关角隧道防灾救援信号控制方案研究与设计

马书元

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安　710043)



关角隧道防灾救援信号控制方案研究与设计

马书元

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)

摘要：针对青藏铁路西格二线关角隧道的特殊性，在现有设置遮断信号机的情况下，研究提出一种防灾救援信号控制方案。该方案能安全、有效的控制隧道外列车运行，为隧道救援赢得时间和空间。

关键词：铁路隧道；特长隧道；防灾救援；信号显示；机车信号；青藏铁路

1概述

关角隧道位于连通青藏高原与内陆的唯一铁路线青藏铁路西宁至格尔木段，隧道全长32.645 km，设计为2座平行的单线隧道，线间距为40 m，设计行车速度目标值160 km/h。是目前国内最长的铁路隧道，且处于高原(海拔3 000～3 500 m)[1]。

关于隧道防灾救援信号系统的设置，《铁路技术管理规程》(TG/01—2014)第75条[2]中要求“…在有人看守的桥隧建(构)筑物及可能危及行车安全的坍方落石地点，根据需要设置遮断信号机。”，条文解释[3]中解读为“在桥隧建筑物及可能危及行车安全的坍方落石地点，一般均设有固定值班的看守人员，昼夜巡视。为了在一旦发生危及行车安全的情况时，能及时地向列车发出停车信号，要求列车在障碍地点前方停车，因此规定根据需要装设遮断信号机。遮断信号机的设置，应由负责看守单位提出要求，经有关部门批准。遮断信号机平时灭灯，不起信号作用。当显示一个红灯时，要求列车必须在该信号机前方停车，不准越过该信号机。”2012年发布的《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》(TB10020—2012)[4]没有涉及信号参与隧道防灾救援疏散的内容。

鉴于新建关角隧道特殊的地理位置及区域通道的重要性，经与运营维护部门结合，考虑设计一种隧道防灾救援信号控制方案[5]，能在隧道内发生火灾后，最大限度的及时阻止后续列车进入隧道，便于隧道内的救援组织及避免次生灾害产生。

2隧道相关遮断信号机的设置及控制方式

根据《铁路技术管理规程》及《中国铁路总公司关于青藏线西宁至格尔木段增建二线关角隧道防灾救援、疏散与通风I类变更设计的批复》(铁总办函[2014]784号)[6-8]，在隧道外方距隧道大于50 m处设置遮断信号机，遮断信号机外方1 300～1 400 m处设置遮断预告信号机。遮断及其预告信号机的显示由临近车站(天棚站与察汉诺站)控制，控制方式采用单独设控制盘的方式。

在隧道发生灾害(目前主要考虑火灾)时，车站值班员按压遮断信号机控制盘，使相应的遮断信号机点亮，以防止后续列车进入隧道，避免产生次生灾害。

3关角隧道增设防灾救援信号控制方案的探讨与研究

因关角隧道长度长，正常情况下列车穿越隧道耗时约0.5 h。且本隧道位于高海拔地区，公路交通不便利。隧道内若发生灾害后得不到及时有效的疏散救援，经济社会影响力较大。为在灾害发生时，防止次生灾害及便于组织救援、增加后续列车的安全性，研究采用更快捷、有效的防灾救援信号控制方案。

3.1方案设置原则

信号控制方案的目的是最大限度地为防灾救援提供便利。为此，应考虑关角隧道内若发生事故时，隧道外邻站的列车不允许向隧道发车；隧道外区间运行的列车应立即停车。

(1)为不增加现场维护维修工作量，防灾救援信号控制方案不再增加信号设备。

(2)作业方式满足现行规范要求。

(3)方案涉及的信号显示及机车信号定义满足现行规范。

(4)方案满足故障-安全原则。

3.2方案研究

方案按区域划分，分为邻站和隧道所在区间，分别进行研究。

3.2.1邻站方案研究

(1)邻站行车作业方案

区间隧道一旦发生故障，应考虑事故列车的疏散救援及避免其他车列进入事故隧道。邻站应禁止向该隧道所在区间发车，即不允许办理向事故隧道方面的发车进路。

已经办理向该隧道所在区间的发车进路，在车列尚未驶出前，应立即取消。

(2)邻站信号控制方案

根据车站作业办理情况，邻站向该隧道发车的出站信号均应显示禁止行车(H灯)。

实现方式：办理发车进路时，在进路联锁表的其他联锁栏中增加检查是否办理了遮断信号机点亮作业，若检查到已办理此作业，则联锁不允许办理向这一方向的发车。

同时，各股道往灾害区间发车时机车信号与地面信号显示意义应一致，出站信号机不开放时，应发HU码。往灾害区间的发车进路同样发HU码。

实现方式如图1所示。

图1　相关发车进路发码电路

通过出站信号机的禁止行车显示及股道机车信号的HU码，可确保邻站未发出的列车不再驶入灾害区间。

3.2.2区间方案研究

隧道位于区间内，与车站间会有若干个闭塞分区。当灾害发生时，若这些闭塞分区内有列车运行而不采取任何措施，等到向隧道方向行驶的列车司机看到隧道前方的遮断及预告信号机显示才采取措施停车的话,车列不仅没有及时停车，而且此列车运行至隧道口耗费了一定的时间，加长了折返回邻站的距离；且列车在遮断信号机前方停车后，占用隧道口宝贵的救援空间，对自身折返及隧道救援均带来很大不便。隧道外若有追踪运行的车列时，这种情况会更加突出。

由此，在隧道内发生事故时，隧道外已出站的列车应立即停止运行，才能最快速的由正常运行模式转为防灾救援状态下的特殊行车模式。

(1)通过信号机

正常情况下区间通过信号机常态为开放，信号机防护区段有车占用时，防护信号机开始后续信号机按H-U-LU-L顺序显示。为使事故隧道所在隧道外运行的列车均立即停止运行，综合研究方案的可实施性及司机的行车习惯，考虑使车站出站信号机至隧道前方所有区间通过信号机均与显示H灯，位于车站外与隧道外列车上的司机看到信号显示立即采取制动措施。

实现方式如图2所示。

如图2粗线框内所示，当隧道内发生灾害，车站值班员(或看守员)按压遮断信号机控制按钮时，遮断信号机点亮的同时，利用ZDXJF(遮断信号复示继电器)无条件将通过信号机点为H灯。

(2)机车信号方案研究

基于上述区间通过信号机显示，若机车信号不进行相应变化，司机因个体技术水平差异，即使看到地面信号机显示H灯而机车信号显示允许信号时，可能不会立即采取制动措施。从系统设计考虑杜绝此类现象发生。

图2　相关区间通过信号机点灯电路

根据《机车信号信息定义及分配》(TB/T3060—2002)[9]的原则“机车信号的显示与线路上列车接近的地面信号机的显示含义相符……”，隧道内发生事故，当隧道外区间通过信号机均显示H灯时，出站信号机至隧道口遮断信号机间的所有闭塞分区均发HU码。

为使事故发生时，距离隧道小于一个闭塞分区的列车也能立即停车，将遮断信号机前方所在区段(隧道内)机车信号设置为检测码，这样列车即便因制动距离不够无法及时停在隧道外，也会在下一个闭塞分区内无条件立即停车。

实现方式如图3所示。

如图3粗线框内所示，当隧道内发生灾害，车站值班员(或看守员)按压遮断信号机控制按钮时，遮断信号机点亮的同时，利用ZDXJF(遮断信号复示继电器无条件使该区段发HU码。

如图4所示，若上行线隧道内发生火灾，遮断信号机ZS点亮H灯，邻站向上行线发车的SII出站信号机点亮H灯，相关区间通过信号机02、04、06均点亮H灯。轨道区段IIG、发车进路各区段、S1LQG、02G、04G均发HU码，遮断信号机内方06G发JC码。这样无论列车在隧道外任何位置均可在第一时间采取制动措施，及时停车。

图3　区间轨道电路发码电路

图4　采用防灾救援信号控制方案后的相关信号机及机车信号显示

4结语

关角隧道采用以上防灾救援信号控制方案后，能安全可靠的控制未进入隧道内列车及时停车，防止隧道外后续列车次生灾害的发生，最大限度地为隧道救援赢得时间和空间[10-12]。

参考文献：

[1]中铁第一勘察设计院集团有限公司.改建铁路青藏线西宁至格尔木段增建二线初步设计说明书[Z].兰州：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2006.

[2]中国铁路总公司.TG/01—2014铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[3]中国铁路总公司.铁路技术管理规程·普速铁路部分条文说明[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[4]中华人民共和国铁道部.TB10020—2012铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2012.

[5]马书元.新关角隧道信号系统方案研究[J].铁道标准设计，2015，59(4):111-115.

[6]中华人民共和国铁道部.铁鉴函[2007]766号关于青藏线西宁至格尔木段增建第二线初步设计的批复[Z].北京：中华人民共和国铁道部，2007.

[7]中铁第一勘察设计院集团有限公司.改建铁路青藏线西宁至格尔木段增建二线关角隧道防灾救援、疏散与通风I类变更[Z].西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2013.

[8]中国铁路总公司.铁总办函[2014]784号关于青藏线西宁至格尔木段增建二线关角隧道防灾救援、疏散与通风I类变更设计的批复[Z].北京：中国铁路总公司，2014.

[9]中华人民共和国铁道部.TB/T3060—2002机车信号信息定义及分配[S].北京：中华人民共和国铁道部，2002.

[10]中华人民共和国铁道部.TB/T10007—2006铁路信号设计规范[S].北京：中华人民共和国铁道部，2006.

[11]李钰龙.铁路隧道防灾救援辅助信号系统设计探讨[J].铁道标准设计，2013(12)：112-114.

[12]易立富.长大铁路隧道防灾救援信号防护方案分析[J].铁道通信信号，2014，50(11):13-17.

Study and Designing of Signal Control Program for Disaster Prevention and Rescue in Guanjiao Tunnel

MA Shu-yuan

(China Railway First Survey & Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043)

Abstract：In view of the characteristics of Guanjiao tunnel which is located on Qinghai-Tibet Railway Xi’ning-Golmud second line， this paper studies and proposes a signal control program for disaster prevention and rescue under the circumstance that the current track assets obstruct the signal equipment. The program can control train operation safely and effectively outside the tunnel to gain time & space for disaster prevention and rescue in the Tunnel．

Key words：Railway tunnel; Super long tunnel; Disaster prevention and rescue; Cab signal; Qinghai-Tibet Railway

文章编号：1004-2954(2016)05-0134-03

收稿日期：2015-06-23； 修回日期：2015-10-19

作者简介：马书元(1972—)，女，高级工程师，1993年毕业于兰州铁道学院交通信号与控制专业，工学学士，E-mail:1198337532@qq.com。

中图分类号：U284

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.05.029