自动闭塞区段通过信号机布置方法探讨

自动闭塞区段通过信号机布置方法探讨 张  博    钱  伟 摘要：本文通过对自动闭塞区段通过信号机布置一般方法在应用中遇到的问题的分析，提出相对应的解决办法，并对影响区间信号布点的各因素进行分析，探讨各因素的优先级，提出科学合理的区间通过信号机布置的方法。 关键字：自动闭塞；通过信号机；闭塞分区；探讨 随着全国铁路建设的快速发展，不仅提高了旅客出行质量，使人们生活更加的便捷，也同时为铁路货运发展留出了巨大的空间。自动闭塞区段能大大提高列车通过能力，因此，自动闭塞得到了大力发展。在信号工程设计中，自动闭塞区段区间设计需要首先完成通过信号机的布置，才能进行信号设计的相关工作，那么快速合理的完成布置通过信号机的工作，减少信号机位置的调整，有利于提高信号设计的工作效率和工作质量，所以有必要对合理布置区间信号机的方法进行探讨。 1． 区间信号机布置的一般方法 布置区间信号机的主要工作内容就是确定各闭塞分区的长度，而影响闭塞分区长度的主要因素为：制动距离、追踪间隔、显示制式及安全余量。本文主要探讨的是以地面信号为主的三显示和四显示自动闭塞，对于闭塞分区长度的影响主要为： （1）三显示要求一个闭塞分区满足一个制动距离，四显示要求两个闭塞分区满足一个制动距离； （2）计算追踪间隔的方法不同，如下图所示。 三显示区段列车在区间运行时按3个闭塞分区计算列车追踪间隔时间。（图1） 图1  三显示区段列车追踪间隔时间 四显示区段列车在区间运行时按4个闭塞分区计算列车追踪间隔时间。（图2） 图2  四显示区段列车追踪间隔时间 影响闭塞分区长度的这几个主要因素，实际上是影响了闭塞分区长度的最大值和最小值（如图3），在实际工作中，需要根据其之间的相互制约进行反复调整，确定每一个闭塞分区的长度，最后确定通过信号机的位置。 图3  影响闭塞分区长度的主要因素 1．1 布点需要满足制动距离的要求 闭塞分区长度必须满足制动距离的要求是为了保证行车安全，因此它决定了闭塞分区长度的最小值。依据《列车牵引计算规程》TB1407-1998，计算该线开行列车在不同坡度下的制动距离。布置通过信号机，主要根据是列车的常用制动距离，主要影响因素为牵引机型，牵引重量，线路限速，线路坡度等。制动距离对三显示区段的要求，就是满足每个闭塞分区长度大于列车在该闭塞分区线路条件下的制动距离；四显示区段，要求用两个闭塞分区的长度来满足一个制动距离，因此，在四显示区段，列车运行的控制方式也对闭塞分区长度造成了影响，目前列车运行监控装置控制曲线为速度分级控制和速度连续控制，一般采取速度连续控制的控制曲线（即一次制动模式曲线的控制方式）。一次制动模式曲线的控制方式，在同样的闭塞分区个数和闭塞分区长度时可以提高列车的最高运行速度，且列车通过黄灯时速度较高，因此在布置信号机时，闭塞分区的长度一般比分级控制时要短。 1．2 布点需要满足通过能力的需要 闭塞分区长度需要满足通过能力的需要，在布置通过信号机时体现为，缩小追踪间隔，降低闭塞分区长度。自动闭塞区段的优势就是通过缩小了列车追踪间隔，从而提高了通过能力，因此，缩短闭塞分区长度就是缩小追踪间隔最直接的途径，而四显示区段追踪间隔比三显示区段小的一个重要原因也是闭塞分区长度较三显示区段要短，在速差较大、速度较高的区段四显示就有一定的优势。 在布置通过信号机时，需要反复调整闭塞分区长度，实际就是制动距离和追踪间隔对闭塞分区这对矛盾要求的调和，也就是安全与能力的调和，最终确定一个合理的布置。 1．3 安全余量和附加走行距离的考虑 为了保证行车安全，在确定闭塞分区最小值时，往往需要在计算出制动距离后，给与每一个闭塞分区一个保证安全的余量，这个安全余量不是固定值，一般根据速度、设备、现场条件给出，同时如果在困难区段，也可以特殊处理。 在实际列车控制中，因为一些不可避免的因素，导致列车制动延时，需要给与一定的考虑余量，如人对信号显示变化的反应时间，信号设备接收信息的延时，自动停车动作的延时等，这就造成了列车可能出现附加的走行距离，需要在布置通过信号机时，根据实际情况给与考虑。 2． 影响布点的因素及解决 除了上述影响通过信号机布置的主要因素外，在实际设计中，往往还有一些其他因素会影响到信号机位置的调整，下面在闭塞分区长度满足制动距离和追踪间隔等主要因素的条件下，举例说明。 2．1 投资费用及轨道电路极限长的影响 在闭塞分区长度满足制动距离和追踪间隔等主要因素的条件下，还应当适当考虑节省投资费用，例如ZPW-2000系列无绝缘轨道电路的极限长（如1），受不同线路条件影响有所不同，如果闭塞分区大于轨道电路极限长，需要加分割，那么必然增加一套设备，导致增加投资。在布置区间信号机时，常常出现每个闭塞分区长度或者多个闭塞分区长度都大于轨道电路极限长，需要每个闭塞分区均加分割，这时有两种可行的解决办法，一是增加一架或两架通过信号机后闭塞分区，并且通过调整使闭塞分区都能满足小于轨道电路极限长和制动距离的要求；二是通过调整每个超轨道电路极限长的闭塞分区，使其多出的长度集中放在个别闭塞分区，并同时满足制动距离和通过能力的要求，即达到了节省投资的目的。但是，这两种方案并不一定优与所有闭塞分区加分割的方案，需要根据实际情况，选择合适的方案。 表1  ZPW-2000系列无绝缘轨道电路的极限长 载频Hz   道碴电阻值Ω·km 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 1700 设计 长 度 km 1.900 1.750 1.500 1.050 0.850 0.600 2000 1.900 1.700 1.500 1.050 0.800 0.550 2300 1.800 1.650 1.500 1.050 0.800 0.550 2600 1.800 1.600 1.460 1.050 0.800 0.550                 2．2 设备安装的影响 在完成通过信号机布置后，需要现场定测确定信号机是否能够正常安装，因为实际中会有以下可能出现的情况影响，需要对信号机位置进行一定的调整。 2．2．1 ZPW-2000R调谐区 ZPW-2000R为例，信号机后方存在一个27米的调谐区，在这个范围内需要安装信号设备，当信号机布置在桥头时，信号机后方的设备可能需要在桥上安装，不利于设备维修和养护，因此，需要在布置信号机时给与一定余量的考虑。 2．2．2 避车台（桥隧） 在桥梁，隧道较多的地段，常常因为桥隧太长而不得不将信号机设在桥上和隧道里，但是由于安装困难和限界等问题，需要将布置在桥上信号机移至桥上避车台（部分老桥无避车台需要移至桥头），隧道内的需要移至避车洞，并设矮柱信号机。一般避车台（洞）为50米一个，因此，需要在布置通过信号机时给与一定余量的考虑。 2．2．3 计轴设备与护轮轨 四川地区山区地段很多，且有很多单线计轴自动闭塞区段，由于线路曲线半径小，长大桥隧多，很多地方安装了护轮轨，在这些地方安装计轴设备时就需要切割护轮轨，为了避免这种情况，需要将信号机移至无护轮轨处，一般在桥上的需要移出桥头30米以上，在弯道上需要移至弯前或弯后的直线段上。但是，这种情况比较特殊且在弯道上可能还有显示距离的问题，很难留出调整余量，因此需要根据现场情况确定。 2．2．4 障碍物 障碍物一般对安装信号机的影响较小，且在设计中很难充分考虑，需要在定测确定信号机位置时进行调整。 2．2．5 电化区段 在已电化区段进行自动闭塞改造工程时，交流电力牵引区段，信号设备外缘距接触网带电部分距离不得小于2米。以内江至宜宾南单线计轴自动闭塞工程为例，由于是双向并置设立信号机，部分通过信号机设立在有回流线区段，由于通过信号机为高柱，且线路两侧为山石（无法向侧方移设），存在部分信号机即使深埋，也无法满足信号设备外缘距接触网带电部分距离不得小于2米（区间回流线高度一般为7.3米），因此需要根据现场情况，将靠近回流线的信号机移至线路另一侧，或者前后移动信号机至可以正常安装的位置。这种情况比较复杂，因为一般还存在山石等障碍物和弯道等影响显示距离的问题，需要现场确定。 2．3 显示距离的影响 显示距离在地形、地物影响视线的地方，进站、通过、预告、接近、遮断信号及各种表示器，不得小于200米。在现场，显示距离在以下情况出现时，可能无法满足要求，需要进行调整。 2．3．1 曲线和障碍物 区间影响显示距离的最常见因素为曲线中存在障碍物遮挡，尤其在小半径曲线或者连续曲线时最有可能影响信号机的正常显示，因此，要尽量避免将通过信号机布置在曲线中，最好设置在进入区间前方的直线段，在定测前，如果充分考虑弯道可能造成的影响，合理设置信号机，能够大大减少现场定测的工作量，提高工作效率。 2．3．2 电化区段接触网杆 不仅仅是小半径曲线会对信号机显示距离造成影响，在已电化区段进行自动闭塞改造时，当曲线大半径较大，且为右弯时，由于接触网杆的连续性，形成线性遮挡，使信号显示不能连续，需要对信号机位置进行调整。通常将信号机移至曲线前方，或者向线路侧面移至能够连续显示的地方。 2．3．3 长大隧道出口的强光 在长大隧道区段，一般通过信号机设立尽量别开隧道，而隧道太长无法避开时，应设在隧道内直线段的避车洞处，滨绥线三显示改四显示自动闭塞工程，开始设计杜草隧道下行线隧道出口外有一架通过信号机，但是由于隧道较长，出口处光线强度较大，如设置在洞口外无法看清楚信号机显示，因此需要移至隧道内避车洞处，从而达到正常显示距离。 2．4 车站接发车能力 车站同方向发车追踪间隔和同方向达到追踪间隔受进站前一或两个闭塞分区和出站后一或两个闭塞分区长度的影响，适当减少这些闭塞分区的长度，能提高车站接发车能力，在布置通过信号机时可以给与适当的考虑。 2．5 其他 对通过信号机布置有影响的其他因素还有起动坡度等。 2．5．1 起动坡度 自动闭塞区段内，当货物列车在设鱼上坡道上的通过信号机前停车后起动困难时，该信号机上应装设容许信号。实际线路中，存在长大坡道的区段并不都是连续的，因此合理布置信号机位置，使信号机前的闭塞分区内平均坡度满足列车起动坡度的要求，从而减少容许信号的设置。 2．5．2 桥头和桥尾 一般如果信号机需要设置在桥附近，设在桥头较桥尾好，才能使当列车需要在信号机前方停车时，避免列车停在桥上。而设置在桥上的信号机，应尽量移至桥外，有利于设备的维修和养护。 3． 各影响因素的优先级 布置通过信号机的一般为，首先确定闭塞分区长度，然后根据各影响因素对通过信号机位置进行调整。以下将这些影响因素分为影响闭塞分区长度的因素和影响信号机位置的因素两类进行优先级的判断。 其中影响闭塞分区长度的因素，这类影响因素大多可以提前根据资料考虑一定的余量，有的影响因素对闭塞分区长度起决定性作用，例如制动距离等；有的因素对闭塞分区长度影响起次要作用，在困难时可以少考虑甚至不考虑，例如轨道电路极限长等。 另外，影响闭塞分区长度的因素，这类因素因为影响信号机位置的设置而间接影响了闭塞分区长度。这类因素中有的可以提前根据资料考虑一定的余量，例如起动坡度等；而有的一般不能在定测前对其可能存在的问题给与适当的调整余量，例如设备安装中障碍物的影响等。 图4中，给出了各影响因素之间的关系，可以根据其重要性判断其优先级。但是不管如何设置通过信号机，都需要现场定测对信号机位置进行确认。 图4  各影响因素之间的关系 4． 自动闭塞区段布置通过信号机的方法在不断实践中，通过不断解决新问题而越来越成熟，通过对各类影响通过信号机布置的影响因素的分类和确定其优先级，可以更合理高效迅速的完成好区间布点工作，从而适应铁路迅速发展的需要。