铁路信号的针对性设计与图实一致性研究

张光灿烂

国铁集团《关于加强铁路电务工程验收管理的若干补充措施的通知》（铁工电〔2023〕11号）［1］明确指出：为确保施工图纸质量，设计单位提供的施工图纸应绘制全部端子配线，严格依照关联设备“双端配线”原则执行。国铁集团工电部《关于“6.2”印度列车脱轨相撞事故的通报》（工电通号电〔2023〕170号）［2］，以“图实一致性”为总要求，强调抓好施工图纸的源头质量。

在铁路信号工程施工方面，国铁集团发布的《高速铁路信号工程细部设计和工艺质量标准》［3］，对形成铁路信号工程实体的每一项工程及设备的施工安装，不但有详细的文字（规定、工艺流程、施工方法、工艺质量要点）要求，而且附有施工安装示意图和工程实体照片。如此，工程施工将有统一的标准和参照图例，便于施工单位遵照执行。

在铁路信号工程设计方面，为实现“双端配线”和“图实一致性”，施工图纸实施设计流程需进行标准化控制，以提高设计质量。但目前尚未见有指导性的文字、图例或示意图标准［4］，因而不同的单位有自己的“通用电路”和“通用组合”，在进行施工图纸设计时，只根据具体需求对“通用电路”和“通用组合”进行修改，一旦修改的不彻底、不完善，就会造成工程施工时进行变更，而设计联系单的变更内容又未及时反映在竣工图上，致使实物与图表不一致［5-6］。因此，针对性地设计“定型电路”和“定型组合”是确保施工图纸设计质量、达成“双端配线”和“图实一致性”的有效途径［7］。

所谓针对性设计，就是要依据轨旁设备（如信号机、轨道占用检查装置、道岔转辙机等）的不同、选用器材（如信号点灯隔离变压器、断路器等）的不同，以及采用信号子系统类型（如联锁、自动闭塞或自动站间闭塞、列控、集中监测等）的不同等，设计针对性的控制电路及对应的组合内部配线和室外箱盒内部配线，亦即“定型电路”和“定型组合”。本文以普家村线路所通过信号机为例，论述针对性设计，以实现“双端配线”和“图实一致性”的方法。

1 针对性设计的方法

普家村线路所信号平面布置示意见图1。依据《铁路信号设计规范》［8］第3.2.8条第2款“线路所通过信号机设置引导信号机构，无引导接发车作业时封闭引导信号机构”，《铁路技术管理规程》［9］第83条“进站及接车进路信号机，均应设引导信号”的规定，该线路所通过信号机采用车站进站信号机机构，并设置引导信号。线路所通过信号机设置处所（正向或逆向、正线或联络线或疏解线）及与其相关的道岔类型不同，灯光配置和控制电路（简称“电路”）亦不同。电路不同，继电器组合及组合内部配线、室外箱盒内部配置及配线亦不同。

1.1 根据实际需求安排组合内部继电器

在既往的设计中，线路所各通过信号机均是直接采用车站进站信号机电路，以及其组合内部配线和室外箱盒内部配线，是按最大需求设计的“通用电路”和“通用组合”。这种设计的方便之处是电路和组合（室外箱盒）内部配线类型单一；不足之处是对于具体的信号机，在设计电路时，需根据其设置处所及灯光配置，对电路和组合内部配线进行修改，并在电路中添加修改说明。在施工时，施工单位需根据电路中的说明，对组合内部配线进行修改。而在插配组合内部继电器时，又需要查看《组合类型表》《点灯电路图》和《不插继电器表》，才能确定具体继电器。因此，该设计方法，很难在一张图上达到“图实一致性”，不但设计不便、施工不便，而且设备管理单位后期还需在组合内部粘贴“空位”标识，见图2，增加工作量。

图2 通用组合内“空位”标识

正常情况下，进站信号机组合需要列车信号继电器LXJ、正线继电器ZXJ、引导信号继电器YXJ、通过信号继电器TXJ和绿黄信号继电器LUXJ。应注意的是，如果信号机所防护的进路中所有道岔均只有开通直股一种场景，则ZXJ只有吸起一种状态，只有当信号机所防护的进路中有道岔开通直股和曲股2种场景时，ZXJ才有吸起和落下2种状态，这与是否办理了进路及信号机是否开放无关［10］，只与道岔的开向场景有关。

图1所示线路所进站信号机组合所需的上述继电器中，S信号机组合需要所有继电器，SN信号机组合不需要LUXJ（当信号机无绿黄灯光显示时，只需在组合侧面进行相关端子短连即可，无需修改电路和组合内部配线。因而为减少组合内部配线类型，可以与S信号机使用同一类型电路和组合），X信号机组合不需要ZXJ，而XN、XK，XKN信号机组合均不需要ZXJ、TXJ和LUXJ。虽然XN与XK和XKN信号机组合所需要的继电器相同，但它们的电路不尽相同。因此，线路所各通过信号机，根据其设置处所和灯光配置，需针对性地安排至少4种组合内部继电器，见图3。

图3 线路所通过信号机组合内部继电器安排

1.2 根据实际需求设计组合内部配线

根据电路需求和图3的组合内部继电器安排，针对性地设计组合内部配线，亦即“定型组合”，既可以实现施工图纸与实物唯一性对应关系，也可以进行工厂化、标准化、专业化生产。在插配组合内部继电器时，只需查看《组合类型表》或者《组合内部配线图》，就能确定需插入的继电器，不会出现施工图纸上有而实际无的情况，实现“图实一致性”。如图4所示，组合内没有安插继电器的位置采用补空板进行补空，节省了继电器插座板，更无需粘贴“空位”或“未用”等标识。

图4 组合内部无继电器位置补空板示意

1.3 根据具体采用产品进行全信息配线

断路器取代熔断器已经成熟运用于铁路信号领域多年，但目前仍有一些工程设计虽然采用的是断路器，但仍按照熔断器接触座方式，而不是按照断路器安装底板方式进行组合内部配线，导致配线不完整，施工时需在现场根据实物进行二次配线，若在做竣工图时，现场增加的配线又未反映在图纸上，则造成竣工图与实物不一致［11］。

采用断路器时，组合零位置的2块断路器安装底板命名为Da和Db。如图5所示，断路器安装底板需根据具体采用产品进行全信息配线，除上/下触头的相关配线外，报警电源（RBZ、RBF）和排架报警器接点（RB-BJQ）需配线至组合侧面06端子板，实现组合内部配线的完整性。现场施工时，所有外部配线按照《组合柜组合侧面配线图》进行即可，无需拆开组合，实现施工便利。

图5 组合内部断路器全信息配线

1.4 根据具体产品进行室外箱盒内部设备配置及配线

一些工程的线路所信号机是按五灯位亮灯（简称“五灯位”）进行室外箱盒内部点灯装置配置及配线。为提高通用性，通常会标以“采用XX型多功能智能信号点灯装置，配线端子以厂家定义为准”的说明，这种按最大需求设计的方法，会造成施工图纸相关端子缺失。若施工时箱盒内部线束也是按五灯位通过信号机统一制作，当其被用于三灯位或四灯位通过信号机时，对于不需要安装的点灯装置，则产生空线头。而在做竣工图时又未在图纸上予以完善，造成竣工图与实物不一致，给设备管理单位检查维修带来困扰。

线路所通过信号机应依据灯光配置（三灯位、四灯位或五灯位）的不同，按实际需求和所用器材针对性地进行室外箱盒内部设备配置及配线设计，见图6。

图6 通过信号机室外箱盒内部配线示意

根据设备安装尺寸需求，确定选用XB1（三灯位时）或XB2（五灯位时）变压器箱，节省材料费用，箱内也不会存在空线头现象，因而看起来更简洁。通过信号机室外箱盒实物示意见图7。

图7 通过信号机室外箱盒实物示意

1.5 电路表达及配线形式革新

为实现“双端配线”和“图实一致性”，需对电路表达及配线形式进行改进，以使施工图纸信息完整，避免出现无关的继电器接点，不需添加修改组合内部配线说明。对于安装集中监测点灯电流采集模块需要穿线的回路，在设计组合内部配线时，应配线至侧面端子，施工时采集模块穿线在组合侧面即可进行，无需拆开组合，施工更简便省时。电路设计时亦只填写信号机名称、组合位置、至分线柜和集中监测的端子，不再添加电路修改说明，因而能够提高设计效率。如图8所示，电路图增加了至集中监测系统的“点灯电流采集”和“绝缘漏流测试”配线，同时，在分线柜的配线图中，增加浪涌保护器（SPD）型号标注和至集中监测的“绝缘漏流测试”的配线（图中红色框内部分），以使电路图与配线图一致［12］。

图8 具有完整信息的信号机点灯电路

1.6 应用效果

图9（a）使用的“定型组合”，安装在组合柜上比较匀称美观，能有效利用组合柜的空间［13］；图9（b）使用的“通用组合”，因一些位置不插继电器，使得组合柜显得比较杂乱和残缺。与采用“通用组合”相比，采用“定型组合”能快速、准确地完成设计工作，有效避免因修改“通用电路”和“通用组合”而产生的差、错、漏、碰问题，便利施工，更方便后期维护。

图9 组合柜布置比较

2 标准修订

在《铁路工程制图标准》［14］中，“14信号制图”之“14.2图样画法”只有文字描述，未附参考图样，在“14.3名称及编号”之14.3.6、14.3.8和14.3.12项下，作了相关信号机在其名称字头右下角缀以编号的文字规定。如图10所示，出站信号机在其名称字头右下角标注线路编号、调车信号机在其名称字头右下角标注顺序号，才是符合标准要求的，但现在绝大部分设计未予严格执行。

而“14.2.6配线图宜标注每根线条的去向，非主要配线图的配线关系可采用单向方式表示”的规定，显然与“铁工电〔2023〕11号”要求的“双端配线”原则不符。

在《铁路工程图形符号标准》［15］中的“10信号图形符号”虽附了图样，但未规定相关图样的具体尺寸，这就形成了各设计单位有自己的一套图样，款式繁多。图11是收集到的部分继电器及其接点、轨道电路室外箱盒的图样，因没有统一标准，使得同一图样有较多尺寸，有时在同一张图上都能见到多个不同尺寸的同一图样，这影响了图纸的整体协调性。

图11 不同尺寸的继电器及其接点、轨道电路室外箱盒

因此，对《铁路工程制图标准》和《铁路工程图形符号标准》有关“信号制图”和“信号图形符号”标准的修订完善，应是贯彻“铁工电〔2023〕11号”文件精神的工作之一。如图12所示，在相关标准中，应规定信号图形符号或图样尺寸，便于各单位共同遵守。

图12 部分信号图形符号（图样）尺寸

3 规范制定

上述以线路所通过信号机为例的针对性设计，只是达成“双端配线”和“图实一致性”的一个方面，要使其取得理想的成果，就需要全路信号各相关单位共同努力，由主管部门制定一部《铁路信号工程施工图纸设计质量规范》，对电路表达内容、配线表格形式作详细的规定，并附具体图例。不但设计人员可以遵照执行，咨询、审查、验收部门也有统一依据。

随着标准的不断完善、设计质量规范的制定和优良工程设计案例的经验累积，最终建成完善的定型标准图库系统。以算力的无所不在，加速智能的无所不及，把定型标准图库系统与目前分散、零散的，如室外电缆配线软件、组合侧面配线软件等，整合为一个信号设计专家系统，从而使“双端配线”和“图实一致性”变得高效和省时。

4 结束语

结合具体工程设计项目，从实际需求安排组合内部继电器到设计组合内部配线、从具体采用产品进行全信息配线到电路表达及配线形式改进等，深入论述了针对性地设计“定型电路”和“定型组合”，是实现“双端配线”和“图实一致性”、确保施工图纸质量的的有效方法，对于提高设计出图效率、实现施工图纸标准化及规范化、便利施工、方便设备管理等具有重要意义。该方法已成功应用于中老昆万铁路昆玉段信号系统施工设计，工程施工、开通顺利，信号系统自2016年底开通运营以来运行稳定。