常态着灯。参照自动闭塞反向发车进路表示器设置标准,出站信号机需要加发车进路表示器,以区分列车是发往无信号机区间还是发往有信号机的区间。发往有信号机的区间时,进路表示器点亮,出站信号机开放须检查进路表示器处于点灯状态,出站信号机根据四显示自动闭塞标准进行显示。发往无信号机的区间(即客运专线)时,进路表示器灭灯,经设备检查整个区间空闲后出站信号机点一个绿灯。该方案宜进站信号机一并采用常态着灯方案。该方案可行,且较方案一操作简单,缺点是本末倒置,让有为数不多动车组运行的联络线接入客运专线车站后改变了主要线路的信号显示一致性,使得客运专线信号标准混乱和不统一。该方案还存在地面信号机因故灭灯后与车载信号不一致的情况,这也是客运专线车站信号机采用常态灭灯的主要原因。方案三:部分股道出站信号机采用客货共线铁路标准机构且常态着灯,另一部分出站信号机采用客运专线标准机构且常态灭灯。同样出站信号机需要加装发车进路表示器。该方案同样存在方案二的问题。另外,无论是系统设计、工程设计还是运营管理,该方案较以上2个方案都更为复杂,因此不宜采用。方案二和方案三用于既有运营线路改造时,变动较大,需要更换信号机机构,增加信号机点灯电缆。受限界和无砟轨道条件影响,信号机安装及电缆穿越站内股道等施工难度增大。经以上分析,推荐采用方案一,即车站所有出站信号机采用客运专线标准机构且常态灭灯。方案二:通过信号机显示以下方案基于L3线设置区间通过信号机的情形进行研究,如果L3线区间设置信号标志牌,则对应衔接站进站信号机常态应为灭灯。方案一:L1线进站信号机常态灭灯,L3线进站信号机常态着灯。对于动车组接车而言,进站信号机常态灭灯与着灯没有使用上的区别,也没有因此降低使用安全性。对非动车组接车,为提高L3线(进站信号机常态着灯)接车的安全性,按650号文规定应先经“点灯”操作,在点亮对应接车进路终端出站信号机红灯后,再办理接车进路。如此,一部分接车(L1线)不要操作“点灯”出站,另一部分接车(L3线)又要进行操作,如果忘记“点灯”操作,则非动车组接车进路末端缺少阻挡信号,接车安全度将降低。为解决上述问题,可在进站信号机显示允许信号时附加检查出站信号机已经变为“点灯”的条件,只有检查到“点灯”条件才能开放允许信号。进站信号外方轨道电路区段低频码与进站信号机显示相关联。方案二:L1线及L3线进站信号机常态均灭灯。如果L3线进站信号机采用常态灭灯,则对动车组列车没有区别,那么可以与方案一进行比较,分析非动车组接车安全性状况是好转还是变差。当L3线没有办理接车进路时,进站灭灯或经“点灯”操作显示红灯,其前方第一架通过信号机显示黄灯并发黄码,与普速铁路设计原理一致,此情形安全。L3线办理非动车组接车进路时,先经“点灯”操作点亮进站信号机显示红灯,办理接车进路时再自动点亮对应接车进路终端出站信号机红灯,进站信号机根据接车进路情况显示黄、双黄、黄闪黄等允许信号,L3线接近区段发相应机车信号码,进站信号机前方预告信号机显示及机车信号码序按规定升级,此情形是安全的。L3线办理非动车组接车进路时,如忘记“点灯”操作点亮进站信号机显示红灯,出站信号机也未能打开红灯,但是没有条件阻止接车进路的办理。如此,虽然进站信号机处于灭灯状态,但接近区段能发黄、双黄、黄闪黄等码,进站信号机前方第一架通过信号机显示及机车信号码序可按规定升级,非动车组由区间凭地面信号显示逐步驶近车站,当进入进站外方第一个区段时突然发现进站信号机失去显示,司机会变得紧张,如果机车信号正常还会让司机产生错觉,会更加不安。当然,接车进路已锁闭并有接近锁闭保护,即使列车冒进进站信号机列车运行安全也有一定保障。该方案可能出现进站和出站两架信号机都打不开的情形,加重了司机紧张程度。如果要解决上述问题,可以在进站信号机外方第一架通过信号机的点灯电路条件中串入进站“点灯”操作按钮继电器接点条件,如果没有进行进站“点灯”操作,该通过信号机只能显示黄灯,只有进行了进站“点灯”操作,该通过信号机显示才与进站信号机显示有关联。其他通过信号机按规定顺序升级。该措施只针对地面信号机显示进行特殊处理,机车信号按规定码序设计。该措施解决了非动车组接车时忘记“点灯”操作情况下的车地显示一致性,但对非动车组运输效率产生一些影响。通过以上2个方案的比较,笔者认为方案一简单明了,经过一定的技术手段可以达到很高的安全性。建议采用方案一,即L3线进站信号机常态着灯。地面信号机的布置联络线的型式较多,大致分为端头型、中间型、穿越型等3类。无论采用何种型式的联络线,从信号技术上均可归纳为联络线区间设置地面通过信号机和设置信号标志牌2种型式。当联络线上只运行动车组列车时,按照标志牌设置,反之需要设置地面信号机(例如动车段联络线)。此外出于某种需要,例如为保证CTCS-0/2级间转换不成功继续行车的需要,在仅开行动车组的联络线通往衔接站方向的单向线路上也需要额外布置通过信号机。见图8。或者装配CTCS-2系统的L2线通过线路所接入客运专线时,为防止非动车组凭开放的地面信号机(S)进入有车的区间发生尾追事故,以及为解决线路所通过信号机引导显示的一致性问题,同样需要在联络线通往衔接站方向的单向线路上额外布置通过信号机。见图9。图8和图9情形下衔接站出站信号机采用客专标准机构,不需加进路表示器,但是联络线进站信号机宜按常态着灯处置。(3)联络线下通过信号机设置方案通过对以上基本接轨站信号机布置及显示的研究,可以将运基信号650号文罗列的6种衔接站信号机设置方案进行归一化或归类处理。①第二至第六5种衔接站型式的改进与归类第二至第六等5种衔接站型式完全可以按照上述基本衔接站信号机设置方案进行归类,即以客运专线信号机标准为基础设置衔接站进出站信号机:如果在联络线区间离开衔接站方向的线路设置了通过信号机,则衔接站出站信号机还要增加该方向的发车进路表示器;如果联络线进入客运专线方向的线路上设置了通过信号机,则衔接站联络线方面的进站信号机常态宜着灯,该线路上未设置通过信号机时进站应按常态灭灯设计。根据上述设置方案,针对650号文列举的5种型式逐一提出修改建议如下。第二、第四和第五种型式:应将衔接站统一定为客运专线车站(或线路所),衔接站出站信号机机构维持客运专线标准,并对通向客运专线车站(或线路所)的