既有线增设线路所模式下的信号系统方案研究

李 恒

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043)

1 概述

随着国内铁路网不断拓展，越来越多的新建铁路项目需与既有线接轨。这往往会造成接轨站通过能力的饱和，甚至成为线路运输作业量提升的瓶颈。为缓解这种现象，提高区间通过能力，构建线路疏解关系，可以采用在既有区间增设分歧道岔，改建线路所，引出疏解线这一优化方案。但增设分歧道岔，往往会引起既有区间信号布点的变化，造成轨旁信号设备的大量迁改，施工工程量巨大。本文针对新建黄大线岭庄线路所与其接轨站黄骅南站的行车和线路关系，巧妙提出有利于建设实施、运营维护且投资合理的信号系统方案。最后，详细分析3种线路所联锁控制方式，并通过方案比选，选出既有线 “插入”线路所这一模式下的最优联锁控制方案，为今后类似项目的实施提供借鉴。

2 新建黄大线背景概况

新建黄骅南-大家洼线位于河北省东部和山东省北部，北起朔州-黄骅港铁路黄骅南站，南接益羊铁路大家洼车站，新建车站10 处，线路所1 处，全长 216.8 km，是朔黄铁路煤炭运输的主要疏运通道，并兼顾其他货物和旅客运输的区域性干线万吨铁路。河北省境内接轨站黄骅南站为朔黄铁路上的一个中间站，目前主要承办朔黄线、黄万线两条线路的行车作业。黄大铁路引入黄骅南站，尤其是大量的转线作业，将不可避免的对该车站既往的运输作业产生干扰，降低了作业效率。为缓解给接轨站带来的负面影响，又要满足新建铁路近期的运量需求，提出了在既有朔黄区间中，即黄骅南站与李天木站之间的上行线增设分歧道岔。为便于管理分歧道岔区域，增建岭庄线路所，构建黄大线的重车下行疏解线这一模式，如图1 所示。

图1 黄骅南站疏解线路关系示意图Fig.1 Schematic diagram of untwining lines of Huanghua South Station

3 岭庄线路所信号系统方案

3.1 既有信号设备标准

接轨站黄骅南站为朔黄铁路上的一个中间站，现设有调度集中（CTC）行车指挥设备，冗余型计算机联锁设备，与邻站李天木间采用改进型UM71自动闭塞设备，设四显示地面信号机。黄骅南站站内采用97 型25 Hz 相敏轨道电路，正线及到发线叠加ZPW-2000G 型电码化设备，设有2006 版信号集中监测设备。本次黄大线引入朔黄线的工程设计原则是在黄骅南站既有设备的基础上进行改造。

3.2 新建信号设备标准

黄大线为单线铁路，本线设计CTC 行车指挥系统，各新建站（除岭庄线路所外）设CTC 分机设备，纳入肃宁北调度所调度集中总机系统的黄大调度台；朔黄正线上增建的岭庄线路所纳入既有朔黄线行调台。黄大线站间以及新建黄大线下行疏解线采用自动站间闭塞，利用计轴设备完成区间空闲检查；而新建岭庄线路所与黄骅南站、李天木站站间维持既有设备，仍采用改进型UM71 自动闭塞设备。

除岭庄线路所外，本线各站均采用安全冗余型计算机联锁设备，所有新建计算机联锁设备均采用电子执行单元。岭庄线路所的联锁系统可灵活选择：可不设联锁系统，纳入邻站直接控制；可增设一套独立的计算机联锁控制系统；亦可采用区域联锁的方式管理，作为被控站纳入黄骅南站的联锁控制系统。经过深度的方案比选，岭庄线路所最终采用区域联锁的控制方式，由主控站黄骅南站进行联锁控制。本文第四章将对岭庄线路所联锁系统方案的比选做详细的分析，在此不做赘述。

3.3 岭庄线路所的信号系统方案

本次黄大线引入黄骅南站，站前工程设计为增设9/11 号道岔，预留黄万线的1/3 号道岔位置。在之前的黄骅南站改造工程中，联锁控制系统的软件以及室内电路部分已经预留了新增的9/11 号道岔接入条件，室外也已经预先考虑了道岔转辙机、信号机的安装及其相应的电缆敷设条件，大大减少本次引入工程黄骅南站内的工程量。基于上述情况，本次重点关注由于黄骅南与李天木站间“插入”岭庄线路所引起的既有区间闭塞系统的修改内容，如图2 所示。

图2 岭庄线路所信号设备平面布置示意图Fig.2 Plane layout of signal equipment of Lingzhuang block post

为持续利用符合使用条件的既有设备，减少工程投资，新建岭庄线路所与黄骅南站、李天木站站间的闭塞在既有改进型UM71 四显示自动闭塞的设计基础上进行改建，改建原则以及方案如下。

最大程度上维持黄骅南站与李天木区间信号机布点不变。由于岭庄线路所仅“插入”黄骅南站与李天木区间上行线，未对下行线造成影响，所以下行线控制范围及设备维持之前设计不变。

黄骅南站至岭庄线路所间信号轨旁设备由黄骅南站管理。拆除C4G1 轨道电路，将C4G2 的接收端箱盒移至线路所通过信号机XL 处，接续C4G2接收端电缆。同时，拆除5318 通过信号机，其余设备及电缆维持原设计。

部分区段的轨道继电编码电路不再适用于原区间。按一离去轨道区段发码规则，修改线路所XLN通过信号机外方C4G 闭塞分区的反向继电编码电路；按二接近轨道区段发码规则，修改线路所SL通过信号机外方C5G、C6G 闭塞分区的正向继电编码电路。

岭庄线路所内新增18 号道岔、轨道电路、计轴设备与通过信号机，相应电缆拉入线路所信号站房内，新增部分按常规设计。

黄骅南站区间轨道电路室内设备布置维持既有。闭塞分区C5G，C6G 在逻辑控制关系上理解为放置在黄骅南站信号楼内，由岭庄线路所控制的站间轨道区段。同时，冗余设置一根站联电缆，用于黄骅南站与岭庄线路所方向电路的互通互联。

李天木站集中分界控制范围及设备维持原设计不变。

上述设计改建原则与方案，避免了既有区间信号布点的大量调整变化，在满足行车制动距离要求的前提下，灵活利用现有的区间分割点。尽量将插入线路所对区间轨旁信号设备的影响缩减到C4G 一个轨道区段内，将大量的室外信号设备迁改、电缆敷设的施工工作量转变成室内配线修改的局部工作量。同时还充分考虑利旧改造原则，仍维持朔黄线现有的四显示自动闭塞，最大化维持既有设备不变，大大减少修改设计的工作量，显著节约工程投资成本，为今后类似项目的实施提供借鉴。

4 线路所联锁方式的细化探讨

联锁系统是铁路信号系统中不可或缺的组成部分。目前，在铁路信号系统的设计中，线路所联锁控制方式通常有3 种，分别是：1）独立联锁控制方式；2）纳入邻站直接控制方式；3）区域联锁控制方式。以下结合岭庄线路所的工程实际情况，对这3 种联锁控制方式的特点与优缺点进行对比分析，旨在提高铁路运输线路的运行效率，保障线路所信号系统安全、高效的运行。

4.1 独立联锁控制方式

线路所信号设备可单独控制。即岭庄线路所的信号系统方案与邻站相似，单独设置一套行车调度指挥系统、计算机联锁设备和信号集中监测设备等。独立联锁控制方式使得线路所联锁控制灵活、简单，且与邻站间连接关系明确，发生故障后的影响范围小。但是线路所需新建信号生产用房、配套通信、电力、房建及暖通等相关专业工程，增加了投资成本，还需要新设行车人员，增加了站段的运营成本。在增设岭庄线路所的案例中，这个设计方案更存在着不可避免的问题：既有区间轨道电路的室内设备设置在黄骅南站既有信号楼内，增建线路所造成的集中分区的调整，也就是区间轨道电路继电器组合的变化，乃至区间设备柜由黄骅南站信号站房移设到岭庄线路所信号站房的变化，会大大增加配线修改的复杂程度，更不易利旧。

4.2 纳入邻站直接控制方式

线路所转辙机、信号机及轨道电路等设备可以直接纳入邻站联锁设备集中控制，也就是与邻站按同一个车站进行设计。利用黄骅南站既有的行车调度指挥系统、计算机联锁设备及微机监测等信号系统，对岭庄线路所信号设备集中控制及管理。线路所无需新增信号生产用房与室内设备，显著节省投资运营成本。但是这种方案有很大局限性：线路所的信号设备需通过电缆进行控制，电缆回路中的电压衰耗限制了信号设备的可靠控制距离。尽管可以通过增加电缆芯数的方式提高信号设备的最大控制距离，但同时也大大增加了信号电缆的工程投资。比如，岭庄线路所使用的ZYJ7 型五线制交流电液转辙机，根据电缆最大控制长度公式计算可得，即使电缆芯线各增加到4 芯（总计20 芯），其最大控制长度也仅能达到6 km，无法满足岭庄线路所到黄骅南站的控制距离要求。

4.3 区域联锁控制方式

区域联锁控制方式的系统构架主要是指将计算机联锁控制中心设置在中心车站，所辖车站设置I/O接口层设备，纳入中心车站计算机联锁集中控制。具体来说，在岭庄线路所信号站房内设置联锁执行/表示机，由黄骅南站的联锁主机根据线路所执表机采集的信息和值班员的操作命令进行线路所的联锁逻辑运算，并将控制命令信息传回至线路所的执表机。经执表机校验指令信息的正确性后，驱动采集相应的信息，用来控制线路所内的信号设备，同时将执行结果回执给黄骅南站联锁主机，黄骅南站主机再将执行结果通过计算机联锁控制台表示通知值班员。同时，线路所的执表机也可将本机的工作状态监测信息实时传输至黄骅南站系统主机，在黄骅南站实现对岭庄线路所的实时监控。黄骅南站与岭庄线路所之间的联锁控制信号将采用独立光纤通道进行传输，从而使信号传输具有极高的抗干扰能力，不仅可以提高信号传输效率，又可以保障信号传输的安全性。

由于该线路所在正常情况下不办理车站作业，且当其信号设备出现故障时，在黄骅南站即可分析故障原因，所以根据站段需求，在岭庄线路所不设置值班人员，组建无人值守的线路所。这样不仅简化了运输作业管理和人员配置，更减少了部分设备投资。此外，被控岭庄线路所至李天木站的区间轨道电路室内既有设备可以合理合规的保留在主控黄骅南站，仍由黄骅南站进行维护管理，无需转移，便于利旧，大大减少了因集中分区调整造成的施工量。

5 总结

在本次信号设计方案中，岭庄线路所采用了区域联锁的控制方式，避免了在偏远线路所设置运输人员，从而减轻现场人员的劳动强度。同时，该方案灵活的利用了既有区间的信号机布点，巧妙“插入”区间分歧道岔，成功引出新建铁路的疏解线。此外，在新建铁路设计和既有站改造时应充分考虑近期铁路线路接入的可能性，在电源屏容量需求，室内设备布置等方面，适度预留后期线路的接入条件，有计划的减少软件换装与投资成本。