梁戰(zhàn)鵬

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

1 高速鐵路動車走行線設計概況

高速鐵路動車運用所承擔著高速動車組的折返、日常整備作業(yè)，一般還要負責相應配屬動車組的一、二級修程作業(yè)及臨修作業(yè)，是高速鐵路運輸系統(tǒng)非常重要的組成部分。動車走行線是溝通動車運用所與高速鐵路正線的動脈，是動車組進、出動車運用所的必經(jīng)之路。

為減少動車組的空走距離，提高動車組的運用效率，動車走行線應盡可能短，但受地形、地物等條件限制，長度一般從幾百米到幾千米不等。動車走行線設計速度一般不大于120 km/h。高速鐵路的運營模式一般為白天正常運營、夜間停運檢修，出入動車運用所的動車組具有早、晚密集到發(fā)的特點，對動車走行線的通過能力要求較高，因此動車走行線一般按照滿足雙方向運行的要求設計。

2 動車走行線信號系統(tǒng)設計現(xiàn)狀

根據(jù)動車走行線不同長度，信號系統(tǒng)按照不同的標準設計。動車走行線長度較短時，采用列車方式辦理與采用調車方式辦理通過能力差別不大，但按調車方式設計時使用更加靈活。因此走行線長度較短時一般按照調車方式設計[1]；動車走行線長度較長時，一般按照列車方式設計。動車走行線按照列車方式設計時，動車運用所常按照CTCS-2級標準設置列控系統(tǒng)地面設備，在動車走行線設置級間切換點，實現(xiàn)CTCS-2/CTCS-3列控系統(tǒng)的級間切換[2]。通常按照四顯示自動閉塞設置通過信號機，按照常態(tài)亮燈設計[3-4]。

以東北地區(qū)某高速鐵路動車走行線為例，研究分析最常見的按照列車方式設計的動車走行線通過信號機設置方案及相關問題。

3 設計方案及相關問題分析

舉例動車運用所動車組走行線(簡稱動車走行線)一端與高速正線車站A接軌，另一端與動車運用所B接軌。動車走行線及相關車站設置如圖1所示。

圖1 動車走行線及相關車站設置示意

動車走行線長度約1.7 km，根據(jù)線路條件，列車最高運行速度按50 km/h設計，通過信號機按以下原則設置：滿足CTCS-2列控要求，同時滿足四顯示自動閉塞標準；滿足列車安全制動要求；閉塞分區(qū)最小長度滿足1列動車組停放并留有一定的安全余地。

3.1 動車走行線通過信號機設置方案

根據(jù)以上原則，動車走行線通過信號機設置示意見圖2(以下行線為例)。按照雙方向四顯示自動閉塞設置通過信號機[5]，采用綠、紅、黃三燈位機構[6]，常態(tài)亮燈[3-4]。

圖2 通過信號機設置示意

3.2 通過信號機設置方案分析

閉塞分區(qū)設置如圖3所示，下行、上行方向閉塞分區(qū)長度見表1。

圖3 閉塞分區(qū)設置示意

下行方向上行方向閉塞分區(qū)名稱A1GA2GA3G閉塞分區(qū)長度/m807710835閉塞分區(qū)名稱B1GB2GB3G閉塞分區(qū)長度/m624630875

從表1可以看出，下行方向和上行方向均存在閉塞分區(qū)長度小于800 m的區(qū)段。

《鐵路技術管理規(guī)程》(第10版)(以下簡稱“《技規(guī)》”)第69條規(guī)定：“特殊地段因條件限制，同方向相鄰兩架指示列車運行的信號機間距離小于制動距離時按下列方式辦理 :…當兩架信號機間的距離在400 m及以上，但小于800 m時，后架信號機在關閉狀態(tài)時，則前架信號機不準開放…”[7]。

此條規(guī)定的前提是同方向相鄰兩架指示列車運行的信號機間距離小于制動距離?！都家?guī)》第23條中《列車緊急制動距離限值表》[7]中規(guī)定的各種類型列車的緊急制動距離限值均不小于800 m。

有專家認為， 在任何情況下，同方向相鄰兩架指示列車運行的信號機間距離均不得小于800 m，否則要進行紅燈重復。

根據(jù)以上觀點，通過信號機TA3不開放時，通過信號機TA2不得開放，顯示紅燈；通過信號機TB3不開放時，通過信號機TB2不得開放，動車運用所B的出發(fā)信號機S1不得開放，顯示紅燈。如圖4所示。

圖4 信號顯示關聯(lián)示意

經(jīng)過分析可以看出，上行方向列車不出清區(qū)間軌道電路，動車運用所B無法辦理發(fā)車進路，后續(xù)列車不能發(fā)車，即區(qū)間只能有1列動車組，無法實現(xiàn)區(qū)間追蹤運行。這在很大程度上制約了動車走行線的通過能力。同樣下行方向的通過能力也將受到一定的影響。若在此方案基礎上減少通過信號機數(shù)量，使閉塞分區(qū)長度變大，可以避免紅燈重復，但由于動車走行線上的速度較低，閉塞分區(qū)長度過長同樣不利于動車走行線通過能力的發(fā)揮。

然而，《技規(guī)》第86條規(guī)定：“在列車運行速度超過120 km/h的雙線區(qū)段，應采用速差式自動閉塞，列車緊急制動距離由兩個及以上閉塞分區(qū)長度保證?！盵7]這是因為速度超過120 km/h的區(qū)段，其緊急制動距離大于800 m，導致以緊急制動距離800 m為基礎所劃分的閉塞分區(qū)，一個閉塞分區(qū)的長度滿足不了緊急制動距離的要求，應由兩個及以上閉塞分區(qū)長度保證[1，8]。

也就是說，采用速差式自動閉塞的區(qū)段，要求一個閉塞分區(qū)的長度滿足列車在本閉塞分區(qū)內，由閉塞分區(qū)入口規(guī)定速度可靠降至下一閉塞分區(qū)入口速度即可[1，7]，而緊急制動距離由若干個這樣的閉塞分區(qū)長度相加來保證。如圖5所示。

注：“V規(guī)”為規(guī)定的最高允許速度，“V黃”為黃燈限速。圖5 四顯示自動閉塞通過信號機信號顯示速度含義示意

由圖5可以看出，四顯示自動閉塞L顯示的含義為列車可以按照規(guī)定的最高允許速度運行至下一閉塞分區(qū)入口，LU顯示的含義為列車可以按照規(guī)定的最高允許速度進入閉塞分區(qū)，并在下一個閉塞分區(qū)入口處降速至黃燈限速[9]，U顯示和H顯示的速度含義以此類推。

四顯示自動閉塞劃分速度等級，用兩個及以上閉塞分區(qū)長度滿足緊急制動距離的要求，這樣每一個閉塞分區(qū)的長度就可以縮短，從而壓縮列車運行間隔，在能夠保證列車運行安全的前提下，兼顧了運輸效率。

《技規(guī)》第69條規(guī)定的當兩架信號機間的距離在400 m及以上，但小于800 m時，后架信號機在關閉狀態(tài)時，則前架信號機不準開放，這是在緊急制動距離由一個閉塞分區(qū)保證時的規(guī)定，采用速差式自動閉塞時應執(zhí)行《技規(guī)》第69條“2、在列車運行速度超過120 km/h的區(qū)段，兩架有聯(lián)系的信號機間的距離小于規(guī)定速度級差的制動距離時，應采取必要的降級或重復顯示措施[2]”的規(guī)定，即采用速差式自動閉塞的區(qū)段，只要閉塞分區(qū)長度大于規(guī)定速度級差的制動距離，就不需要采取降級或重復顯示措施。

舉例走行線設計速度為50 km/h，也采用速差式的四顯示自動閉塞設計，所以不能簡單套用《技規(guī)》第69條的規(guī)定。由于舉例動車走行線采用四顯示自動閉塞方式，只要每個閉塞分區(qū)長度能保證規(guī)定的速度級差的制動距離即可，而列車制動距離由兩個及以上閉塞分區(qū)長度保證。經(jīng)過計算，舉例動車走行線兩個閉塞分區(qū)長度之和大于50 km/h初速度的制動距離要求。

根據(jù)以上分析，舉例動車走行線下行的X3、TA2、TA3信號機以及上行的S2、TB2、TB3信號機均可按照正常的四顯示自動閉塞顯示關系，按照追蹤序列顯示，不需要采取紅燈重復措施即可保證列車運行安全。

綜合以上論述，采用四顯示自動閉塞的動車走行線，即使同方向相鄰的兩架通過信號機間的距離小于800 m，也不能一概而論全部進行紅燈重復。應根據(jù)不同動車走行線的具體情況，結合實際設計速度進行檢算，只要閉塞分區(qū)長度能夠滿足規(guī)定的速度級差的制動距離要求，而無論是否大于800 m，都不需要采取重復顯示或降級顯示的措施，同樣能夠保證列車運行安全。

4 提高動車走行線通過能力的一點建議

《技規(guī)》第69條規(guī)定的特殊情況下的信號關聯(lián)顯示關系均基于最小緊急制動距離800 m的基礎上規(guī)定。列車緊急制動距離S是指自司機開始施行制動到列車完全停穩(wěn)所走行的距離，它等于制動空走距離Sk與制動有效距離Se之和，即

S=Sk+Se

基于以上計算原理，《技規(guī)》規(guī)定120 km/h的旅客列車緊急制動距離為800 m。但對于速度120 km/h以下的緊急制動距離沒有明確規(guī)定。針對舉例動車走行線實際情況，經(jīng)分析計算，以CRH2動車組為例，在20‰的下坡地段，初速度為50 km/h時，有效制動距離為104 m，空走時間按1.5s計算時空走距離為21 m，其總制動距離為125 m，每一個閉塞分區(qū)均可滿足緊急制動距離的需求。

根據(jù)以上分析可以看出，一般的動車走行線運行速度較低，并且在動車走行線上運行的動車組或維修檢修車輛的制動性能均優(yōu)于普速鐵路的大編組客、貨運列車，其實際緊急制動距離遠小于800 m。最小緊急制動距離800 m的規(guī)定在一定程度上制約了動車走行線運輸效率的發(fā)揮，要進一步提高動車走行線的通過能力，需要根據(jù)動車走行線的具體情況，進一步探討適當減小《技規(guī)》規(guī)定的800 m制動距離規(guī)定限值的可能性。另外，對于規(guī)定速度小于120 km/h的四顯示自動閉塞區(qū)段，需進一步研究其速度分級及對應的信號顯示速度意義[10]，以更好地發(fā)揮四顯示自動閉塞設備的作用，進一步提高走行線線路通過能力。

5 結語

動車走行線是動車組在高速鐵路運行上、下線的必經(jīng)之路。由于高速鐵路的運營特點，確保動車走行線在早、晚高峰期動車組密集到發(fā)時的通過能力，對于保證高速鐵路的正常運輸秩序意義重大。隨著高速鐵路列車對數(shù)的不斷增加，進一步提高動車走行線的通過能力逐漸成為了現(xiàn)實的需要。從工程應用和對規(guī)范的分析、理解方面，對于提高動車走行線的通過能力的技術措施進行了探討，對進一步提高動車走行線通過能力提出了新思路。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵運2008[142]號 鐵路信號維護規(guī)則[S].北京：中國鐵道出版社，2008．

[2] 中華人民共和國鐵道部.鐵科技[2009]212號 鐵路客運專線技術管理辦法(試行)(300～350 km/h部分) [S].北京：中國鐵道出版社，2009．

[3] 中華人民共和國鐵道部運輸局.運基信號[2010]650號 關于印發(fā)《客運專線銜接站信號機設置主要技術原則V1.0》的通知 [S].北京:中華人民共和國鐵道部運輸局，2010．

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10020—2009 高速鐵路設計規(guī)范(試行)[S].北京 中國鐵道出版社，2009．

[5] 中國鐵路通信信號總公司研究設計院.TB/T1567—1990 鐵路自動閉塞技術條件[S].北京：中國鐵道出版社，1990．

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB10007—2006 鐵路信號設計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006.

[7] 中華人民共和國鐵道部.鐵道部令第29號 鐵路技術管理規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2007．

[8] 《技規(guī)》條文編寫組.《鐵路技術管理規(guī)程》條文說明[S].北京：中國鐵道出版社，2007．

[9] 中國鐵路通信信號總公司研究設計院.TB/T3060—2002 機車信號信息定義及分配[S] .北京：中華人民共和國鐵道部，2002.

[10] 傅世善.鐵路信號顯示[M].北京：中國鐵道出版社，2001.