長大隧道內軌道電路設置方案研究

衛旭初

京廣線郴州站 (含)至白石渡站 (含)區間既有設備為2000～2001年開通的UM71，其中，良田至太平里段因道床電阻過低，在南方雨水季節，軌道電路參數難以調整，經常會出現室外沒有列車占用，然而室內控制臺顯示軌道電路占用，即“紅光帶”現象。為解決該問題，2002年在該區段增加了計軸設備，提高軌道電路可靠性。

由于UM71移頻自動閉塞設備上道時間較長(13年)，設備元器件嚴重老化，故障明顯增多，且該設備沒有實現國產化，不能與國內主流自動閉塞設備實現互換，導致無法及時更新備品、備件，對設備維護產生不利影響。UM71自動閉塞設備是單套工作模式，沒有冗余措施，不能實現故障器材的自動切換，導致故障延時較長，從而對運輸造成一定的影響。同時，既有計軸設備也已經老化，故障率升高且已到大修改造年限。

為確保信號設備的安全性、降低設備故障頻率、縮短故障維修時間，減少對運輸效率的影響，有必要對既有京廣線郴州至白石渡段K1893+660(郴州站下行進站信號機)～K1953+400(廣鐵集團與廣深公司分界)，共計59.8 km的區間自動閉塞進行改造。其中良田站于2010年封閉，改為信號中繼站，良田站距坳上站約為10 km，距太平里站約為15 km。位于良田至太平里段的南嶺隧道長6.06 km，道床電阻0.2～0.8 Ω·km。工程范圍如圖1所示。

1 閉塞改造設計原則

1.1 信號機

區間根據行車布點調整情況，新設區間通過信號機，采用鋁合金機構、雙燈雙絲定焦盤燈組，新設SMC材料箱盒及一體化點燈單元。

圖1 郴州至白石渡自動閉塞改造工程范圍

1.2 軌道電路

結合新設信號機新設區間軌道電路，采用ZPW-2000系列移頻軌道電路，相比較UM71具有更好的傳輸能力，可使區段極限長度增長，從而減少區間分割點，降低工程造價。

1.3 計軸設備

長大隧道內新設計軸設備，疊加ZPW-2000系列軌道電路，并采用2000系列發送器發送機車信號。在雨季等氣候惡劣情況下，采用計軸設備來完成列車占用、出清區間軌道區段的檢查，ZPW-2000設備發送機車信號，與計軸設備并聯運行。在氣候條件允許的情況下，通過設計切換按鈕，停用計軸設備，恢復區間ZPW-2000系列軌道電路正常工作模式。另外，既有的計軸站間安全信息傳輸系統，因老化且無進一步上道許可，此次工程改用站聯電纜方式。經計算，計軸設備配置原則如下。

1.每個閉塞分區采用1個計軸運算單元，對應多個閉塞分區時，各運算單元硬件疊加即可。每臺計軸主機最多可放置10個運算單元。

2.相鄰閉塞分區室外檢測點可共用。

3.室外設備采用220 V交流供電方式，電源線共用。電源線在XB箱分歧，XB箱內裝有轉換板，轉換板包含隔離變壓器及防雷單元，前者用于電壓補償，后者用于室外設備防雷。設計時應考慮遠供電源的傳輸衰耗，保證最遠端的交流輸入不低于AC 160 V，通過增加電源電纜芯數來減少衰耗。

4.室外各檢測點信號線需獨立提供，每個檢測點需1對芯線，當檢測點距離室內大于8 km時，需另加增音設備，用于對通道衰耗的補償，可最多用于6路通道電平的衰耗補償。(對應6個檢測點)。

2 良田—太平里站間集中區劃分方案

2.1 良田、太平里站各管轄一部分計軸設備

如圖2所示。正線虛線部分表示計軸疊加2000系列軌道電路區段。根據實際計算設備數量，良田及太平里站各需2臺計軸主機柜，各需1臺計軸監測機柜。

圖2 集中區劃分方案

良田共管轄21個室外計軸檢測點，檢測20個軌道區段，每個計軸檢測點單獨需要2芯電纜傳輸室外信號，與室內計軸機柜相連，最多8個檢測點共用1組電源，計軸主機柜Ⅰ、Ⅱ分別對外送出2路AC220V電源，分別給上、下行室外檢測點計軸設備供電。

太平里站共管轄19個室外計軸檢測點，檢測18個軌道區段，每個計軸檢測點需要2芯電纜分別給上、下行室外檢測點計軸設備供電。

各站計軸監測機柜中設置監測系統，監測上、下行計軸設備運行情況。

根據《ZPW-2000軌道電路技術條件》 (TB/T3206-2008)要求，電纜控制長度不應大于10 km，計軸設備在不設增益的情況下，電纜控制距離亦不宜大于10 km。按照圖2所示劃分集中區，良田與太平里站所管轄區間范圍均滿足技術標準要求。

2.2 計軸管轄區段全部劃分至太平里站

因良田站無信號值班工區，電務維修人員維護工作極為不方便，計軸疊加2000系列軌道電路區段故障又較多，隧道靠近太平里站，故推薦將計軸設備的室內主機全部放置在太平里站，將原良田站管轄的計軸區段劃歸太平里站管轄。劃分方式見圖2虛框所示。

根據實際計算設備數量:太平里站上、下行共需4臺計軸主機柜，1臺計軸監測機柜，柜中設置2套監測系統，分別監測上、下行計軸設備運行情況。上、下行分別有20個室外計軸檢測點，檢測19個軌道區段。另外，上、下行各需配置2臺增音箱，每臺負責放大6個室外檢測點的信號。

需要說明的是，該方案會導致計軸區段及ZPW-2000軌道電路最遠端電纜控制長度達到13 km，雖然計軸設備可以通過增益器解決問題，ZPW-2000系列移頻軌道電路控制長度目前尚無設計雷同案例，且缺乏軌道電路調整參數。

3 實施方案

根據《ZPW-2000軌道電路技術條件》 (TB/T3206-2008)要求，電纜控制長度不應大于10 km，且本段為低道床區段，不利于軌道電路調整，經咨詢有關研發單位也未能提供明確的可行意見。考慮工程實施的安全性，本次改造仍按照兩站各管轄一部分計軸設備執行。

4 結論

鑒于目前ZPW-2000系列移頻軌道電路電纜控制長度仍局限于10 km以內，因此:

1.若集中區劃分后移頻軌道電路電纜控制長度在10 km以內，計軸疊加2000系列軌道電路區段可以全部劃分至某一車站，從而利于電務單位的維修。

2.若集中區劃分后移頻軌道電路電纜控制長度在10 km以上，建議分別劃分計軸疊加2000系列軌道電路區段至相鄰各車站，若仍不滿足，可根據需要增設中繼站。

另外，隨著信號設備技術的不斷發展及完善，移頻軌道電路的控制范圍也會逐步增加，屆時配合計軸增益設備，可以按照需求對集中區進行合理劃分，對電務維護等工作將可能帶來極大便利，請設計者們及時跟蹤區間移頻軌道電路設備性能參數的最新狀況，并結合項目特點合理的選用方案。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.運基信號【2006】446號.計軸加軌道電路解決自動閉塞“紅光帶”方案的指導意見［S］.2006.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.鐵路信號設計規范［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［3］ 中國鐵路總公司.中華人民共和國鐵路技術管理規程［M］.北京:中國鐵道出版社，2014.

［4］ 黃鵬翔.鐵路信號工程基礎［S］.中鐵第四勘察設計院集團有限公司通號處，2010.