客运专线邻近车站的分歧道岔信号控制方案研究

郭大帅

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

1 问题提出

客运专线邻近车站的分歧道岔与邻近车站的位置关系千变万化，如图1所示。分歧道岔（L1/L2/L3）距离邻近车站短约2 km，长约6 km。

图1 分歧道岔与邻近车站的位置关系Fig.1 Positions of branch turnouts and the adjacent station

分歧道岔是作为车站咽喉区的一部分，还是被区间线路所进行控制，现行标准规范尚无明确规定，也无“惯例”指导工程设计。

分歧道岔联锁控制方案有独立计算机联锁、区域联锁、远程控显、集中操控4种集中控制方式[1]。

查阅现有研究成果、技术标准规范后，发现影响方案选择的几个重要因素，有的在现有研究中尚未提及、有的需要更进一步研究。具体有以下5方面因素：1）分歧道岔直接纳入车站联锁方案电缆最大长度；2）方案费用（建设、维护）；3）不同方案信号系统可靠度及失效后影响行车的范围；4）不同方案与调度区划适应性；5）不同方案与临时限速服务器（TSRS）、无线闭塞中心（RBC）设置适应性。

2 分歧道岔控制方案及对比分析

2.1 直接纳入车站联锁方案

根据调研交流转辙机厂家情况，转辙机内配置的控制线缆孔径匹配最大铜线截面积为2.5 mm2。信号电缆采用铜导线，线芯直径为1 mm，其截面积近似0.785 mm2。在不考虑改变现有交流转辙机产品设计前提下，X1～X5每线最多采用3芯信号电缆（2.5/0.785=3.18）。若通过调整产品设计，扩大交流转辙机控制线缆引入孔、采用大截面积信号控制电缆（如加粗电缆线径，单芯4 mm2），相应控制电缆的最大长度将显著增加。由于涉及产品的研发、认证问题，一般工程设计不考虑该方案。

交流转辙机采用每线3芯信号电缆，控制电缆最大长度计算如下[2]。

考虑连接线、端子和接点总电阻4.8 Ω（3×1.6 Ω）。

交流转辙机控制电缆达到2.3 km后，道岔表示电路问题已有对策措施[3]。

经调研，道岔信号控制电缆长达5 471 m，工程项目已有开通运营实例。考虑掌握的运营实例较理论计算最大长度（6 280 m）对工程实施更具有指导意义，本次研究交流转辙机控制电缆最大长度暂按5 471 m计，考虑电缆弯曲系数、做头等因素，对应道岔距离信号楼测算为5 240 m。

直接纳入车站联锁方案扩大了“直接纳入车站联锁”的适用范围。

2.2 方案费用（建设、运营维护）分析

2.2.1 建设费用对比

以某项目线路所进行分析，如表1所示。

表1 不同方案建设费用Tab.1 Costs of construction of diあ erent schemes

在工程投入方面，线路所分歧道岔采用直接纳入车站联锁方案，投资最节省，集中操控方案投资最大。

2.2.2 运营维护费用对比

运营维护费用主要包括行车、电务等人力资源费用。

以调研的某车务段行车人员费用成本为样本，运维人员年薪按11万元/人计。

不同方案下人力资源配置分析，如表2所示。

表2 不同方案运维费用Tab.2 Costs of operation and maintenance of diあ erent schemes

2.2.3 建设、运营维护费用对比

通过以上费用分析，按信号设备大修期，建设、运营维护费用综合对比，如表3所示。

表3 不同方案综合维护费用Tab.3 Comprehensive costs of diあ erent schemes

2.3 不同方案信号系统可靠度及失效后影响行车范围分析

运用可靠性理论[4]开展研究。测算分歧道岔5种不同方案信号系统可靠度，分析信号系统失效后影响行车范围、计算出不同行车方向的可靠度。

2.3.1 不同方案信号系统可靠度

对于不同方案分歧道岔信号控制系统可靠度计算如表4所示。

表4 不同方案可靠度Tab.4 Reliability of diあ erent schemes

直接纳入车站联锁、区域联锁方案的可靠度虽然高，但若实现道岔转换、进路办理等还需考虑其纳入车站（车场、线路所）计算机设备部分的可靠度，这样与独立联锁方案可靠度相当。

2.3.2 不同方案信号系统失效后影响行车范围分析

对于控制分歧道岔的信号系统，直接纳入车站联锁方案、区域联锁方案无降级条件，纳入车站（车场、线路所）的联锁设备可靠度直接决定其能否正常工作。

按满足行车最低层次功能需求，分析分歧道岔信号系统底层失效（联锁和室外、室内继电器电路）后影响行车的范围。

对照《客运专线联络线道岔联锁集中控制方案研究》的几种联络线布局形式，分歧道岔连接正线、联络线有：1）2线进3线出；2）2线进4线出；3）构成三角形关系的2线进4线出。

分歧道岔所在正线、联络线一般连接3个方面（正线前后各一个、联络线一个），如图2所示，B、C之间连接线路(L选)存在有、无两种情况。

图2 分歧道岔正线、联络线布局形式示意Fig.2 Layout of the branch turnouts, the main line and the liaison line

为便于分析，假设B、C间可行车，L选存在；故障设定为分歧道岔连接的车站（A/B/C任一个）底层联锁故障。

区域联锁方案： 1）分歧道岔纳入A站控制，若A站信号系统故障，A-B、A-C间行车转人工，B-C行车正常；若B站信号系统故障，A-B/ B-C间行车转人工，A-C行车正常； C站信号系统故障与B站故障类似； 2）分歧道岔纳入B站控制，若A站信号系统故障，A-B、A-C间行车转人工，B-C行车正常；若B站信号系统故障，A-B、A-C、B-C间行车转人工；若C站信号系统故障，A-C、B-C间行车转人工，A-B行车正常；3）分歧道岔纳入C站，控制故障影响范围类似纳入B站。

独立联锁方案：若A站信号系统故障，A-分歧道岔间行车转人工，分歧道岔-B、分歧道岔-C、B-C行车正常；若B站信号系统故障，B-C、分歧道岔-B间行车转人工，A-C行车正常；C站信号系统故障与B站故障类似。

远程控显、集中操控与独立联锁方案类似。

分歧道岔采用纳入无联络线侧车站（A）区域联锁方案与采用独立联锁方案，当A站信号系统故障时，由于A-分歧道岔间行的公用部分行车转人工，A-B/A-C行车可靠度均降为0，因此，考虑分歧道岔的功能在于组织A-B/A-C行车，两方案故障影响视为相同。

分歧道岔采用独立联锁方案和采用纳入无联络线侧车站（A）区域联锁方案，受衔接车站信号设备故障影响，行车范围最小；采用区域联锁分歧道岔纳入联络线侧车站（B站或C站）控制，纳入车站信号系统故障时，影响行车范围最大。

2.4 不同方案与调度区划适应性分析

分歧道岔采用独立联锁方案、远程控显方案，对所属调度台设置、调度区划分不构成限制条件。

分歧道岔采用集中操控方案：分歧道岔所在线路所与放置集控服务器、操控终端的邻近车站分别属于不同的调度台时，在集控状态下需两个调度台间交互信息。经调研，目前CTC中心设备不支持信息交互，因此，此种情况下分歧道岔所在线路所改为独立线路所即可，不能采用集中操控方案。

分歧道岔采用区域联锁方案：分歧道岔纳入邻近车站，当所纳入车站与分歧道岔正线属于不同调度台管辖时，存在 “飞地”情况。经调研，目前CTC设备支持此种运用，但运输调度部门不接受，认为该方案会产生线上运行列车短时间、频繁进出分歧道岔所在调度台，产生大量调度员间交接车工作，不合理。

分歧道岔纳入正线上相邻车站区域联锁，一般情况下，线路所与正线应属于一个调度区划，能避免联锁方案与调度区划不匹配、“飞地”不合理问题产生大量调度员间交接车工作。

不同方案与调度区划适应性方面，分歧道岔直接纳入邻站联锁与区域联锁方案存在问题相同。

2.5 不同方案与TSRS、RBC、TCC[5]设置适应性分析

分歧道岔采用独立联锁方案、远程控显方案、集中操控方案，对所属TSRS、RBC、TCC[6-8]设置不构成限制条件。分歧道岔采用区域联锁方案：分歧道岔纳入正线连接的邻近车站，对所属TSRS、RBC、TCC设置不构成限制条件。分歧道岔纳入联络线连接的邻近车站时，分歧道岔及一侧足够长正线需纳入分歧道岔所在调度台，该正线长度需满足避免TSR跨TSRS传递，若为CTCS-3线路,还需满足不小于动车组按CTCS-3最高运行速度至0的常用制动距离+20 s走行距离的长度。

关于不同方案与TSRS、RBC设置适应性方面，分歧道岔直接纳入邻站联锁与区域联锁方案存在相同问题。

2.6 方案优先级分析及评定

下面从建设维护费用、可靠度、失效后影响范围、与调度区划适应性、与列控系统（TSRS、RBC、TCC）适应性方面，对5个分歧道岔的信号控制方案进行综合分析。

以定性分析为主估分值，每个方面最高1分、最低5分，得分最少者综合最优，不同方案关键因素估分评定得分如表5所示。

表5 不同方案关键因素估分评定得分Tab.5 Scores of evaluation of key factors of diあ erent schemes

表5根据本文调研的样本推算。工程项目千差万别，在具体工程设计实践中可参照上述计算原则及思路，根据工程情况做综合优先级评定分析计算，计算结果可作为分歧道岔信号控制方案选择的依据之一。

3 研究结论

通过上述研究，形成邻近车站区间分歧道岔信号控制方案研究结论如下。

1）当分歧道岔距离邻站不超过5.24 km时，可采用直接纳入车站联锁方案。

2）当分歧道岔距离邻站超过5.24 km时，区域联锁方案在建设、维护费用节省方面最优。

3）从减少故障影响范围、提高经分歧道岔行车可靠度方面考虑，分歧道岔优先采用纳入无联络线侧车站区域联锁方案。

4）分歧道岔采用集中操控方案时，线路所和集控站需纳入同一个调度台；分歧道岔采用区域联锁方案时，分歧道岔选择正线上连接的邻近车站纳入。

5）分歧道岔纳入联络线连接的邻近车站区域联锁时，分歧道岔正线上 TSRS、RBC管辖正线范围需足够长，避免TSR跨TSRS传递。