客運專線施工設計階段信號與相關專業接口總結分析

李紅俠，李 江，王 春

(1.中鐵工程設計咨詢集團有限公司通號院,北京 100055； 2.沈陽電務段，沈陽 110032； 3.哈大鐵路客運專線有限責任公司，沈陽 110002)

1 概述

客運專線工程是高新技術的系統集成,涉及站前工程、供電、通信、信號等多個專業,各專業之間既有硬件接口,又有軟件聯系,是一項龐大的系統工程。由于客運專線具有高速度、高密度、高可靠性、高服務質量等運營特點,不但要求各系統設備具有高可靠性、可用性、可維護性和安全性(RAMS),而且對站前工程、各系統設備間的接口配合也提出了更高的要求。鐵路客運專線工程建設中,客觀、合理地做好接口預留,對優化設計、減少工程投資具有重大意義。

客運專線工程需要眾多專業協同完成,而有的工程施工設計中各專業由多個設計院共同承擔,因此設計工作中必須明確專業接口(即專業分工),在明確專業分工的工作界面下,各專業需要首先了解本專業開展工作的前提條件(設計輸入),然后分析確定本專業的設計方案,進而提出本專業對相關專業的要求(設計輸出)。

2 施工設計中信號專業與相關專業互提資料需求情況分析

信號專業首先要收集行車、站場、線路、軌道、橋梁、隧道等專業的施工設計階段資料,如果涉及既有線改造時,還需向鐵路局有關部門了解既有信號設備情況,包括信號設備房屋情況、系統制式、開通運營時間等。綜合考慮該工程的標準、特點,提出信號運營調度指揮、列控、閉塞、聯鎖、微機監測等系統的設計方案,根據線路等級和設計方案需要提出溝槽管線、房屋、定員、暖通、電力、通信、綜合維修等方面的要求,提交相關專業。對相關專業的要求提出后,應該重視其信息反饋,相關專業是否滿足本專業的要求反過來會影響本專業設計方案是否可行。

接口設計管理是設計系統集成的重要組成部分,國外公司一般都設有接口工程師,負責接口問題的協調和實施。下面具體到各相關專業來詳細分析信號專業輸入、輸出資料需要涵蓋的內容和要點,以及據此信號專業能夠開展的設計工作。

3 施工設計中信號專業與相關專業接口分析

3.1 與行車專業接口

信號專業需要行車專業提供全線調度管理模式、行車房屋位置要求、定員及調度區劃分,列流圖,線路閉塞制式,自動閉塞的區間布點等情況。

信號專業向行車專業提供進、出站(包括進路)信號機的里程、區間布點的特殊要求(如僅開行動車組的客運專線區間不設置地面通過信號機,區間標志牌盡量安裝在接觸網支柱上,閉塞分區的設置要結合接觸網支柱的布置情況等)、軌道電路的極限長度(目的是請行車專業考慮閉塞分區的長度與軌道電路的長度能夠協調,以節省工程投資)等,作為行車布點的計算依據。

信號專業根據上述互提資料及反饋情況,確定調度設備的配置方案以及既有調度設備修改方案,根據車站規模、性質確定分機設備的詳細配置及車站房屋布置等,根據列流圖了解車站組織接發車作業及轉線作業的情況作為車站列控應答器布置的設計依據,根據行車提供的區間布點資料進行區間信號平面圖和列控應答器布置圖的設計。

3.2 與線路專業接口

信號專業需要線路專業提供線路的起止里程、聯絡線概況、沿線的地質條件、區間線路具體的平縱斷面、長短鏈表、運營里程與設計里程的換算關系(需根據鐵道部運營部門對于運營里程的設置意見確定)等。

信號專業根據上述資料計算線路實際里程長度,在各車站間選擇合適的地段設置信號中繼站,計算進站信號機外方制動距離范圍內的線路換算坡度,根據設計里程與運營里程的對應關系換算信號設備的運營里程坐標,根據運營里程和線路平縱斷面編制有關的應答器數據表等。

3.3 與站場專業接口

站場專業提供全線線站分界里程、站中心里程、各車站(包括段所)的站場平面圖、樞紐內線路平縱斷面圖及聯絡線平縱斷面圖、道岔型號、道岔的限速、車站范圍內綜合管線圖。

信號專業根據站場平面圖將站場范圍內設置信號電纜槽位置、電纜槽尺寸、手孔大樣圖及位置、過軌鋼管(里程、數量、直徑、管材)等要求提交站場專業,由站場專業繪制各專業綜合管線圖,信號專業還有可能提供對復雜大站、動車段所等的站場布置、股道長度調整建議等。

信號專業據此開展車站、樞紐內信號設備平面布置圖(段所內信號布置圖還與動車停車方式有關),確定聯絡線道岔信號設計方案,仔細核對站場綜合管線圖的電纜槽位置、尺寸、過軌鋼管位置、數量是否滿足各車站信號電纜敷設的要求并及時反饋。

3.4 與軌道專業接口

軌道專業提供全線軌道類型(有砟、無砟)、特殊道岔的軌道結構圖、軌道對膠結絕緣的設置要求、全線線路限速等資料。

信號專業提交有關膠結絕緣設置數量、位置,由軌道專業檢查是否滿足配軌要求。對于有砟軌道地段,還需將補償電容及電氣絕緣節軌枕的有關資料提交軌道專業。

信號專業根據全線有砟或無砟軌道類型條件,確定路基、橋梁、隧道不同地段軌道電路的最大長度,并以此對閉塞分區進行軌道電路分割；根據轉轍機類型及安裝尺寸,提出信號設備安裝限界,進而對站場布局、橋隧地段防撞墻設置或電纜槽設置提出有關要求；根據軌道對膠結絕緣的設置要求,確定站內各絕緣節類型及設置位置；線路限速表用來編制應答器數據表。

3.5 與路基專業接口

路基專業主要提交區間路基面寬度、槽道設置、綜合接地設計有關的資料等。

信號專業將沿線路基地段電纜槽設計要求、區間過軌里程及要求、電纜引上引下里程和要求提交路基專業,信號專業提出路基地段綜合接地系統地線、接地端子等的設置要求,由其負責路基地段綜合接地系統的實施。

3.6 與橋梁專業接口

橋梁專業提供全線橋梁表、全橋布置圖、梁部斷面及槽道設置、綜合接地設計有關的資料、沿線氣象資料等。

信號專業將沿線橋梁地段(包括聯絡線橋梁地段)電纜槽設置要求、電纜上橋里程和要求提交橋梁專業,由其負責橋梁地段的電纜槽道的實施；信號提出橋梁地段綜合接地系統地線、接地端子的設置要求,由其負責路基地段綜合接地的實施;橋梁上設置有轉轍設備等信號設備時,需提出設備安裝地段防撞墻的設置方式等。

信號專業根據氣象資料和橋梁情況選擇區間中繼站位置,在沒有洪水位的橋梁下可以考慮設置信號中繼站,信號專業提供上下橋處橋墩和橋梁上預留雙側電纜槽道和鋸齒型缺口的要求,并根據橋梁情況確定相應軌道電路的設置,橋梁的起止里程用來編制應答器數據表。

3.7 與隧道專業接口

隧道專業提供全線隧道表、隧道斷面、槽道設置、綜合接地有關的資料等。

信號專業將沿線隧道地段電纜槽設計要求提供給隧道專業,信號專業提出綜合接地系統的設置要求,由其負責設計隧道地段的電纜槽道、綜合接地的實施,如果隧道內設置信號機、轉轍設備等,需要向隧道專業提出轉轍設備安裝需要的尺寸,以便隧道專業對該區域進行特殊設計,并根據隧道情況確定相應軌道電路的設置,隧道的起止里程用來編制應答器數據表。

3.8 與通信專業接口

信號專業提供信號各子系統對通信通道的要求,中繼站的設置及里程,各子系統網絡的拓撲結構圖,利用GSM-R傳輸列控及車次號信息及電話配置要求等。

信號專業要求的通道主要包括以下內容。

(1)CTC通道：不同物理路徑的2路2M專用數字通道。

(2)信號安全數據網通道：采用8芯光纖構成信號安全數據網,其中4芯光纖采用一側光纜提供,另4芯光纖采用另一側光纜提供。每側光纜中另各預留2芯光纖作為信號安全數據網的備用光纖。

(3)微機監測通道：2 M專用數字通道。

(4)道岔融雪通道：2 M專用數字通道。

為了工程的順利實施,信號專業還需與通信專業協商確定設計分界點,如信號安全數據網光纜通道可以協商確定如下：引入至ODF架(含)由通信設計,ODF架至信號設備由信號設計,ODF架設置位置由信號確定,工程數量列入通信專業等。

3.9 與電力專業接口

信號專業提出各車站(段、所)、中繼站用電量,單項/三相要求,負荷等級以及道岔融雪用電要求等,在信號樓內確定電力配電盤的位置,向電力專業提交信號樓內信號設備布置圖及有屏蔽需求需設置天網、地網的綜合建筑物。

3.10 與牽引供電專業接口

牽引供電專業主要提出接觸網供電方式及牽引電流值。

信號專業根據牽引供電專業資料選擇相應通流能力的扼流變壓器和綜合貫通地線的截面積,客運專線工程實施中一般是根據線路等級和目標速度值直接確定貫通地線的截面積,例如300～350 km/h的客運專線采用70 mm2的貫通地線,200～250 km/h的線路以及其他自動閉塞區段聯絡線等采用35 mm2的貫通地線。

3.11 與接觸網專業接口

接觸網專業提出無電區和中性區的里程范圍,信號專業用來編制應答器數據表。

信號專業將各高柱信號機設置的位置提交接觸網專業,同時還需關注信號轉轍設備的安裝位置是否與接觸網支柱基礎有沖突。

3.12 與牽引變電專業接口

牽引變電專業提供沿線各牽引變電所、開閉所、分區所、AT所位置。信號專業根據此資料進行軌道電路橫向連接的設計。

3.13 與房建專業接口

房建專業提供各車站信號房屋的總圖和單項平立剖面圖、樓內管線圖。

信號專業向房建專業提供各車站、段所信號房屋的類型、面積、工藝要求,如門窗尺寸、房屋凈高、荷載、電纜引入孔、機械室裝修、防塵、防火等要求,條件許可時,要盡量考慮信號大修倒換房屋要求,提供站臺范圍內信號電纜溝槽要求(尺寸)、電纜引入室內的要求,包括電纜井或電纜引入室的尺寸、電纜爬架設置要求等。

信號專業根據上述互提資料設計信號樓內設備布置圖并復核房屋布置總圖及樓內管線圖。

3.14 與暖通專業接口

信號專業提交信號各房屋溫濕度、設置空調、設置氣體滅火系統的要求,提供信號樓內設備布置圖。

3.15 與機務及動車專業接口

機務、動車專業主要提交動車(客整、機務)段所的位置、整備線數量、動車停車方式、段所內綜合管線圖。

信號專業根據段所地點及維修體制(由機械專業提供)考慮維修工點和房屋布置,根據動車停放方式確定信號設備平面布置圖,根據整備線數量確定機車信號測試環線。信號專業要仔細核對段所內的綜合管線圖并給動車專業提出反饋意見。

3.16 與機械專業接口

機械專業提供維修機構的設置方案及工點的設置情況。信號專業據此對工區、維修段所的設備配置、房屋面積及定員提出要求,機械專業提出大型維修機械作業對信號軌道電路的要求。

如果采用綜合維修體制,則提供給機械專業維修工點的信號房屋、用電,統籌考慮檢修的大型工器具、機構組織和定員。

在綜合維修體制沒有建立的情況下,投入運營的客運專線可參照最新頒布的鐵運[2009]36號《關于客運專線固定設施維修管理有關問題的指導意見》,設置信號車間、工區,明確職責、作業方式等。

4 結語

隨著客運專線工程的不斷建設,路基、橋梁、隧道、綜合接地系統等陸續發布其相關的鐵路工程建設通用參考圖,通用參考圖中一般均能體現其他專業對本專業的接口要求,就客運專線工程中的綜合接地系統來說,還有與軌道、站場及房建(站臺)等專業間的接口,其工程設計界面劃分、設計分工,可參照鐵道部鑒定中心《關于印發(鐵路防雷、接地工程設計專業分工及文件編制研討會議紀要)的通知》(鑒信[2007]96號)執行,避免各相關工程結合部出現脫節。另外信號設備用房需要與房建、電力專業的接口預留也較多,如防雷屏蔽和接地要求等等,在施工設計階段均需要根據部文要求,明確標示在房建專業的相關設計文件中。

本文系統地總結分析了信號專業與其他專業間的接口,已開通運營的武廣、鄭西客運專線等的信號設計工作都遵循本文所述的接口規定,但針對具體的工程建設項目,信號與相關專業間接口可以稍有差異,但施工設計階段各專業接口的工作界面必須明確,對于客運專線工程的順利實施具有重要的指導意義。

[1]鐵路通信信號總公司研究設計院.TB10007—2006 鐵路信號設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2006.

[2]鑒信[2007]96號，關于印發(鐵路防雷、接地工程設計專業分工及文件編制研討會議紀要)的通知[S].

[3]鐵集成[2007]124號，客運專線CTCS-2級列控系統配置及運用技術原則(暫行)[S].

[4]鐵運[2008]19號，關于客運專線信號系統若干問題的指導意見[S].