遲汶

（中國電建華東勘測設計研究院有限公司，杭州 310000）

1 境外鐵路項目信號專業(yè)亟須解決的痛點

縱觀我國現(xiàn)在的信號工程，柜內(nèi)配線由信號廠家完成，運送到施工現(xiàn)場后，由施工單位進行組合與組合之間的配線，然后由施工單位進行系統(tǒng)實驗，隨后，鐵路信號集成商與第三方動態(tài)驗收機構(gòu)入場，進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

按照上述模式，從設計到竣工整個過程，信號設備工廠化集成率很低，現(xiàn)場施工工作量極大?，F(xiàn)場進行復雜的組合件焊接和壓接配線不可避免地會產(chǎn)生錯誤，延誤施工進度。隨著以中國標準在國外建設的鐵路項目逐年增多，繼續(xù)在海外項目中采用這一工作模式會導致人力成本相比國內(nèi)大幅度提高。為減少現(xiàn)場施工與調(diào)試的工作量，節(jié)省現(xiàn)場人工成本，縮短建設周期，需要采用更為行之有效的工程設計方案。筆者把這一創(chuàng)新課題稱之為鐵路信號“三化”創(chuàng)新設計——信號工程設計通用化、設備集成工廠化、現(xiàn)場施工插接化[1]。

2 應用實踐項目簡介

肯尼亞內(nèi)羅畢至馬拉巴新建標軌鐵路項目一期工程（以下簡稱“內(nèi)馬鐵路工程”），設計范圍包括既有內(nèi)羅畢終點站至納瓦沙段（DK0+000～DK120+100），以及既有內(nèi)羅畢終點站接入相關(guān)工程。本項目全線采用中國標準，為時速120 km 的單線自動站間閉塞線路，全線共設計5 個車站。本文以項目中的Nachu 站為例進行說明。Nachu 站信號設備平面布置圖如圖1 所示。

3 創(chuàng)新設計的思路

要實現(xiàn)“三化”，意味著改變中國已經(jīng)用了幾十年的工作模式，并不容易，既涉及大量的圖紙修改，在接口部分需要運用新的產(chǎn)品，又涉及多個利益相關(guān)方面的接受程度。剛開始進行思路選擇時，筆者仔細研究過多種思路，尤其是重組通用組合，修改定型電路方案。最終考慮到實用性、高效性，以及在創(chuàng)新過程中，中國鐵路設計集團（鐵三院）作為業(yè)主代表的接受程度，最終采用分束歸類插接思路。

整柜作為工廠化產(chǎn)品，基本取消組合側(cè)面，設置可插接化的配線零層，將現(xiàn)場大部分配線工作轉(zhuǎn)為工廠配線與現(xiàn)場插接配線，不改變組內(nèi)內(nèi)部配線的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部繼電器數(shù)量。通過對對應信號工程總體需求的梳理，合理預留后期可能發(fā)生的工程變更，盡量不修改既有成型產(chǎn)品，對組合內(nèi)部至配線零層間的配線進行梳理、分組、優(yōu)化調(diào)整，可以實現(xiàn)絕大部分組合柜、接口柜、分線柜、監(jiān)測柜、移頻柜、軌道柜等各柜之間的接口對應插接。在信號工廠進行組合柜內(nèi)配線，運送至海外現(xiàn)場后，信號施工單位用36 針插頭直接將柜間電纜按照設計圖紙插上，迅速達到動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試標準，極大地減少了海外施工作業(yè)量。設計修改的工作量主要集中于：修改組合內(nèi)部的側(cè)面端子連線，并將組合背面線纜分類引接至電連接器。一旦匯集至電連接器之后，這36 個對外電路節(jié)點只能去往同一個柜子。

4 設計方案

4.1 柜內(nèi)配線通用化設計

內(nèi)馬鐵路工程組合柜按照功能劃分為聯(lián)鎖組合柜、軌道柜、防雷分線柜、電碼化移頻柜、電碼化綜合柜、監(jiān)測采集柜。柜內(nèi)每個組合側(cè)面僅保留1 塊18 柱彈簧壓接端子排，用于柜內(nèi)各組合間電源環(huán)線。在柜內(nèi)增設配線層，配線層用于對外插接，是實現(xiàn)“三化”的關(guān)鍵層。本柜內(nèi)組合與其余柜子之間的配線，先通過繼電器底座連接至配線層的電連接器。由于取消了側(cè)面端子，繼電器到側(cè)面端子之間的配線轉(zhuǎn)為繼電器到配線層之間的配線，這部分配線可做成定型，實現(xiàn)信號工廠化。現(xiàn)場施工單位通過插接化方式與其他柜的電連接器連接，柜間電連接器配線一一對應。配線層上的端子需分類整理，配線層分區(qū)域去不同的柜子，每個配線層最多可配置13 塊2×18 柱的端子排[1]。

本次在各柜頂部新增配線層，配線層用于放置電連接器。通過上述對各柜的配線的需求分析，確定每個柜內(nèi)的組合配線如何分配至配線層，每個配線層設計多少個電連接器用于對外集中插接。內(nèi)馬鐵路工程的組合柜“三化”創(chuàng)新設計按如下方式進行：

1）64D 組合柜：內(nèi)馬鐵路自動站間閉塞采用64D 疊加計軸方式，涉及本站自動站間閉塞的所有組合設置在64D 組合柜。設計13 塊2×18 柱電連接器。

2）軌道柜：內(nèi)馬鐵路采用97 型25 Hz 相敏軌道電路，軌道柜內(nèi)6 層軌道電路接收組合，1 層軌測盤（26 型），1 層停電監(jiān)督組合，并設置18 臺二元二位繼電器。配線層設計6 塊2×18 柱電連接器、1 塊3×18 柱電連接器用于對外集中插接。

3）電碼化綜合柜：綜合考慮內(nèi)馬鐵路工程5 個新建車站的規(guī)模，電碼化綜合柜按3 股道車站布置，并兼容2 股道車站。配線層設計7 個2×18 柱電連接器。

4）電碼化移頻柜：移頻柜配線不做優(yōu)化，柜內(nèi)最多設置16臺發(fā)送器。

5）防雷分線柜：防雷分線柜根據(jù)室外信號設備類型，電纜配線端子分層排列。每個防雷分線柜配線層設計11 塊2×18柱電連接器與2 塊3×18 柱電連接器。

6）監(jiān)測采集柜：監(jiān)測采集柜內(nèi)5 層絕緣漏流組合，1 層道表采集組合，1 層軌道采集組合，柜子絕緣漏流測不大于256 路，每個監(jiān)測采集柜設計8 塊2×18 柱電連接器用于集中對外插接。

4.2 柜間配線插接化

組合柜增加的電連接器配線層是本次工程實施的關(guān)鍵，國內(nèi)集港調(diào)試擬定在河北滄州南皮廠進行，經(jīng)過多次赴南皮廠實地調(diào)查電連接器，與中國通號沈陽信號廠、廣州華煒公司共同研究，本工程組合柜電連接器插座采用CS-TX19-5.08×10.16-36HTCC 和CS-TX19-10.16×10.16-15HTCC 兩種型號，根據(jù)信號設備的電氣特性，減少線纜類型，提高維修和維護效率。本站選用以下幾種電連接器線纜：

1）36 芯0.4 mm2阻燃軟線，型號為ZR.RV 36×0.4(23/0.15)，該型號電纜應用于普通電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36型號電連接器。

2）13 對雙絞屏蔽軟線，型號為ZR.RVVSP13×2×0.4(23/0.15)，該型號電纜應用于電碼化發(fā)碼電路配線，適配CS-TX19-5.08×10.16-36 型號電連接器。

3）15 芯0.75 mm2阻燃軟線，型號為ZR.RV 15×0.5(42/0.15)，該型號電纜應用于轉(zhuǎn)轍機控制電路配線、道岔表示電壓采集線，適配CS-TX19-10.16×10.16-15 型號電連接器。

5 對實踐項目履約成本的影響

實施“三化”后信號專業(yè)一個車站的總成本，在生產(chǎn)材料上略微有所增加，項目的設計工時略微有所增加，信號廠家工時增加，施工工時降低，海外調(diào)試工時降低。由于降低的工時都位于海外，國內(nèi)人員赴境外工作人工成本高，系高成本工時。因此，總?cè)斯こ杀久黠@下降。這是本次創(chuàng)新設計引領(lǐng)之初衷所在。通過本創(chuàng)新設計，經(jīng)過舉例站測算，能降低30%～50%的人工成本，由于是總價包干的EPC 模式，降低的成本基本上能轉(zhuǎn)化成利潤。而且更關(guān)鍵的是沒有引起系統(tǒng)功能的減少。對于Nachu 站的成本變化分析見表1。

表1 Nachu 站成本變化分析

6 對項目工期的影響

同時，通過對項目工期影響的分析，與原工期相比，增加了廠內(nèi)安裝調(diào)試的時間與設計時間，大幅度減少了現(xiàn)場安裝及對位試驗時間。一個車站室內(nèi)工程工期大約為220 d，本創(chuàng)新設計方式的運用可縮短總工期約10%。更為重要的是，由于把更多的工作量放到了信號工廠完成，可以減輕現(xiàn)場房建、供電等專業(yè)現(xiàn)場進展緩慢對后續(xù)信號專業(yè)工期的影響，進而減少對總工期的影響。經(jīng)過本次創(chuàng)新設計后的Nachu 站鐵路信號專業(yè)各環(huán)節(jié)工期分布見表2。

表2 創(chuàng)新設計后Nachu 站信號各專業(yè)各環(huán)節(jié)工期分布

7 結(jié)語

在不改變信號系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化原有的配線方式，通過在工廠完成本專業(yè)的柜內(nèi)配線，進一步加強了信號系統(tǒng)產(chǎn)品的集成化?，F(xiàn)場插接化的配線方式也是信號工程施工智能化的一部分。信號專業(yè)在海外現(xiàn)場的配線與調(diào)試工作量大幅度降低，同時，也減輕了受站前房建工期的制約?？夏醽唭?nèi)馬鐵路一期是采用中國標準設計施工的典型工程，通過對本次鐵路工程的信號系統(tǒng)進行創(chuàng)新，明顯降低了信號工程的履約成本，對于中國鐵路走出海外具有重要的借鑒意義。