黃韓侯鐵路合陽北車站信號系統方案研究

張 恬

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

1 工程概況

黃陵—韓城—侯馬鐵路(黃韓侯鐵路)位于陜西省東部及山西省西南部，主要承擔陜北、山西中南部地區煤炭外運的任務，使陜北地區發往侯馬以遠的煤炭較經包西線、西延線、侯西線縮短運輸距離130 km，是晉陜兩省煤炭運輸的新便捷通道。

合陽北站為黃韓侯鐵路中間站，黃韓侯鐵路通過合陽北站以西的金水溝線路所、小寨線路所與既有侯西線的南永寧車站接軌。

2 設計需要解決的問題

在鐵路信號工程設計中，經常會遇到正線出岔線路距離相鄰車站較遠的情況，而運營部門希望在偏遠的線路所不設運輸人員，要求在相鄰車站集中控制線路所道岔，從而減輕現場人員的勞動強度。金水溝、小寨線路所地域較為偏僻，將以上2處線路所納入相鄰車站聯鎖范圍，需解決4個問題：合陽北車站聯鎖系統控制范圍；合陽北車站與小寨線路所及南永寧車站的行車方式；軌道電路選型、軌道電路載頻選擇；電碼化特殊設計。

3 解決方案

3.1 車站聯鎖范圍

合陽北站距小寨線路所2.8 km，距金水溝線路所4.1 km，以上2處線路所距南永寧車站均為1.5 km。合陽北站、金水溝線路所、小寨線路所、南永寧車站信號平面示意如圖1所示。

圖1 合陽北站、金水溝線路所、小寨線路所、南永寧車站信號平面示意

南永寧車站距離2處線路所更近，一般說來，將兩處線路所納入南永寧車站聯鎖控制范圍似乎更為合理，但南永寧車站為雙機熱備型計算機聯鎖系統，而金水溝、小寨線路所位于黃韓侯鐵路雙線自動閉塞區段，主要承擔黃韓侯鐵路與既有侯西單線鐵路的疏解任務，因此，線路所聯鎖系統選型應為安全性能等級更為嚴密的硬件安全冗余型計算機聯鎖系統。

合陽北站在本工程中新建硬件冗余型計算機聯鎖系統。金水溝、小寨線路所選用的道岔型號為60 kg/m 12號SC330和60 kg/m 18號GLC(09)05道岔，最遠端道岔距離合陽北站信號樓的距離為4.3 km，轉轍設備均選用ZDJ9交流電動轉轍機。ZDJ9交流電動轉轍機的最大有效控制距離為2.3 km，本次設計道岔轉轍機最大控制電纜長度至少4.7 km。根據理論計算，合陽北信號控制室至轉轍機的每個控制芯線3芯并聯后可完成控制功能。雖然轉轍機電纜的加芯帶來了投資的增加，但是相對于拆除南永寧車站現有的雙機熱備型計算機聯鎖系統而新建硬件安全冗余型計算機聯鎖系統，還是大大地降低了投資。因此將以上兩處線路所納入合陽北站聯鎖系統控制范圍技術方案可行，并且一定程度上節省了工程投資。

3.2 行車方式

3.2.1 合陽北站與小寨線路所的行車方式

小寨線路所雖已納入合陽北站聯鎖控制范圍，但為了提高區間通過能力，線路所與車站的行車方式仍按照自動閉塞來辦理，即在1套聯鎖系統內部本站與本站辦理閉塞。為了便于行車人員辦理作業，可為小寨線路所單獨設置1套控顯設備，設置接車輔助、發車輔助、輔助辦理、總輔助等閉塞按鈕。小寨線路所與車站間運行方向的改變由四線制改方電路來實現，并完成SFJG、XTG、SJG、XxFJG發送和接收設備的轉換。

在設計前期，合陽北站、金水溝線路所、小寨線路所的進出站信號機以及XT、ST信號機的設置位置已考慮滿足列車牽引計算的有關規定，XT、ST通過信號機采用經常點燈方式，連續反應防護閉塞分區的空閑及占用情況，當Xx、S信號機紅燈故障滅燈時，具備紅燈轉移功能，紅燈轉移局部電路見圖2。

圖2 紅燈轉移局部電路

以ST信號機為例，S信號機平時點紅燈，ST信號機點黃燈。當S信號機未開放LXJF落下的狀態下，S信號機的燈絲斷絲DJF落下時，XxFJG的GJ即落下，隨之ST信號機點紅燈，提高了行車安全，滿足故障導向安全。

3.2.2 合陽北車站與南永寧車站的行車方式

小寨線路所、金水溝線路所與南永寧車站站間距離較短，其間不能裝設預告信號機，需采用站間聯系電路作為閉塞設備使用，站間需裝設軌道電路。在兩站的控顯設備上增加鄰站進站信號機表示燈、站間軌道電路表示燈、運行方向表示燈及鄰站出站信號表示燈。

3.3 軌道電路選型、軌道電路載頻選擇

3.3.1 軌道電路選型

合陽北車站、金水溝線路所采用97型25 Hz相敏軌道電路，由于小寨線路所相關軌道區段、SFJG、XTG、SJG、XxFJG距離合陽北車站信號控制室距離較遠(圖1)，最遠端的小寨線路所304DG距離合陽北車站信號控制室距離約為4.5 km，遠遠超出97型25 Hz軌道電路2 km(道床電阻1.0 Ω)的極限控制長度，并且由于小寨線路所與合陽北車站采用自動閉塞，SFJG、XTG、SJG、XxFJG必須采用閉路式軌道電路，因此以上區段采用ZPW-2000A軌道電路，選用機械絕緣節。

3.3.2 軌道電路載頻選擇

按照常規設計合陽北車站內、金水溝線路所的97型25 Hz軌道電路載頻上行線均設置為2000-1，下行線載頻均設置為1700-1；其余ZPW-2000A移頻軌道電路下行線載頻按照1700-1、2300-1、1700-2、2300-2依次設置，上行線載頻按照2000-1、2600-1、2000-2、2600-2依次設置。但由于部分特殊軌道區段正反雙方向接車均需設置電碼化，因此相關軌道電路的載頻需滿足特殊區段載頻設置，詳見表1。

以Sx信號機為起點、SF信號機為終點的上行線正方向接車，以SxF信號機為起點、SF信號機為終點的下行線反方向接車為例：由SxF反方向接車時，SFJG、XTG載頻分別設置為下行線頻率2300-2、1700-2。由Sx正方向接車時，SFJG、XTG載頻需更改上行線為2000-1、2600-1。由于SxF方向接車為下行線反方向接車，Sx方向接車為上行線正方向接車，因此，XxG、XTG上行方向載頻常態設置為上行線頻率2000-1、2600-1。由SxF反方向接車時，改為下行線載頻。表1中所列區段按照雙頻率軌道區段室外設備安裝。

表1 特殊區段軌道電路載頻設置

3.4 電碼化特殊設計

合陽北車站、金水溝線路所采用97型25 Hz相敏軌道電路疊加ZPW-2000A電碼化設備。正線接發車采用預發碼方式，側線采用壓入發碼方式。

表1中所列的軌道區段為正線正反向接車進路都需要發碼的區段，以SFJG、XTG為例，前文已經說明由于從Sx方向正方向接車及從SxF反方向接車載頻不同，室外軌道電路已按照雙頻率設備安裝，滿足正反向接車需設置不同載頻的要求，室內電碼化電路中增加改頻繼電器(GPJ)。改頻繼電器的設置減少了司機頻繁扳閘的環節，減輕現場人員的勞動強度。

當排列以SF信號機為起點、SFL信號機為終點的接車進路，排列以SFL信號機為起點、SI信號機為終點的接車進路時，需判斷前一段進路辦理的是上行線正方向接車還是下行線反方向接車。前段已經說明，以上接車進路內軌道區段上行方向載頻規定為上行線頻率，由下行線反向接車時需將載頻修改為下行線頻率。因此SFLJG改頻繼電器勵磁時應檢查SFJG和XTG接車時是否改頻。SFJG和XTG改頻繼電器勵磁電路如圖3所示，SFLJG改頻繼電器勵磁電路如圖4所示。

圖3 SFJG和XTG改頻繼電器勵磁電路

圖4 SFLJG改頻繼電器勵磁電路

改頻繼電器采用JWXC-H340型無極緩放繼電器，緩放時間在DC24V時不小于0.5 s，緩吸時間在DC24V時不大于0.3 s，因此根據圖3電路設計，在(XTG)GPJ失磁落下前，(SFLJG)GPJ能可靠吸起，使得只有在下行線反方向接車(XTG)GPJ吸起的前提下(SFLJG)GPJ勵磁，達到司機不用扳閘自動改頻的目的。

4 結語

合陽北站聯鎖設計方案在合理節省工程投資的前提下，滿足運營部門希望在偏遠線路所不設運輸人員的要求，實現了行車計劃集中指揮的功能。隨著西部鐵路的進一步發展，針對西部地區地廣人稀的地理特點，改善行車指揮人員工作環境、信號設備集中控制的要求將會越來越高，本文中介紹的聯鎖設計方案已經過聯鎖導通試驗，效果良好，可作為后續相關設計的參考。

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