既有线区间单向改双向自动闭塞信号设计方案探讨

秦发园

(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

瓦日线南吕梁山隧道位于蒲县-龙马区间，隧道起讫里程K284+561～K308+002，隧道长度23.441 km，该隧道为瓦日线上最长隧道，设计为双洞单线隧道，线间距30 m。区间按正向自动闭塞，反向自动站间闭塞行车，两端车站均为万吨站，附近的万吨组合分解站途径南吕梁山隧道实现货物的输入输出，目前运行图最大通过能力为22对货车。

南吕梁山隧道因既有结构问题需进行病害整治，且隧道整治工期长，单线行车严重影响线路通过能力[1]。为缓解蒲县-龙马区间单线运行运输能力紧张，本文提出采用区间反向运行时增设信号机，实现单线双向自动闭塞运输组织方案。

2 方案分析

2.1 牵引计算

隧道整治期间，蒲县-龙马区间按照正向自动闭塞，反向自动站间闭塞运行，此时运行图最大通过能力16对，按照单线双方向自动闭塞运行，此时运行图最大通过能力为29对，如图1所示。

图1 单线双方向自动闭塞运行Fig.1 Train operation of single-track double-direction automatic block

较单线按反向自动站间闭塞运行方式，双向自动闭塞运行可在满足当前通过能力的前提下大幅提高现有运输能力，改造必要性强[2]。

2.2 区间设计

瓦日线南吕梁山隧道位于越岭地段，区间内基本全部位于紧坡地段，重车方向为连续长大下坡道地段（-12.6‰），轻车方向连续上坡地段（12.6‰）。从节省投资和整治结束恢复原状有利的因素考虑，本文提出区间正向通过信号机维持既有，反向并设区间通过信号机。

封闭上行线期间，下行线为重车方向，既有区间闭塞分区基本为1 800 m，反方向并置信号机能够满足轻车方向运行的需要。封闭下行线期间，上行线为轻车方向，既有区间闭塞分区基本为1 300 m，反方向并置区间信号机后，能够满足5 000 t列车运行的需要（速度分级采用80-60-0 km/h），但不能满足原瓦日线预留的万吨列车运行条件[3]。

考虑到瓦日线目前还没有运行万吨重载列车，因此建议先封闭下行线施工，只开行5 000 t普列；待下行线整治完毕，封闭上行线整治施工期间，可自由安排是否开行万吨列车。

2.3 室内设计

因瓦日线南吕梁山隧道两端车站及中继站机械室剩余空间有限，摆放新架柜数量无法满足区间新增轨道电路反向编码及信号点灯电路条件需求，中继站位于隧道中，更无法实现房屋扩容改造。因此本文提出采用一套编码电路实现区间单线双向自动闭塞控制，既有区间编码电路及信号点灯电路利旧，仅修改各区段轨道继电器励磁条件，站内站联电路、自闭结合电路及车站电码化电路配套修改，最大程度减少新设室内架柜数量，满足工程实施可行性[4-5]。

3 设计关键问题

基于上述提出的改造方案，本小节对方案中涉及的信号设计关键电路进行详细分析。

3.1 轨道区段两端为面对面信号机

此类区段正向运行时为信号机1防护的区段，反向运行时是信号机2防护的区段，信号机1与信号机2共用点灯电路，通过区间正方向继电器QZJ或区间反方向继电器QFJ实现切换[6]，点亮不同的点灯单元，如图2所示。

图2 区间信号机点灯电路Fig.2 A lighting circuit for signals in a section

3.2 站联电路

分界处L(F)组合轨道区段需向L(JF)组合轨道区段传递编码条件，主要有1GJ、2GJ、3GJ、4GJ、5GJ等，L(JF)组合编码电路直接使用继电器接点[7]。当正反向共用编码电路时，需通过本区段相邻前方与其后方区段的QZJ或QFJ实现本区段1GJ、2GJ、3GJ、4GJ、5GJ等条件的励磁切换，站联电路无法实现此切换，因此，需将L(JF)组合站联传递条件移设至新设组合，由新设组合和L(JF)组合后方区段的QZJ或QFJ实现切换，电路示意如图3、4所示。

图3 站联修改Fig.3 Layout of a modified liaison circuit between stations

3.3 反向接发车进路电码化

瓦日线南吕梁山隧道两端车站既有反向发车进路未设计电码化，开通反方向自动闭塞，需增加发车进路电码化。

图4 GJ励磁电路修改Fig.4 Diagram of modified GJ energizing circuit

瓦日线南吕梁山隧道两端车站既有反向接车进路最高码为L码，改为双向自动闭塞后，为防止码序跳跃，需将最高码改为L3码[8]。

3.4 故障状态区间收到站内码

因区间编码电路正反向采用同一套编码电路，2JG和3JG编码条件采用车站进站信号机条件，进站信号机有引导白、双黄和黄2灯显示。当反向运行时，故障状态下机车会收到HB、UU、U2码[9]，故障现象如下。

1）故障状态下，LXJF落下，站内误办理进站引导接车时，3JG的机车会收到HB码，司机会误认为乱码显示采取紧急制动。

2）故障状态下，ZXJF落下，当需发送U及以上级的码序时，3JG的机车会收到UU码，2JG的机车会收到U2码，司机会误认为乱码显示采取紧急制动。

针对上述故障现象提出如下解决方案，修改电路如图5所示。

图5 2JG与3JG编码电路修改示意Fig.5 Diagram of modified coding circuits for 2JG and 3JG

1）YXJF励磁电路串入QZJ条件；

2）2JG与3JG编码电路ZXJF后接点串入QZJ条件。

3.5 机车信号改频时机说明

瓦日线南吕梁山隧道区间改为单线双方向自动闭塞，隧道两端车站反向发车需贯通发码，司机无合适的转频时机，故需对司机操作进行调整[10]，操作方式和电路调整如下。

1）蒲县站-龙马站上行线区间在双向自动闭塞运行期间

蒲县站X口至IIG接车时，司机需在咽喉区手动扳闸，选择上行频率；IIG至SN口发车时，司机需在咽喉区手动扳闸，选择下行频率。蒲县站SIIFM/XNJM电码化电路修改如图6所示。

图6 蒲县站SIIFM/XNJM电码化电路修改Fig.6 Diagram of modified SIIFM/XNJM coding circuit of Puxian Railway Station

2）蒲县站-龙马站下行线区间在双向自动闭塞运行期间

龙马站S口至IG接车时，司机需在咽喉区手动扳闸，选择下行频率；IG至XN口发车时，司机需在咽喉区手动扳闸，选择上行频率。

3.6 反向重新划分闭塞分区

为减少联锁软件修改范围，本方案自闭结合电路也采用QZJ或QFJ切换的方式实现正反方向切换，即正方向X/S口的1～3JG为反方向时的3～1LQG，正方向XN/SN口的1～3LQG为反方向的3～1JG。对于反方向时正向两相邻闭塞分区重新组合划分闭塞分区的情况，接近离去励磁条件需修改为反向重新组合的闭塞分区，站分界由正向信号机变换为反向分割点的情况也需要同步修改站联传递条件，电路示意如图7所示。

图7 站联及自闭结合修改示意Fig.7 Diagram of modified liaison circuit and combined self-stick circuit

4 结论

本文以瓦日线南吕梁山隧道自闭改造为实施案例，提出了利用既有区间轨道电路编码实现单向改双向自动闭塞方案，并对设计方案中的几个关键电路进行分析，给出最佳方案建议，本文推荐的方案已应用于现场实施，可供相关改造工程参考。