王騰飛

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

在工程設計中，城際鐵路折返站受線路坡度、站場場坪以及工程投資限制，要求在滿足功能及安全需求的前提下最大限度優(yōu)化站場設計長度，為配合站場專業(yè)完成優(yōu)化設計，通過對動車以及應答器等信號設備工作及安全性能分析，深化研究設計規(guī)范對各項安全距離的規(guī)定，達到通過信號設備合理布置進而優(yōu)化站場設計的目的，以此為出發(fā)點，通過優(yōu)化信號設備布置，縮短站場股道長度。

本文重點討論盡頭式折返線信號設備布置問題。

2 標準體系下的方案研究

2.1 相關規(guī)范的內(nèi)容

《城際鐵路設計規(guī)范》是城際鐵路的標準體系?！禖TCS-2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》是CTCS-2 級列控系統(tǒng)的標準體系，為CTCS-2+ATO城際鐵路列控系統(tǒng)設計提供指導。

《城際鐵路設計規(guī)范》第15.2.12 章節(jié)中規(guī)定：“出站信號機、發(fā)車進路信號機及調(diào)車信號機應設置在距警沖標5 m 或臨近的對向道岔岔前軌縫處?！?/p>

《城際鐵路設計規(guī)范》第15.4.7 章節(jié)中規(guī)定：“1）出站應答器組有源應答器至警沖標距離應符合列控車載設備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應答器組緊急停車報文實施緊急制動的需要，且不得小于65 m。受土建工程限制，不滿足上述規(guī)定時，應答器組布置應采取特殊安全控制措施。2）出站應答器組距站臺停車標距離應滿足CTCS-2 車載設備從車站啟動后可靠接收應答器報文的需要?！?/p>

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》第3.9.1.2 章節(jié)中規(guī)定：“在股道中間適當?shù)攸c設置B 點無源應答器組，該應答器組設置及數(shù)據(jù)描述可使列車能越過原A 點應答器組獲得的控制停車點，在B 點以不超過20 km/h 的速度繼續(xù)前行并到達停車點，且應保證列車正常情況下不得越過C 點?！比鐖D1 所示。

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》第3.9.1.3 章節(jié)中規(guī)定：“在股道末端適當?shù)攸c設置C 點絕對停車應答器組，該應答器應包含目視行車危險信息包[ETCS-137]、絕對停車信息包[CTCS-5]和調(diào)車危險信息包[ETCS-132]。C 點距滑動擋車器應滿足-5‰坡道時15 km/h 到0 的緊急制動距離?！?/p>

圖1 盡頭站應答器示意圖Fig.1 Schematic diagram of end type balise

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》第3.3.2.2 章節(jié)中規(guī)定：“有圖定轉線作業(yè)的正線股道的正線出站信號機外方設置由一個有源應答器和一個及以上無源應答器構成的應答器組，該應答器組距離出站信號機不應小于30±0.5 m（從靠近絕緣節(jié)的應答器計算）?！?/p>

《CTCS-2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》第3.3.4.1 章節(jié)中規(guī)定：“在可能危及列車運行安全的調(diào)車信號機外方設置應答器組，該應答器組距調(diào)車信號機不小于15 m。”

2.2 基本技術原則

A 點（進站信號機處應答器），按規(guī)定的應答器設置要求、報文定義和線路數(shù)據(jù)進行描述，能夠控制列車在出站信號機外方安全距離外停車。

B 點（股道中間適當?shù)攸c設置的無源應答器組），其作用是提高列車定位精度，并虛擬一定范圍的線路數(shù)據(jù)，保證列車以不超過20 km/h 的速度繼續(xù)前行，方便司機控制車速在停車標處停車，不越過C 點。

C 點（股道末端適當?shù)攸c設置絕對停車應答器），描述絕對停車/調(diào)車危險信息。C 點距滑動擋車器應滿足-5‰坡道時15 km/h 到0 的緊急制動距離。困難情況下（距離不足）不得大于15 km/h撞擊擋車器。

3 信號方案研究

3.1 站場專業(yè)設計及信號設備布置情況

某地下車站存在盡頭式折返線，如圖2 所示。

1）站場專業(yè)設計情況

盡頭式車擋至5 號（7 號）道岔岔尖距離為273 m。

圖2 某地下車站局部示意圖Fig.2 A partial sketch of a underground station

2）依據(jù)本文2.1 中相關規(guī)范內(nèi)容，各長度取值

L1：XZ1 至5 號道岔岔尖距離，為3 m。

L2+L3：出站信號機外方應答器與其內(nèi)方道岔之間距離符合列控車載設備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應答器組緊急停車報文實施緊急制動的需要，不得小于65 m。

L3：L3為應答器組內(nèi)相鄰應答器間的距離應為，L3為5 m。

L4：不小于CRH6A-200 型城際動車組車長，不小于202 m。

L5：停車標志牌至最近的應答器距離，一般為10 m。

3 ）由上得知，L1+L2+L3+L4+L5≥273 m

依據(jù)本文3.1 數(shù)據(jù)分析得出，站場專業(yè)設計情況遠不能滿足信號設備設置要求，以下將重點分析各長度的取值。

3.2 信號設備設置的分析

依據(jù)圖2 所示，以下將對各長度進行分析。

3.2.1 信號機設置

折返線末端，設置起阻擋列車作用的盡頭式到發(fā)線調(diào)車信號機（圖2 中D1、D3）。5 號（7 號）道岔前方，設置“紅、綠、白”矮型出站信號機，距5 號（7 號）道岔岔尖3 m。

3.2.2 應答器組設置

依據(jù)本文2.1 中相關規(guī)范內(nèi)容及圖1，應答器組由單個應答器組成。但根據(jù)應答器設置一般原則，CTCS-2 級應答器組應由兩個及以上應答器構成，用于定位的應答器組可為單個應答器，且在折返線應答器布置時，為了區(qū)分列車運行方向，B 處和C處應答器組應由兩個應答器組成。

3.2.3 長度參數(shù)分析

L1為出站信號機至道岔岔尖距離，應設置在距警沖標5 m 或臨近的對向道岔岔前軌縫處，L1為臨近的對向道岔岔前3 m。

L2+L3：出站信號機外方應答器與其內(nèi)方道岔之間距離。由于折返線為盡頭式折返線，列車由折返線向車站外發(fā)車，為零速啟動列車，不考慮列控車載設備在目視行車、調(diào)車模式下收到出站應答器組緊急停車報文實施緊急制動的需要。

本場景中，列車由零速啟動，考慮車載反應時間2.5 s，可靠接收應答器報文走行距離為20 m。因此， L2+L3為20 m。

L3為應答器組內(nèi)相鄰應答器間的距離，為，L3為5 m。

L4為不小于CRH6A-200 型城際動車組車長，L4不小于202 m。

L5為停車標志牌至最近的應答器距離，L5一般為10 m。

L6為應答器組內(nèi)相鄰應答器間的距離，為m，L6為5 m。

L7：C 點應答器距離股道末端滑動擋車器的距離應滿足從C 點開始，考慮車載設備制動延時3.5 s 走行距離和CRH6A-200 型城際動車組緊急制動距離。CRH6A-200 型城際動車組15 ～0 km/h 的緊急制動距離最長為35 m，CRH6A-200 型城際動車組10 ～0 km/h 的緊急制動距離最長為20 m。由于受站場設計制約，按通過C 點為10 km/h 運行速度考慮，本次按20 m 計算。CRH6A-200 型城際動車組BTM 天線至列車最前端的距離為2 m，如圖3 所示。

因此，L7為22 m-5 m=17 m。

L8為滑動擋車器至盡頭式車擋的距離。滑動擋車器主體架受力后，依次推動擋車器前面的兩對制動軌、后面兩對制動軌和兩對增力器滑行，制動已撞擊滑動擋車器的列車。

圖3 C點與股道末端信號機的位置Fig.3 The position of point C and the signal at the end of track

1)滑動擋車器技術標準

擋車器水平總阻力不小于15 T，重力加速度g為9.8 N/kg（取10 N/kg），15 T 為150 000 N。

允許車輛對擋車器最大沖撞速度為15 km/h。

2）CRH6A-200 型城際動車組最大制動力下的最大減速度a=0.47 m/s2（205 以下）。列車重量為466 748 kg（滿載）。

公式中：

V1：列車撞擊滑動擋車器時的速度（允許車輛對擋車器最大沖撞速度為15 km/h）；

V2：列車挺穩(wěn)時速度（0 km/h）；

a：列車最大制動力疊加滑動擋車器水平總阻力后的總減速度（取a=150 000 N/466 748 kg+0.47=0.79 m/s2）；

s：列車開始撞擊滑動擋車器至列車挺穩(wěn)時的位移。

4）由上得，L8為10.98 m。

L8的距離示意如圖4 所示。

圖4 滑動擋車器與車擋的距離示意圖Fig.4 Schematic diagram of the distance between the sliding stopper and buffer post

B 點應答器為移動授權延伸應答器組，應設置在股道適當位置（不引起列車制動），需增加描述軌道區(qū)段信息包、坡度信息包、速度信息包。B 點應答器組至移動授權末端的速度描述應為15 km/h，并將其[ETCS-5]包中對C 點應答器的鏈接反應設置為緊急制動。

結合車載設備根據(jù)EOA 計算制動干預曲線時要考慮安全距離如圖5 所示，安全距離選擇如表1所示。

圖5 安全距離選擇示意圖Fig.5 Schematic diagram of safe distance selection

安全防護距離，由于列車測速測距誤差影響列車越過移動授權界限，如表1 所示，車站內(nèi)安全防護距離一般為60 m，即為信號機外方60 m 距離。

在車載設備根據(jù)MRSP 曲線進行速度監(jiān)控時，進入降速區(qū)段要考慮安全距離，進入升速區(qū)段要考慮車位保持，降速區(qū)段安全距離一般為110 m。

L9為B 點應答器組內(nèi)距出站信號機最近的應答器至阻擋信號機的距離。具體分析如圖6 所示。

圖6 盡頭式折返線信號設備布置與列車速度的關系圖Fig.6 Relationship diagram of signal equipment arrangement of end type turn-back track and train speed

表1 EOA監(jiān)控時安全距離的選擇Tab.1 Selection of safe distance in EOA monitoring

L9組成如下：

1）考慮絕緣節(jié)處軌縫及參考信號機與警沖標之間距離，信號機與滑動擋車器之間距離為5 m。

2）考慮3.5 s 車載設備制動延時，CRH6A-200型城際動車組10 ～0 km/h 的最大常用制動距離為50 m。因此，B 點組內(nèi)第一個應答器至D1 信號機絕緣節(jié)的距離為50 m+60 m=110 m。

3）L9：110 m+5 m=115 m。3.2.4 各長度分析列表

4 結束語

在考慮站場設計時，需考慮信號系統(tǒng)制式和設計要求。在進行站場設計時，需滿足信號設備布置等要求。城際鐵路工程設計中，折返站受站場等專業(yè)設計限制，要求在滿足功能及安全需求的前提下最大限度地優(yōu)化站場設計長度。本文通過對盡頭式折返線應答器等信號設備工作及安全性能分析，深化研究設計規(guī)范對各項安全距離的規(guī)定，對距離的取值進一步優(yōu)化，最大限度的滿足站場專業(yè)限制，在后續(xù)工程實際應用過程中，可有效降低工程建設投資，為站場專業(yè)的設計提供有效技術支持。

表2 各長度取值列表Tab.2 List of values for various lengths