城际铁路尽头式折返线信号设备布置的探讨

王腾飞

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

在工程设计中，城际铁路折返站受线路坡度、站场场坪以及工程投资限制，要求在满足功能及安全需求的前提下最大限度优化站场设计长度，为配合站场专业完成优化设计，通过对动车以及应答器等信号设备工作及安全性能分析，深化研究设计规范对各项安全距离的规定，达到通过信号设备合理布置进而优化站场设计的目的，以此为出发点，通过优化信号设备布置，缩短站场股道长度。

本文重点讨论尽头式折返线信号设备布置问题。

2 标准体系下的方案研究

2.1 相关规范的内容

《城际铁路设计规范》是城际铁路的标准体系。《CTCS-2 级列控系统应答器应用原则（V2.0）》是CTCS-2 级列控系统的标准体系，为CTCS-2+ATO城际铁路列控系统设计提供指导。

《城际铁路设计规范》第15.2.12 章节中规定：“出站信号机、发车进路信号机及调车信号机应设置在距警冲标5 m 或临近的对向道岔岔前轨缝处。”

《城际铁路设计规范》第15.4.7 章节中规定：“1）出站应答器组有源应答器至警冲标距离应符合列控车载设备在目视行车、调车模式下收到出站应答器组紧急停车报文实施紧急制动的需要，且不得小于65 m。受土建工程限制，不满足上述规定时，应答器组布置应采取特殊安全控制措施。2）出站应答器组距站台停车标距离应满足CTCS-2 车载设备从车站启动后可靠接收应答器报文的需要。”

《CTCS-2 级列控系统应答器应用原则（V2.0）》第3.9.1.2 章节中规定：“在股道中间适当地点设置B 点无源应答器组，该应答器组设置及数据描述可使列车能越过原A 点应答器组获得的控制停车点，在B 点以不超过20 km/h 的速度继续前行并到达停车点，且应保证列车正常情况下不得越过C 点。”如图1 所示。

《CTCS-2 级列控系统应答器应用原则（V2.0）》第3.9.1.3 章节中规定：“在股道末端适当地点设置C 点绝对停车应答器组，该应答器应包含目视行车危险信息包[ETCS-137]、绝对停车信息包[CTCS-5]和调车危险信息包[ETCS-132]。C 点距滑动挡车器应满足-5‰坡道时15 km/h 到0 的紧急制动距离。”

图1 尽头站应答器示意图Fig.1 Schematic diagram of end type balise

《CTCS-2 级列控系统应答器应用原则（V2.0）》第3.3.2.2 章节中规定：“有图定转线作业的正线股道的正线出站信号机外方设置由一个有源应答器和一个及以上无源应答器构成的应答器组，该应答器组距离出站信号机不应小于30±0.5 m（从靠近绝缘节的应答器计算）。”

《CTCS-2 级列控系统应答器应用原则（V2.0）》第3.3.4.1 章节中规定：“在可能危及列车运行安全的调车信号机外方设置应答器组，该应答器组距调车信号机不小于15 m。”

2.2 基本技术原则

A 点（进站信号机处应答器），按规定的应答器设置要求、报文定义和线路数据进行描述，能够控制列车在出站信号机外方安全距离外停车。

B 点（股道中间适当地点设置的无源应答器组），其作用是提高列车定位精度，并虚拟一定范围的线路数据，保证列车以不超过20 km/h 的速度继续前行，方便司机控制车速在停车标处停车，不越过C 点。

C 点（股道末端适当地点设置绝对停车应答器），描述绝对停车/调车危险信息。C 点距滑动挡车器应满足-5‰坡道时15 km/h 到0 的紧急制动距离。困难情况下（距离不足）不得大于15 km/h撞击挡车器。

3 信号方案研究

3.1 站场专业设计及信号设备布置情况

某地下车站存在尽头式折返线，如图2 所示。

1）站场专业设计情况

尽头式车挡至5 号（7 号）道岔岔尖距离为273 m。

图2 某地下车站局部示意图Fig.2 A partial sketch of a underground station

2）依据本文2.1 中相关规范内容，各长度取值

L1：XZ1 至5 号道岔岔尖距离，为3 m。

L2+L3：出站信号机外方应答器与其内方道岔之间距离符合列控车载设备在目视行车、调车模式下收到出站应答器组紧急停车报文实施紧急制动的需要，不得小于65 m。

L3：L3为应答器组内相邻应答器间的距离应为，L3为5 m。

L4：不小于CRH6A-200 型城际动车组车长，不小于202 m。

L5：停车标志牌至最近的应答器距离，一般为10 m。

3 ）由上得知，L1+L2+L3+L4+L5≥273 m

依据本文3.1 数据分析得出，站场专业设计情况远不能满足信号设备设置要求，以下将重点分析各长度的取值。

3.2 信号设备设置的分析

依据图2 所示，以下将对各长度进行分析。

3.2.1 信号机设置

折返线末端，设置起阻挡列车作用的尽头式到发线调车信号机（图2 中D1、D3）。5 号（7 号）道岔前方，设置“红、绿、白”矮型出站信号机，距5 号（7 号）道岔岔尖3 m。

3.2.2 应答器组设置

依据本文2.1 中相关规范内容及图1，应答器组由单个应答器组成。但根据应答器设置一般原则，CTCS-2 级应答器组应由两个及以上应答器构成，用于定位的应答器组可为单个应答器，且在折返线应答器布置时，为了区分列车运行方向，B 处和C处应答器组应由两个应答器组成。

3.2.3 长度参数分析

L1为出站信号机至道岔岔尖距离，应设置在距警冲标5 m 或临近的对向道岔岔前轨缝处，L1为临近的对向道岔岔前3 m。

L2+L3：出站信号机外方应答器与其内方道岔之间距离。由于折返线为尽头式折返线，列车由折返线向车站外发车，为零速启动列车，不考虑列控车载设备在目视行车、调车模式下收到出站应答器组紧急停车报文实施紧急制动的需要。

本场景中，列车由零速启动，考虑车载反应时间2.5 s，可靠接收应答器报文走行距离为20 m。因此， L2+L3为20 m。

L3为应答器组内相邻应答器间的距离，为，L3为5 m。

L4为不小于CRH6A-200 型城际动车组车长，L4不小于202 m。

L5为停车标志牌至最近的应答器距离，L5一般为10 m。

L6为应答器组内相邻应答器间的距离，为m，L6为5 m。

L7：C 点应答器距离股道末端滑动挡车器的距离应满足从C 点开始，考虑车载设备制动延时3.5 s 走行距离和CRH6A-200 型城际动车组紧急制动距离。CRH6A-200 型城际动车组15 ～0 km/h 的紧急制动距离最长为35 m，CRH6A-200 型城际动车组10 ～0 km/h 的紧急制动距离最长为20 m。由于受站场设计制约，按通过C 点为10 km/h 运行速度考虑，本次按20 m 计算。CRH6A-200 型城际动车组BTM 天线至列车最前端的距离为2 m，如图3 所示。

因此，L7为22 m-5 m=17 m。

L8为滑动挡车器至尽头式车挡的距离。滑动挡车器主体架受力后，依次推动挡车器前面的两对制动轨、后面两对制动轨和两对增力器滑行，制动已撞击滑动挡车器的列车。

图3 C点与股道末端信号机的位置Fig.3 The position of point C and the signal at the end of track

1)滑动挡车器技术标准

挡车器水平总阻力不小于15 T，重力加速度g为9.8 N/kg（取10 N/kg），15 T 为150 000 N。

允许车辆对挡车器最大冲撞速度为15 km/h。

2）CRH6A-200 型城际动车组最大制动力下的最大减速度a=0.47 m/s2（205 以下）。列车重量为466 748 kg（满载）。

公式中：

V1：列车撞击滑动挡车器时的速度（允许车辆对挡车器最大冲撞速度为15 km/h）；

V2：列车挺稳时速度（0 km/h）；

a：列车最大制动力叠加滑动挡车器水平总阻力后的总减速度（取a=150 000 N/466 748 kg+0.47=0.79 m/s2）；

s：列车开始撞击滑动挡车器至列车挺稳时的位移。

4）由上得，L8为10.98 m。

L8的距离示意如图4 所示。

图4 滑动挡车器与车挡的距离示意图Fig.4 Schematic diagram of the distance between the sliding stopper and buffer post

B 点应答器为移动授权延伸应答器组，应设置在股道适当位置（不引起列车制动），需增加描述轨道区段信息包、坡度信息包、速度信息包。B 点应答器组至移动授权末端的速度描述应为15 km/h，并将其[ETCS-5]包中对C 点应答器的链接反应设置为紧急制动。

结合车载设备根据EOA 计算制动干预曲线时要考虑安全距离如图5 所示，安全距离选择如表1所示。

图5 安全距离选择示意图Fig.5 Schematic diagram of safe distance selection

安全防护距离，由于列车测速测距误差影响列车越过移动授权界限，如表1 所示，车站内安全防护距离一般为60 m，即为信号机外方60 m 距离。

在车载设备根据MRSP 曲线进行速度监控时，进入降速区段要考虑安全距离，进入升速区段要考虑车位保持，降速区段安全距离一般为110 m。

L9为B 点应答器组内距出站信号机最近的应答器至阻挡信号机的距离。具体分析如图6 所示。

图6 尽头式折返线信号设备布置与列车速度的关系图Fig.6 Relationship diagram of signal equipment arrangement of end type turn-back track and train speed

表1 EOA监控时安全距离的选择Tab.1 Selection of safe distance in EOA monitoring

L9组成如下：

1）考虑绝缘节处轨缝及参考信号机与警冲标之间距离，信号机与滑动挡车器之间距离为5 m。

2）考虑3.5 s 车载设备制动延时，CRH6A-200型城际动车组10 ～0 km/h 的最大常用制动距离为50 m。因此，B 点组内第一个应答器至D1 信号机绝缘节的距离为50 m+60 m=110 m。

3）L9：110 m+5 m=115 m。3.2.4 各长度分析列表

4 结束语

在考虑站场设计时，需考虑信号系统制式和设计要求。在进行站场设计时，需满足信号设备布置等要求。城际铁路工程设计中，折返站受站场等专业设计限制，要求在满足功能及安全需求的前提下最大限度地优化站场设计长度。本文通过对尽头式折返线应答器等信号设备工作及安全性能分析，深化研究设计规范对各项安全距离的规定，对距离的取值进一步优化，最大限度的满足站场专业限制，在后续工程实际应用过程中，可有效降低工程建设投资，为站场专业的设计提供有效技术支持。

表2 各长度取值列表Tab.2 List of values for various lengths