城际铁路到发线有效长研究

2013-09-04 01:46周波

铁道标准设计 2013年2期

周波

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

近几年随着区域经济的快速发展、城市群的逐渐形成，我国陆续规划或实施了一些发展较快区域的城际铁路项目。当前已开工或已建成的主要城际铁路项目主要有长三角、珠三角、环渤海区域等交通发展迅速地区。由于城际铁路作为城市及城市圈交通的一种全新有轨交通方式，既不同于高速铁路及普通铁路，也不同于城市地铁及轻轨，既需要较高的运营速度，又要求公交化的行车组织方式及便捷换乘条件。但迄今为止，我国城际铁路规划设计还没有对应的设计规范，仅针对到发线有效长进行研究探讨，以便对城际铁路的标准设计提供参考。

1 城际铁路到发线有效长定义

参考既有铁路相关规范［1-3］，将城际铁路到发线有效长定义为到发线信号机至警冲标间的长度。车站到发线有效长除必须满足列车长度外，还需考虑一定的停车余量，以及安全防护距离的要求，对于双进路设计的到发线，其有效长还应考虑两侧的安全防护距离。因此，城际铁路到发线有效长由列车长度、停车余量、安全防护距离、警冲标至绝缘节的距离组成。

2 城际铁路到发线有效长分析

按照本文对城际铁路有效长的定义，要确定城际铁路有效长，就必须分析有效长组成因素:列车长度、停车余量、安全防护距离、警冲标至绝缘节的距离。

(1)列车长度(表1)

城际铁路运行大站快车及站站停2种列车，列车一般采用CRH1-6动车组［4-7］，其中，CRH1城际动车组最长，8辆编组长度为213.5 m，取整为214 m。16辆编组长度为427 m。

表1 城际列车长度

(2)停车余量

根据目前已运营及开工建设的城际铁路经验，例如广州至珠海、武汉至黄石、武汉至咸宁、武汉至孝感、武汉至黄冈等多条城际铁路采用的信号系统均为CTCS-2系统。同时由于城际铁路的公交化开行模式，要求城际列车需要精准的停车。因此参考国外运营及地铁运营经验，在既有CTCS-2系统的基础上增加车载列车自动运行单元，联锁增加屏蔽门控制接口，在车站股道增加精确停车定位设施，实现列车的精确停车及屏蔽门自动控制。列车自动运行系统站台定点停车精度在(±0.25～±0.50)m。因此在列车自动运行系统正常情况下，停车余量可减少至1 m，但非正常情况下，停车余量仍需采用客运专线设置方式，研究为保证安全，仍考虑停车余量取值10 m，困难条件下可考虑降低标准。

(3)安全防护距离

车站股道停车时列车安全防护距离的设置是为了列车意外超越“开行许可”时起安全防护作用。按照高铁设计规范定义，安全防护距离主要考虑测速误差、测距误差、司机确认停车点距离及动车组过走防护距离。

因此安全防护距离一部分构成因素是由于测速误差、测距误差，以及信息传输的延迟、设备性能的精度等原因引起的在不利条件下列车在停车过程中产生的制动距离的偏差。另一部分是由于列车进站停车过程中速度达到一定值时列控将转换为人控模式，极端情况下如果人力丧失了对列车的控制能力，列控将从人控模式自动转换为机控模式，并采取紧急措施将列车制动停车，这个过程产生的防护距离［8-10］。

车站到发线的入口速度根据采用的道岔型号来决定，9号道岔侧向速度为30 km/h，12号道岔侧向速度为50 km/h，18号道岔侧向速度为80 km/h。

根据文献［8-10］的研究，当入口速度采用 80 km/h时，列车意外超速引起列车紧急制动停车的列车安全防护区段长度为47.8 m。

按照《既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范(暂行)》(科技运［2007］45号)，文中定义的高铁的安全防护距离取值为60 m，包含有安全余量的部分。按照60 m的防护距离可以保证即使出现最大的测量误差，列车也不会越过出站信号机，因此为保证城际列车的运行安全，本文研究参照45号文的取值，安全保护距离取值60 m，其中含安全余量的部分为12.2 m，此距离可以与停车余量重叠布置。

(4)警冲标与绝缘节间距离

根据信号设计规范规定，对城际铁路而言，警冲标至绝缘节的距离确定为5 m。

根据高铁设计规范，出站信号机设置在距警冲标不小于55 m的地点(55 m含过走防护距离50 m，5 m为警冲标与绝缘节的距离)。

城际到发线有效长的构成如图1所示。

图1 有效长示意

因此有，L有效长=L列+2×(L防护+L过+L余+L警)

其中，L警为警冲标至防护信号机绝缘节的距离，取值5 m。

通过图1可以得出一个结论:停车余量在计算站台长度时必须考虑，但在计算有效长时，由于安全防护距离与停车余量可以重叠布置，因此在困难条件下，到发线有效长计算可忽略停车余量的部分。

3 城际铁路到发线有效长计算

(1)有效长的实例计算

目前建成及在建的城际铁路均按双进路形式进行设计，因此到发线安全防护距离按双进路考虑。

下面就以武黄城际铁路车站布置为代表对车站到发线有效长进行实例计算。

武黄城际铁路中间站主要分为有配线中间站、无配线中间站及尽头式终点站3种形式。武黄城际铁路初期运营速度采用250 km/h，信号采用CTCS-2，拟采用车型CRH5。

①有配线中间站到发线有效长

CRH5列车8辆编组全长211.5 m，16辆编组全长423 m，为保证安全精确停车取一定的停车余量。站台长度计算结果见表2。

表2 站台长度计算 m

这里8辆编组采用站台长230 m，考虑的停车余量为9.25 m。有配线中间站到发线有效长计算见表3。

表3 有配线中间站到发线有效长计算m

表3中计算到发线有效长为653 m，考虑的是50 m过走距离，按运基信号【2010】495号文关于印发《客运专线信号工程设计研讨会会议纪要》的通知中关于信号工程的设计:“……按照出站信号机与警冲标之间的距离不宜小于30 m(困难条件下不得小于20 m)进行优化设计，既能满足动车组能够按照图定运行时分要求完整接入股道停车，同时也能保证车站信号平面布置具有一定安全余量的技术要求。”这里将过走距离压缩至≥25 m，困难条件下为15 m。因此为保证在长编组列车停靠下到发线有效长与客运专线一致，取过走距离48.5 m进行试算，结果见表4。

②无配线中间站到发线有效长

表4 有配线中间站到发线有效长计算m

无配线车站不存在接车进路与正线侧冲的问题，工程设计中，正线股道上也并不必须设置绝对停车应答器进行安全防护，但由于车载列车自动防护系统固定选取出站信号机外方60 m作为停车目标点，因此出站信号机与站台端头间距不小于60 m。

根据《无配线车站信号系统技术方案》(运基信号［2009］716号)规定，出站信号机至站台端距离为100～300 m处，正向进站与反向出站、正向出站与反向进站宜并置设置。根据城际铁路使用的ZPW-2000 A型无绝缘轨道电路系统的原理，并置设置的正向进站与反向出站、正向出站与反向进站信号机之间设置有1个调谐区(通常说的死区段)，根据设计说明中调谐区按29 m设计。无配线中间站有效长示意如图2所示。

图2 无配线中间站有效长示意(单位:m)

根据表5可以看出，为节省工程投资无配线的中间站到发线可以减少部分长度，当设计条件困难时可采用缩小后的到发线有效长。

③尽头式终点站到发线有效长

铁集成［2007］124号文中“仅开行动车组方案”的规定，尽头端要设置安全保护距离及过走防护距离。

尽头型车站一般设在线路终点，到发线一端为车挡，其列车作业比较特殊。车站发车端仅用来发车，可以不考虑安全保护距离(不考虑接车)。车站接车端考虑到尽头型车站的特殊性:首先是不存在与正线侧冲的危险;其次终点站司机知道列车将进入尽头股道，有足够的意识准备停车;最后一点就是万一因为制动性能下降，造成列车冒进，也可通过滑移挡车器实施防护。因此对于尽头型股道，将尽头阻挡信号机设置在紧邻滑移挡车器处(相当于警冲标)。