铁路信号创新设计降低海外工程履约成本

迟汶

（中国电建华东勘测设计研究院有限公司，杭州 310000）

1 境外铁路项目信号专业亟须解决的痛点

纵观我国现在的信号工程，柜内配线由信号厂家完成，运送到施工现场后，由施工单位进行组合与组合之间的配线，然后由施工单位进行系统实验，随后，铁路信号集成商与第三方动态验收机构入场，进行联调联试。

按照上述模式，从设计到竣工整个过程，信号设备工厂化集成率很低，现场施工工作量极大。现场进行复杂的组合件焊接和压接配线不可避免地会产生错误，延误施工进度。随着以中国标准在国外建设的铁路项目逐年增多，继续在海外项目中采用这一工作模式会导致人力成本相比国内大幅度提高。为减少现场施工与调试的工作量，节省现场人工成本，缩短建设周期，需要采用更为行之有效的工程设计方案。笔者把这一创新课题称之为铁路信号“三化”创新设计——信号工程设计通用化、设备集成工厂化、现场施工插接化[1]。

2 应用实践项目简介

肯尼亚内罗毕至马拉巴新建标轨铁路项目一期工程（以下简称“内马铁路工程”），设计范围包括既有内罗毕终点站至纳瓦沙段（DK0+000～DK120+100），以及既有内罗毕终点站接入相关工程。本项目全线采用中国标准，为时速120 km 的单线自动站间闭塞线路，全线共设计5 个车站。本文以项目中的Nachu 站为例进行说明。Nachu 站信号设备平面布置图如图1 所示。

3 创新设计的思路

要实现“三化”，意味着改变中国已经用了几十年的工作模式，并不容易，既涉及大量的图纸修改，在接口部分需要运用新的产品，又涉及多个利益相关方面的接受程度。刚开始进行思路选择时，笔者仔细研究过多种思路，尤其是重组通用组合，修改定型电路方案。最终考虑到实用性、高效性，以及在创新过程中，中国铁路设计集团（铁三院）作为业主代表的接受程度，最终采用分束归类插接思路。

整柜作为工厂化产品，基本取消组合侧面，设置可插接化的配线零层，将现场大部分配线工作转为工厂配线与现场插接配线，不改变组内内部配线的结构及内部继电器数量。通过对对应信号工程总体需求的梳理，合理预留后期可能发生的工程变更，尽量不修改既有成型产品，对组合内部至配线零层间的配线进行梳理、分组、优化调整，可以实现绝大部分组合柜、接口柜、分线柜、监测柜、移频柜、轨道柜等各柜之间的接口对应插接。在信号工厂进行组合柜内配线，运送至海外现场后，信号施工单位用36 针插头直接将柜间电缆按照设计图纸插上，迅速达到动态联调联试标准，极大地减少了海外施工作业量。设计修改的工作量主要集中于：修改组合内部的侧面端子连线，并将组合背面线缆分类引接至电连接器。一旦汇集至电连接器之后，这36 个对外电路节点只能去往同一个柜子。

4 设计方案

4.1 柜内配线通用化设计

内马铁路工程组合柜按照功能划分为联锁组合柜、轨道柜、防雷分线柜、电码化移频柜、电码化综合柜、监测采集柜。柜内每个组合侧面仅保留1 块18 柱弹簧压接端子排，用于柜内各组合间电源环线。在柜内增设配线层，配线层用于对外插接，是实现“三化”的关键层。本柜内组合与其余柜子之间的配线，先通过继电器底座连接至配线层的电连接器。由于取消了侧面端子，继电器到侧面端子之间的配线转为继电器到配线层之间的配线，这部分配线可做成定型，实现信号工厂化。现场施工单位通过插接化方式与其他柜的电连接器连接，柜间电连接器配线一一对应。配线层上的端子需分类整理，配线层分区域去不同的柜子，每个配线层最多可配置13 块2×18 柱的端子排[1]。

本次在各柜顶部新增配线层，配线层用于放置电连接器。通过上述对各柜的配线的需求分析，确定每个柜内的组合配线如何分配至配线层，每个配线层设计多少个电连接器用于对外集中插接。内马铁路工程的组合柜“三化”创新设计按如下方式进行：

1）64D 组合柜：内马铁路自动站间闭塞采用64D 叠加计轴方式，涉及本站自动站间闭塞的所有组合设置在64D 组合柜。设计13 块2×18 柱电连接器。

2）轨道柜：内马铁路采用97 型25 Hz 相敏轨道电路，轨道柜内6 层轨道电路接收组合，1 层轨测盘（26 型），1 层停电监督组合，并设置18 台二元二位继电器。配线层设计6 块2×18 柱电连接器、1 块3×18 柱电连接器用于对外集中插接。

3）电码化综合柜：综合考虑内马铁路工程5 个新建车站的规模，电码化综合柜按3 股道车站布置，并兼容2 股道车站。配线层设计7 个2×18 柱电连接器。

4）电码化移频柜：移频柜配线不做优化，柜内最多设置16台发送器。

5）防雷分线柜：防雷分线柜根据室外信号设备类型，电缆配线端子分层排列。每个防雷分线柜配线层设计11 块2×18柱电连接器与2 块3×18 柱电连接器。

6）监测采集柜：监测采集柜内5 层绝缘漏流组合，1 层道表采集组合，1 层轨道采集组合，柜子绝缘漏流测不大于256 路，每个监测采集柜设计8 块2×18 柱电连接器用于集中对外插接。

4.2 柜间配线插接化

组合柜增加的电连接器配线层是本次工程实施的关键，国内集港调试拟定在河北沧州南皮厂进行，经过多次赴南皮厂实地调查电连接器，与中国通号沈阳信号厂、广州华炜公司共同研究，本工程组合柜电连接器插座采用CS-TX19-5.08×10.16-36HTCC 和CS-TX19-10.16×10.16-15HTCC 两种型号，根据信号设备的电气特性，减少线缆类型，提高维修和维护效率。本站选用以下几种电连接器线缆：

1）36 芯0.4 mm2阻燃软线，型号为ZR.RV 36×0.4(23/0.15)，该型号电缆应用于普通电路配线，适配CS-TX19-5.08×10.16-36型号电连接器。

2）13 对双绞屏蔽软线，型号为ZR.RVVSP13×2×0.4(23/0.15)，该型号电缆应用于电码化发码电路配线，适配CS-TX19-5.08×10.16-36 型号电连接器。

3）15 芯0.75 mm2阻燃软线，型号为ZR.RV 15×0.5(42/0.15)，该型号电缆应用于转辙机控制电路配线、道岔表示电压采集线，适配CS-TX19-10.16×10.16-15 型号电连接器。

5 对实践项目履约成本的影响

实施“三化”后信号专业一个车站的总成本，在生产材料上略微有所增加，项目的设计工时略微有所增加，信号厂家工时增加，施工工时降低，海外调试工时降低。由于降低的工时都位于海外，国内人员赴境外工作人工成本高，系高成本工时。因此，总人工成本明显下降。这是本次创新设计引领之初衷所在。通过本创新设计，经过举例站测算，能降低30%～50%的人工成本，由于是总价包干的EPC 模式，降低的成本基本上能转化成利润。而且更关键的是没有引起系统功能的减少。对于Nachu 站的成本变化分析见表1。

表1 Nachu 站成本变化分析

6 对项目工期的影响

同时，通过对项目工期影响的分析，与原工期相比，增加了厂内安装调试的时间与设计时间，大幅度减少了现场安装及对位试验时间。一个车站室内工程工期大约为220 d，本创新设计方式的运用可缩短总工期约10%。更为重要的是，由于把更多的工作量放到了信号工厂完成，可以减轻现场房建、供电等专业现场进展缓慢对后续信号专业工期的影响，进而减少对总工期的影响。经过本次创新设计后的Nachu 站铁路信号专业各环节工期分布见表2。

表2 创新设计后Nachu 站信号各专业各环节工期分布

7 结语

在不改变信号系统原理的基础上，优化原有的配线方式，通过在工厂完成本专业的柜内配线，进一步加强了信号系统产品的集成化。现场插接化的配线方式也是信号工程施工智能化的一部分。信号专业在海外现场的配线与调试工作量大幅度降低，同时，也减轻了受站前房建工期的制约。肯尼亚内马铁路一期是采用中国标准设计施工的典型工程，通过对本次铁路工程的信号系统进行创新，明显降低了信号工程的履约成本，对于中国铁路走出海外具有重要的借鉴意义。