铁路信号联锁设计对信号维护工作的影响浅析

张乐君，祝 铭，朱涛伟

信号联锁关系是铁路运输的生命线，确保联锁关系正确是信号设计、设备制造、施工维修等必须遵循的基本原则［1］，贯穿于信号大修、中修、维修及工程建设的全过程［2］。铁路信号联锁设计是确保联锁关系正确的基础。

随着车站扩能提速需求的不断增加，安全压力日益严峻，设计问题与电务维修管理之间的矛盾日渐突出，目前仅靠设计文件确保联锁电路符合设计规范，实现联锁各项功能的方式，已远远不能满足建设及维修全过程联锁安全的要求。为此，本文根据多个铁路工程项目，撷取具有代表性的设计问题进行讨论分析，并探讨预防及解决措施。

1 信号设计典型问题

1.1 信号设备制式配置不统一

在复杂站场，特别是多线别且线路速度不同的枢纽车站，因为出入口较多，每个出入口对应的线别速度不同，导致配置的设备制式也各不相同。由于不同设备之间物理接口及数据处理方式均存在差异，因此车站设备制式越多，联锁关系就越复杂［3］。

1）车站设备制式越多，需采购、维护管理的备品备件就越多，明显增加了维修成本及备品管理的难度。如果发生设备故障，又恰巧缺少了同型号备品，将无法保证设备的及时修复。

2）不同型号的设备越多，设备管理需制定的维护标准也越多，现场职工需要学习掌握的相关工作原理，维护、测试、故障处理方法等专业知识也越加复杂。

3）复杂的联锁关系对现场信号维护人员专业技术水平要求较高。目前铁路电务部门主要以信号设备维修为主，普遍存在联锁专业人员数量少、培养滞后等问题，如遇到复杂的信号设计，就加大现场施工作业及故障处理的难度。日常施工过程也需要更为周密的考虑和防范措施，才能确保铁路行车安全。

1.2 信号设计方案缺乏统筹考虑

1）不同的设计方案对应的维修成本不同，而每一件信号设备对应的都是一系列的维修工作，如轮换修、中修、大修、日常检修、年度联锁试验、各级电气特性测试，以及各种专项整治工作等。每一类设备器材又对应不同的维修方法、维修用时及安全措施。近年来信号联锁设计经常存在虽未违反设计规范，但不符合运营场景或现场实际等情况，设计方案不经济、不优化［4］，给设备管理单位增加了不必要的工作量。

2）信号设计方案统筹考虑不全面，特别是分阶段实施的多期工程，后期容易产生“非标”设计。同时，远期规划缺乏统筹考虑，如技改、基建、大修等工程结合度不高，往往造成某站刚完成大修开通，又开始局部扩能改造、设备升级等工作；又或是刚经历完局部改造又到了大修期，增加了电务人员的工作量。

1.3 图纸设计不全面

1）对于局部站改工程，设计单位往往只对站改范围进行图纸设计，当大修、新建等工程施工阶段存在图纸设计变动时，也仅仅是以提供设计联系单的方式进行变更。随着运输扩能需求的增加，站改工程频繁，如此图纸设计变动方式不仅造成信号图纸分册过多、查阅困难的问题，而且导致变更设计联系单众多、联系单答复不清晰、联系单后期留存不当等问题越来越突出。若设计联系单中的变动修订未能及时在竣工图纸中体现，则图实不符的问题将难以根除。

2）图纸总体设计说明、特殊联锁关系说明不够充分。特别是涉及CTCS-2 级客货共线的车站，站间情况较为复杂，站间条件、相关联锁条件的传递方式也多种多样，即使全部由安全数据网传递，各站在实际执行时也与规范存在一定出入［5］。因此充分的设计说明既是联锁技术人员、现场维修人员快速掌握设备情况，定位故障源头，判断故障影响范围的重要技术资料，也是设计单位掌握施工图设计的重要依据。近年来，因图纸设计说明不充分导致施工图设计错误的情况时有发生。

3）图纸配线表与现场实际配线不符。究其原因，一是施工设计阶段的配线图不符合现场布线操作，施工单位需根据实际情况进行配线调整，最终造成竣工图中配线表的准确性依赖于施工单位的修订质量；二是缺少各子系统配线的整合配线图，特别是前期还存在调度集中子系统、道岔缺口监测子系统等无配线图表的问题。

1.4 设计变动影响施工验证时间

对于电务部门来说，凡涉及联锁关系变化的，就需要重新进行联锁软件仿真试验；凡涉及组合变动的，需返回原厂家进行配线修改；利旧设备不足的，需重新补充采购及入所检验。由于设计人员对现场情况考察不足，以及与运营部门需求沟通不充分等原因，导致工程进入施工阶段后设计方案仍发生变动。而这些变动造成的时间成本往往严重挤压电务工程验收环节的时间，特别是压缩了验证联锁关系是否正确的试验时间，给联锁工程师造成极大的工作压力。

2 实例场景讨论

不同的工程项目，设计中存在的问题不尽相同。下述举例的典型场景是目前影响电务维修管理的突出问题，值得设计人员关注。

2.1 站场改造方案的合理选择

以A、B 两站为例，A 站是配置了列控中心的客货共线车站，B 站是既有普速车站，A、B 站均进行站场改造，并配置列控中心，连通某高速客运专线。B 站先开通，A 站后开通。A、B 站之间既有设备概况见图1。

图1 A、B站间既有设备概况

根据A、B 两站既有设备情况及B 站先开通，A站后开通的开通顺序，提出4种设计方案。

方案一：A、B 站间相互联系的设备维持既有设计方案，即由四线制方向电路控制区间改方，站间联系通过信号电缆传输，区间综合监控系统负责区间占用逻辑检查，区间轨道电路为ZPW-2000A继电编码。

方案二：将区间改方控制、站间信息传输纳入QJK-JS 型区间综合监控系统，其余维持既有设计。

方案三：区间改方控制、站间信息传输、区间占用逻辑检查功能都纳入列控中心控制，区间轨道电路编码维持既有继电编码方式。

方案四：区间改方控制、站间信息传输、区间占用逻辑检查功能、区间轨道电路编码全部纳入列控中心控制［6］。

方案一的优点是当B站先行开通时，对A站的运输影响最小，A站施工风险较低；缺点是车站设备制式多、系统间接口多，设备功能利用率不高，联锁关系较为复杂，不利于后期维护管理。

方案二与方案一比较，将区间改方控制、站间信息传输纳入区间综合监控系统，虽开通时工作量有所增加，但施工风险较低。优点是减少了部分外部继电电路，区间综合监控系统利用率提高，联锁关系复杂性有所降低。

方案三相比方案一、方案二，是将区间改方控制、站间信息传输、区间占用逻辑检查功能均纳入列控中心，提高了列控中心功能利用率，减少了车站外部继电电路及系统间接口，联锁关系较为简单，有利于后期维护管理。但是对A 站的列控中心改动较大，且涉及部分设备拆除，开通点工作量及施工风险均高于方案一及方案二。

方案四是在方案三的基础上，又将区间编码功能纳入了列控中心。优点是充分利用了列控中心设备功能，车站设备制式少，联锁关系简单清晰，有利于设备维护管理及设备制式的统一；缺点是需要过渡施工，费用较高，开通点工作量及施工风险均高于前3种方案。

在近年的工程项目中，与举例类似的场景设计采用方案一的情况较多。但由于方案一不利于后期信号设备的维护管理，同时随着运输提速的需求及技术的标准化，今后将面临不断改造的局面。因此，若A 站为规模较大车站或枢纽站，推荐使用方案三；若A 站存在受列控型号限制，安全数据网无法提前到位等问题时，推荐使用方案二；只有当A 站规模较小，在机械室具备条件的情况下，推荐使用方案四。

2.2 设计初期方案的合理制定

图2 为某上行咽喉平面示意图，在8G 下行方向设置了2 个出站信号机：X8-1 和X8-2。X8-1 可向SDF、SWF、SD、SW 4 个方向发车，X8-2 仅能向SW 方向进行反方向发车。由于X8-1 与X8-2均为发车信号，当列车接至X8-2 信号机外方无岔区段时，需X8-1点亮蓝灯才能跨越，因此X8-1信号机显示存在“非标”问题。同时由于X8-2 向SW 的反方向发车在实际运营中很少使用，因此还存在设计方案与实际运用不符的问题，不仅不经济，还给现场增加了不必要的信号设备。为此提出2种改进方案。

图2 上行咽喉平面示意

方案一，将X8-2出站信号机改为调车信号机，取消X8-2相关列车进路。

方案二，将X8-1改为发车进路信号机X8-1L，增加X8-1L至X8-2的列车进路。

上述2 种方案虽都能解决X8-1 的“非标”问题，但因站场平面已定，与实际运用不符、不经济的问题依然存在。由此看出，设计初期现场情况考察是否充足，设计方案是否合理，对于运营及信号维护管理有直接的影响［7-8］。

2.3 设计初期缺乏深入调查

针对机车信号与地面出站信号机显示不一致的设计问题，以某站2006年进行的一次施工改造为例，自动闭塞结合电路图设计见图3。在实际施工过程中，该结合电路的X2LQJ3 和X3LQJ3 励磁电路上分别增加了原1947G 和1959G 的GJF 接点条件［9］，实际电路见图4。

图3 自动闭塞结合电路

图4 实际自动闭塞结合电路

施工开通后，该电路变更设计未在竣工图中体现，加之设计联系单缺失，导致在后续区间改造施工中，设计单位又依据了错误的电路图进行设计，最终造成X2LQJ1、X2LQJ2 与X2LQJ3，X3LQJ1、X3LQJ2与X3LQJ3励磁不同步。如果该车站后续未进行相关施工改造，则此类图实不符问题将长期存在。由于该设计错误较为隐蔽，难以发现，因此只能依靠经验丰富的联锁专业人员把关。相似问题还出现过，如既有竣工图电码化载频与实际不符、重载线路竣工图电码化低频设计与实际不符等，导致后续工程改造时施工图设计出现错误。

近年来因现场情况考察不充分、现场调查不细、既有原理图不准确、缺少技术说明、设计联系单缺失等，导致施工图设计错误或施工阶段后期图纸设计发生变更的情况时有发生，不仅影响联锁试验范围的判断，在试验过程中不断修改配线，也给联锁试验过程造成一定的影响。

3 改进建议

1）严格执行各类设计规范，优化设计结构，减少系统间的设备接口，保持相同线别车站设备制式统一，并尽可能从经济性、适用性、节约维修成本等角度进行设计。

2）完善设计流程的过程控制。一是加强联锁专业技术人员参加初步设计及各环节的施工图审核、变更设计等相关会议；二是铁路相关部门应相互协作，把好统筹施工关，将相关事宜及时反馈给设计单位，以利于设计人员及时掌握设计思路，检查及统筹考虑工程设计的安全管理、规划是否完善。

3）研制或补充完善配线图自动生成系统，以实现联锁、闭塞、列控、调度集中、集中监测等子系统配线关联及配线表的自动整合功能，按照“双端配线”原则生成综合性配线图表，以解决实物端子配线与竣工图配线表不一致问题。

4）规范施工图纸设计，提升图纸细部标准，出台“规范图纸设计说明编写”的相关要求，明确设计说明需涵盖的项点内容。

5）增加工程开通后的图纸验收环节，并将竣工图验收质量纳入电务工程验收管理，严抓设计联系单未在竣工图中修改、实物配线与配线图表不一致等问题，以解决因施工期间设计变更、改线等原因造成的图纸与实物不符问题［10］。

6）优化施工方案，减少开通压力。将开通施工分为几个阶段，由一天启用全部系统功能改为几天逐步完成，达到减少过渡设计，统一设备制式，降低联锁关系复杂性的目的。

7）加强联锁专业人才队伍建设。近年来青年职工占比逐步提高，而运输扩能提速需求导致基建、大修、技改项目连年增加，施工维修任务重、安全压力大，急需加强技术力量。由于联锁关系逐步多元化，联锁不再仅仅局限于6502 电气集中、计算机联锁等单个系统，而是指通过现代化手段保障列车高速安全运行的一系列系统设备、联锁关系，以及标准的电气特性、施工工艺和严谨的施工组织等综合概念。因此，培养出一批掌握联锁技术的综合型人才是关键。为此提出3 点建议：①为解决联锁岗管理职能逐步弱化的现状，扭转职工对联锁业务学习不主动积极、联锁岗吸引力不够的问题，应将联锁业务技能、业务资质与管理职能岗位挂钩，以提升联锁业务学习氛围及联锁岗位的吸引力；②开展多种形式培训，拓宽培养渠道，提高基层职工队伍整体技术水平，强化高技能人才持续培养；③鉴于工程联锁试验的工期短、时间紧、试验人员人手不足等情况，建议成立车间级联锁试验小组，将熟悉联锁电路的同志纳入联锁试验小组，参与本车间管辖车站的软件或现场联锁试验［11］。

4 结束语

铁路运输的快速发展，不仅是一次次的技术革新，更是对铁路运输安全的不断挑战。信号图纸作为保障联锁关系准确的重要技术资料，既是设计单位大修、技改出图的设计依据，又是施工单位布线搭建的施工依据，更是设备管理单位维修管理、施工作业、应急故障处置的重要技术资料［12］。

为确保信号图纸联锁关系的准确，需要严格的图审和联锁关系检查试验。而图审和联锁试验的范围、关键点、试验方法又受制于施工图设计及施工组织方式。因此合理准确的信号设计、工程过渡设计至关重要，需要各级铁路部门、设计单位、施工单位鼎立协作，严格审核把关，才能确保信号设计的合理、准确，真正做到铁路运输安全的长治久安。

本文结合铁路工程建设项目，从设备管理角度，深入探讨和分析了当前信号设计在施工图阶段存在的问题，以及给后期信号设备维护工作带来的不利影响，并以此提出7 条解决对策，为今后的信号设计及铁路信号管理工作提供一定借鉴。