王友珍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

1 概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路網(wǎng)的不斷發(fā)展與完善，客運(yùn)專(zhuān)線、客貨共線鐵路等不同類(lèi)型線路間的跨線列車(chē)作業(yè)逐漸增多，運(yùn)輸組織模式更加靈活多樣。相應(yīng)出現(xiàn)了不同運(yùn)輸需求、不同用途的多種類(lèi)型線路所分歧道岔，與之配套的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的線路所分歧道岔控制方案值得研究。以西寧鐵路樞紐為背景，在分析樞紐運(yùn)輸組織需求、跨線作業(yè)方式、車(chē)流方向及分歧道岔位置等因素的基礎(chǔ)上，從方案的合理性、技術(shù)的安全性出發(fā)，研究提出客貨共線鐵路與客運(yùn)專(zhuān)線或普速鐵路間不同類(lèi)型聯(lián)絡(luò)線上線路所分歧道岔控制方式。

2 西寧樞紐新建線路所設(shè)置

2.1 線路所布局

如圖1所示，新建西寧至成都鐵路自蘭新客專(zhuān)海東西站東端咽喉引出，跨越蘭新客專(zhuān)向南折至沈家村站；海東西站西咽喉向北引出蘭新客專(zhuān)聯(lián)絡(luò)線至新建曹家堡機(jī)場(chǎng)站；同時(shí)海東西站東段引出客車(chē)聯(lián)絡(luò)線至曹家堡機(jī)場(chǎng)站；海東西與曹家堡站之間設(shè)單線貨車(chē)聯(lián)絡(luò)線，在蘭青線和西寧至成都線上分別設(shè)線路所1處[1]。

西寧至成都鐵路是設(shè)計(jì)速度200 km/h(預(yù)留250 km/h，CTCS-2模式運(yùn)營(yíng))的客貨共線鐵路，以客運(yùn)為主，有部分輕貨；蘭新高鐵為設(shè)計(jì)速度250 km/h(預(yù)留350 km/h，CTCS-2模式運(yùn)營(yíng))的客運(yùn)專(zhuān)線；蘭青線為普速鐵路，設(shè)計(jì)速度160 km/h。距曹家堡站4.5 km的位置設(shè)貨車(chē)聯(lián)絡(luò)線分歧道岔1/3號(hào)，形成曹家堡線路所；距海東西站4.8 km處設(shè)分歧道岔2/4號(hào)，形成了海東西線路所。

圖1 西寧至成都客貨共線、蘭新客運(yùn)專(zhuān)線、蘭青線聯(lián)絡(luò)線示意

2.2 列控系統(tǒng)設(shè)置

海東西、曹家堡線路所分歧道岔是疏解客貨共線上的客車(chē)和貨車(chē)的道岔，下面分析列控中心及級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)置。

新建西寧至成都鐵路客車(chē)終點(diǎn)站為西寧站高速場(chǎng)，海東西車(chē)站為既有蘭新客專(zhuān)上的車(chē)站，西寧站高速場(chǎng)與海東西之間為CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。西寧至成都鐵路新設(shè)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)經(jīng)海東西線路所連通至海東西站。既有曹家堡站為地區(qū)貨運(yùn)站，是西寧至成都鐵路貨運(yùn)終點(diǎn)站，為CTCS-0級(jí)車(chē)站，沒(méi)有列控中心[1-4]。本次新建西寧至成都線動(dòng)車(chē)組列車(chē)通過(guò)海東西線路所直達(dá)海東西站，動(dòng)車(chē)組不下線至曹家堡站；貨車(chē)經(jīng)聯(lián)絡(luò)線至曹家堡車(chē)站。按鄰近車(chē)站集中控制或區(qū)域聯(lián)鎖控制2/4號(hào)分歧道岔，需在2/4號(hào)處設(shè)置遠(yuǎn)程LEU，通過(guò)專(zhuān)用冗余光纖通道由車(chē)站列控中心集中控制；按獨(dú)立線路所的方式控制分歧道岔，海東西線路所至曹家堡線路所區(qū)間沒(méi)有動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)行，不涉及CTCS-2/CTCS-0級(jí)列控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換[2]，僅在海東西線路所設(shè)計(jì)列控中心和應(yīng)答器，曹家堡車(chē)站及線路所不設(shè)列控中心。

3 線路所分歧道岔控制方式

對(duì)于不同線路疏解線道岔，運(yùn)輸組織方式不同、車(chē)流方向及各條線路的側(cè)重點(diǎn)不同，線路所分歧道岔控制方式各不相同?，F(xiàn)以西寧樞紐內(nèi)海東西線路所、曹家堡線路所為例，探討常見(jiàn)的幾種線路所分歧道岔控制方式。

3.1 方式一：鄰近車(chē)站控制

將線路所道岔作為相鄰車(chē)站遠(yuǎn)端道岔，納入車(chē)站集中控制。當(dāng)線路所與最近的車(chē)站距離滿(mǎn)足信號(hào)設(shè)備控制要求時(shí)，把線路所和最近的車(chē)站聯(lián)鎖作為一個(gè)整體，采用一套聯(lián)鎖設(shè)備控制，統(tǒng)一納入車(chē)站信號(hào)樓內(nèi)控制。曹家堡線路所距離曹家堡車(chē)站4.5 km，1號(hào)、3號(hào)道岔為60 kg/m、18號(hào)道岔，轉(zhuǎn)轍設(shè)備按照5臺(tái)S700K型交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)置，線路所道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電纜實(shí)際距離約為4.8 km。按照S700K型交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的單芯最大有效控制距離2.3 km計(jì)算，室內(nèi)控制至轉(zhuǎn)轍機(jī)的每線控制電纜芯線需3芯并聯(lián)，這樣每臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電纜芯線數(shù)為15芯，1/3號(hào)道岔共10臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電纜芯線數(shù)達(dá)到150芯[5-8]。同理，海東西線路所距離沈家村站為4.8 km，2/4號(hào)道岔需要150芯控制電纜；且海東西線路所為西寧至成都客貨共線鐵路區(qū)段內(nèi)分歧道岔，按照CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，室外設(shè)有源應(yīng)答器，且應(yīng)答器電纜長(zhǎng)度超過(guò)2.5 km，按照應(yīng)答器技術(shù)條件，需設(shè)置1套室外LEU[2-4]，采用光纜直連擴(kuò)展口連接室內(nèi)列控中心。遠(yuǎn)程LEU通信控制接口如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)程LEU通信控制接口

3.2 方式二：區(qū)域聯(lián)鎖控制

區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯處理功能集中在中心站完成，線路所僅設(shè)置遠(yuǎn)程智能電子終端和執(zhí)行單元[9]。區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心設(shè)備包括聯(lián)鎖主機(jī)、電子終端和安全信息傳輸局域網(wǎng)，如圖3所示。曹家堡線路所、海東西線路所采用區(qū)域聯(lián)鎖方式，分別由就近的曹家堡車(chē)站、海東西車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖集中控制，車(chē)站與線路所之間安全信息傳輸通道采用獨(dú)立光纖并形成閉合回路。在主控車(chē)站設(shè)區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖主機(jī)設(shè)備，負(fù)責(zé)完成車(chē)站及線路所的信號(hào)聯(lián)鎖邏輯功能，聯(lián)鎖指令和采驅(qū)信息通過(guò)獨(dú)立光纖通道傳輸至線路所，線路所接收和執(zhí)行聯(lián)鎖主機(jī)的命令，通過(guò)采集驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元及繼電電路，控制相應(yīng)的道岔及信號(hào)機(jī)，并將狀態(tài)信息返回給車(chē)站區(qū)域聯(lián)鎖主機(jī)[9-10]。盡管線路所采用由相鄰車(chē)站控制集中方式，但車(chē)站與線路所之間行車(chē)作業(yè)仍按閉塞方式辦理，車(chē)站、線路所的進(jìn)路排列仍維持各自單獨(dú)辦理的方式。

圖3 區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)構(gòu)成示意

3.3 方式三：獨(dú)立聯(lián)鎖控制

線路所及車(chē)站分別采用獨(dú)立計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制方式，曹家堡線路所按照蘭青線普速鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，海東西線路所按照西寧至成都客貨共線鐵路CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。

當(dāng)調(diào)度集中設(shè)備故障、發(fā)生危及行車(chē)安全的情況或設(shè)備天窗維修、施工需要時(shí)，可脫離集中控制轉(zhuǎn)為非常站控模式，運(yùn)輸組織方式靈活，最大限度減小設(shè)備故障對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊懛秶?。海東西線路所正線出岔線路距離相鄰車(chē)站有4.5 km左右，地處山區(qū)條件艱苦，運(yùn)輸部門(mén)為減少現(xiàn)場(chǎng)行車(chē)人員配置，要求在相鄰車(chē)站集中控制線路所道岔。因此，考慮海東西線路所按照獨(dú)立聯(lián)鎖、遠(yuǎn)程集中控顯的方式設(shè)置。原有的獨(dú)立計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖方式不變，僅增加通道、遠(yuǎn)程控顯終端及配套設(shè)備，在海東西站新增1套控顯設(shè)備，海東西線路所進(jìn)路的辦理正常情況下由調(diào)度中心完成，當(dāng)需要站控模式時(shí)交由設(shè)置在海東西站的海東西線路所聯(lián)鎖操作臺(tái)辦理，遠(yuǎn)程控顯設(shè)備或通道故障時(shí)，通過(guò)登記切換至線路所本地聯(lián)鎖操作臺(tái)辦理。兩個(gè)聯(lián)鎖操作臺(tái)的進(jìn)路辦理，分別設(shè)置權(quán)限交接按鈕及表示。

曹家堡線路所位于西寧市區(qū)，生活便利，按照獨(dú)立線路所設(shè)置相關(guān)設(shè)備及人員，不需要在其相鄰站設(shè)置遠(yuǎn)程控顯設(shè)備，以簡(jiǎn)化控制方式，節(jié)約投資。

4 線路所分歧道岔控制方式比較分析

線路所主要有以上3種控制方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)以海東西線路所、曹家堡線路所為例，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)從技術(shù)安全、方案合理、工程投資等方面出發(fā)，并考慮旅客列車(chē)的正晚點(diǎn)、故障時(shí)繞行距離及舒適程度等社會(huì)因素，對(duì)兩個(gè)線路所的不同控制方式進(jìn)行深入研究、詳細(xì)分析，通過(guò)優(yōu)缺點(diǎn)比較對(duì)照，選擇出適合該項(xiàng)目的最佳控制方式。

4.1 鄰近車(chē)站控制方式分析

采用方式一，即曹家堡線路所納入曹家堡站內(nèi)控制，海東西線路所納入海東西站控制，優(yōu)點(diǎn)是可以減少兩套線路所聯(lián)鎖設(shè)備，節(jié)約信號(hào)工程投資；且線路所不需要新建信號(hào)樓，不需設(shè)置房建、電力、通信等專(zhuān)業(yè)的配套設(shè)施，人員集中于車(chē)站，節(jié)省勞力便于維修管理。缺點(diǎn)是曹家堡線路所1/3號(hào)道岔作為西寧至成都鐵路與既有蘭青線的聯(lián)絡(luò)線道岔，曹家堡車(chē)站成為與CTCS-2鐵路銜接的CTCS-0級(jí)車(chē)站，需在其機(jī)房增設(shè)一套列控中心[2-3]；同時(shí)西寧至成都鐵路與既有蘭青線分屬不同的調(diào)度臺(tái)，增加了兩臺(tái)之間的信息交換，普速車(chē)站與本線客貨共線200 km/h車(chē)站界面劃分不清晰，高速普速分界不明確，調(diào)度區(qū)劃分及列控范圍邊界模糊，對(duì)行車(chē)組織和運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)不便[11]。另外，曹家堡線路所距離曹家堡站4.5 km，海東西線路所距離海東西站4.8 km，電纜長(zhǎng)度均超過(guò)2 500 m，需在室外有源應(yīng)答器附近加兩套電子編碼器(LEU)，由車(chē)站列控中心集中控制，增加了室外軌旁設(shè)備，給維修維護(hù)帶來(lái)極大的不便；同時(shí)道岔、軌道電路電纜加芯多，不利于信息傳輸，由于電纜過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致壓降不穩(wěn)[11]，不利于設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行。因此不推薦采用方式一。

4.2 區(qū)域聯(lián)鎖方式分析

采用區(qū)域聯(lián)鎖方式，聯(lián)鎖邏輯和操縱控制都是集中設(shè)置于車(chē)站，行車(chē)人員集中，節(jié)省勞力，但由于線路所的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備納入車(chē)站聯(lián)鎖控顯和CTC終端集中管控，由主控車(chē)站的車(chē)站值班員負(fù)責(zé)辦理線路所與相鄰車(chē)站的閉塞手續(xù)及接發(fā)列車(chē)作業(yè)[12-13]。若分屏設(shè)置，作業(yè)操控需在車(chē)站和線路所兩個(gè)顯示屏進(jìn)行，操作方式較為復(fù)雜，給車(chē)站值班員帶來(lái)較大的工作壓力[14]。另外，由于區(qū)域控制和單獨(dú)控制線路所方式在設(shè)備配備、行車(chē)組織、非正常作業(yè)等方面存在較大差異，給運(yùn)輸作業(yè)的安全組織也帶來(lái)一些問(wèn)題。

對(duì)于區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，在工程過(guò)渡、站場(chǎng)改造或通信故障時(shí)，需要在主控車(chē)站調(diào)試聯(lián)鎖邏輯，被控車(chē)站改造電子終端及執(zhí)行單元。由于聯(lián)鎖邏輯和操縱控制都是集中設(shè)置，若主控車(chē)站設(shè)備出現(xiàn)故障，將會(huì)影響整個(gè)區(qū)域系統(tǒng)設(shè)備的正常工作。曹家堡車(chē)站站改或者故障時(shí)，將影響曹家堡線路貨車(chē)下線，進(jìn)而影響西寧至成都整個(gè)鐵路的正常運(yùn)行，增加了故障影響范圍。西寧至成都鐵路是以客運(yùn)為主的時(shí)速200 km客貨共線鐵路，在保證行車(chē)安全的前提下，最大限度地提高列車(chē)運(yùn)行正點(diǎn)率[12]。因此，區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制方式，對(duì)于海東西線路所、曹家堡線路所不太適合。

4.3 獨(dú)立聯(lián)鎖方式分析

線路所新建信號(hào)樓，采用獨(dú)立計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖方式控制，線路所道岔按多機(jī)分線、分動(dòng)控制方式單獨(dú)控制每臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)。該方式的缺點(diǎn)是線路所需設(shè)置兩套聯(lián)鎖設(shè)備、人員設(shè)置分散[14]。但海東西線路所采用獨(dú)立聯(lián)鎖、遠(yuǎn)程集中控顯方式解決了人員分散設(shè)置的弊端。曹家堡線路所位于市區(qū)，人員設(shè)置不受地理環(huán)境條件制約[15]。在曹家堡線路所未建成時(shí)，不影響既有曹家堡站的運(yùn)營(yíng)；在后期站線改擴(kuò)建及故障時(shí)，互不影響，控制模式靈活，操作界面清晰。

曹家堡線路所按照蘭青線標(biāo)準(zhǔn)(CTCS-0級(jí))設(shè)置獨(dú)立聯(lián)鎖系統(tǒng)，海東西線路所按客貨共線標(biāo)準(zhǔn)(CTCS-2級(jí))設(shè)置獨(dú)立聯(lián)鎖系統(tǒng)，在海東西線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)外方接近區(qū)段設(shè)置CTCS-2/CTCS-0級(jí)間轉(zhuǎn)換，曹家堡站及其線路所不再設(shè)置列控中心、應(yīng)答器、LEU等列控系統(tǒng)設(shè)備，節(jié)約了投資，列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化、簡(jiǎn)潔，普速線與客運(yùn)線調(diào)度臺(tái)劃分清晰，高速、普速分界明確。

綜合以上分析，海東西線路所采用獨(dú)立聯(lián)鎖、遠(yuǎn)程集中控顯方式，而曹家堡線路所采用獨(dú)立聯(lián)鎖方式.

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于客運(yùn)專(zhuān)線及客貨共線鐵路線路所分歧道岔，其控制方式的分析研究，不僅要考慮線路所疏解線列車(chē)密度、區(qū)間線路數(shù)量及接發(fā)列車(chē)作業(yè)等技術(shù)因素，同時(shí)還要考慮線路所的設(shè)備配置、運(yùn)輸模式、人員崗位等各項(xiàng)社會(huì)因素，只有在初期設(shè)計(jì)中經(jīng)過(guò)多種方式比選，提出適宜合理的控制方案，后期開(kāi)通運(yùn)營(yíng)時(shí)才能保證線路所行車(chē)安全，提高線路所運(yùn)輸組織效率。

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