普速鐵路自動閉塞區間信號點類型構建研究

張 昱

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300308)

隨著我國鐵路事業的快速發展，重載鐵路線路、大型樞紐不斷出現，鐵路線位設計越發復雜，對于普速鐵路，自動閉塞區間信號點的布置也變得種類繁多、自動閉塞區間的最高編碼碼序也需要根據線路運營的實際情況來確定。近年來，有關學者專家對區間信號點的劃分和優化布置[1-7]進行了研究，但是，對完成優化布置的區間信號點進行信號點類型的構建，有利于開展鐵路信號工程設計、施工、運營維護方面的研究卻很少，使得在普速鐵路自動閉塞區間的信號工程設計中，對于不同的區間信號點布置，各設計單位均有其各自的命名方式，這就造成了同一類型的區間信號點，在不同的鐵路工程中，可能有多個不同的名稱，且命名方式混亂、不統一，從而增加了鐵路信號工程的施工和建成后的運營維護難度。因此，針對目前存在的問題，從鐵路信號工程設計的角度出發，對普速鐵路自動閉塞區間中的不同區間信號點進行分析研究，基于區間信號點的常態編碼碼序構建其區間信號點類型，實現普速鐵路自動閉塞區間信號點類型在不同鐵路信號工程中的通用和統一，以有利于鐵路信號工程設計、施工、運營維護工作的開展。根據相關規范的要求[8-10]，實際的鐵路區間信號工程絕大多數采用四顯示自動閉塞，因此，闡述的普速鐵路區間自動閉塞均為四顯示自動閉塞。

1 區間信號點類型的構建

根據普速鐵路區間信號工程的設計原則，對相關術語的說明如下。

(1)1JG、2JG、3JG：車站的一接近閉塞分區、二接近閉塞分區、三接近閉塞分區。

(2)1LQG、2LQG：車站的一離去閉塞分區、二離去閉塞分區，在本文后續闡述中，將其簡化為1LQ、2LQ。

(3)QG：區間閉塞分區，指自動閉塞區間中，除前述1JG、2JG、3JG、1LQ、2LQ以外的閉塞分區。

(4)FG、JFG：車站管轄區間分界處的閉塞分區。

以上定義的示意如圖1所示。

圖1 車站管轄自動閉塞區間示意

由圖1可知，車站管轄的自動閉塞區間，是根據列車運行的正方向，由分界處FG閉塞分區開始，至分界處JFG閉塞分區結束。

普速鐵路區間線路，在對其進行區間信號點布置之后，每個區間信號點就是一個閉塞分區，即所有的區間信號點的本質屬性為閉塞分區，不同區間信號點之間的區別只是在于組成它的軌道區段的數目、名稱、長度、防護該閉塞分區的信號機名稱、該閉塞分區的常態編碼碼序等其他屬性的不同。

對于普速鐵路自動閉塞區間，在進行區間信號工程設計時，均是以車站為單位進行的，車站不同的進站口外方，均銜接不同的區間線路。由前所述，自動閉塞區間是由不同的區間信號點構成的集合，構成車站管轄的自動閉塞區間的所有區間信號點，其各自包含的屬性，以及自動閉塞區間信號點之間的關聯關系，構成了車站管轄的自動閉塞區間之間的不同。

普速鐵路自動閉塞區間信號工程設計的內容，是配合列車車載設備，完成列車與地面軌道電路之間的車地信息交互，實現列車占用檢查和列車運行控制。列車在區間運行時，地面軌道電路向車載設備交互的信息[11-12]，即地面軌道電路上傳給車載設備的低頻編碼信息，是普速鐵路區間列車運行控制最重要的部分，而地面軌道電路低頻編碼是由其編碼電路實現的，所以，地面軌道電路編碼電路的設計是普速鐵路區間信號工程設計的核心。由前所述，自動閉塞區間是由不同區間信號點構成的整體，區間信號點內部的軌道電路，不論其數量的多少，其低頻編碼的原則一樣。自車站進站信號機往外，區間信號點常態編碼依次為HU碼、U碼、LU碼、L碼，根據區間編碼最高碼序的不同要求，還可能存在L2碼、L3碼、L4碼、L5碼[13]。因此，根據區間信號點的常態編碼碼序的不同，將區間信號點分為不同的類別，這就實現了同一類別的區間信號點，即使區間信號點的構成有多個軌道區段，或者區間信號點是車站管轄區間分界處的閉塞分區，其編碼原則均相同，在具體的信號工程設計中，只在繼電器條件的使用上，有一些細微的差別。

綜上所述，本文提出普速鐵路自動閉塞區間信號點的構建方式為：以區間信號點的常態編碼碼序作為其唯一標識，結合區間信號點在區間中與車站的相對位置關系進行命名。基于此方式構建的區間信號點類型，同一類型的區間信號點在不同的工程中，其名稱、內部編碼原則等工程設計內容均是統一的；同時，此方式也反映出區間信號點之間的相互關聯關系。假定圖1所示車站管轄的區間的最高編碼碼序是L碼，構建起對應的區間信號點類型，如圖2所示。

圖2 車站管轄自動閉塞區間信號點類型示意

2 基于編碼碼序的區間信號點類型

在具體的工程項目中，自動閉塞區間的最高編碼碼序是不同的，進而組成該自動閉塞區間的信號點對應的類型也不同。本文將根據自動閉塞區間最高編碼碼序的不同，分別闡述自動閉塞區間中的不同區間信號點類型。

2.1 最高編碼碼序為L碼時的區間信號點類型

對于常規的普速客貨列車共線運行的自動閉塞區間，其最高編碼碼序為L碼。區間信號點的常態編碼碼序，與該區間中信號點的數目相關，即相鄰車站之間區間的信號點數目不同，區間信號點的常態編碼碼序隨之不同。基于此，在最高編碼碼序為L碼時，所有普速鐵路自動閉塞區間信號點的布置及其對應的區間信號點類型如圖3所示。

圖3 最高編碼碼序為L碼時區間信號點布置及信號點類型

由圖3可知，在區間最高編碼碼序為L碼時，其常態碼序為HU→U→LU→L，普速鐵路自動閉塞區間的所有信號點布置情況，可以根據其包含的區間信號點的數目，分為圖3所示的5種類別。在每種類別中，根據具體區間信號點在區間中和車站的相對關系：是車站的接近閉塞分區、離去閉塞分區、或者是除此之外的大區間閉塞分區、以及在樞紐短區間中既是車站的離去閉塞分區，又是鄰站的接近閉塞分區，確定信號點的常態編碼碼序，進而構建區間信號點類型。對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區間，其區間信號點的類型，均能由圖3所示的3JG(HU)、2JG(U)、1JG(LU)、QG(L)、2LQ(L)、1LQ(L)、2LQ1JG (LU)、1LQ1JG(LU)、2LQ2JG(U)、1LQ2JG(U)、2LQ3JG(HU)類型中，有相互關系的幾種類型表述。

2.2 最高編碼碼序為L3碼時的區間信號點類型

對于重載鐵路，為了保障萬噸列車的運行，區間信號點的最高編碼碼序為L3碼，此時，所有普速鐵路自動閉塞區間信號點的布置情況，及其相應的區間信號點類型如圖4所示。

由圖4可知，普速鐵路自動閉塞區間最高編碼碼序為L3時，其常態編碼碼序為HU→U→LU→L→L2→L3，即當區間編碼最高碼序提升為L3碼的時候，自動閉塞區間的區間信號點類型，除包含本文前述最高碼序為L碼時的區間信號點類型外，還增加了1LQ(L3)、1LQ(L2)、2LQ(L3)、2LQ(L2)、QG(L2)、QG(L3)類型。

在最高編碼碼序為L3碼時，普速鐵路自動閉塞區間的所有信號點布置情況，可以由圖4所示的7種類別進行表述，進而對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區間，其區間信號點的類型，均能由圖4所示的區間信號點類型中，有相互關系的幾種類型表述。

2.3 最高編碼碼序為L5碼時的區間信號點類型

對于既有線提速至C2標準，運行速度≥200 km/h的動車組列車，動車組車載設備的最高編碼碼序是L5碼；或在鐵路樞紐中，需要接發動車組列車，這就使得自動閉塞區間軌道電路最高編碼碼序需提升至L5碼。此時，所有普速鐵路自動閉塞區間信號點的布置情況，及其對應的區間信號點類型如圖5所示。

由圖5可知，此種設計情況下，自動閉塞區間常態編碼碼序為HU→U→LU→L→L2→L3→L4→L5，區間信號點類型較前述最高編碼碼序為L3碼時的信號點類型，增加1LQ(L4)、1LQ(L5)、2LQ(L4)、2LQ(L5)、QG(L4)、QG(L5)類型，即在最高編碼碼序L5碼前提下，根據不同自動閉塞區間中，所包含的區間信號點數目的不同，普速鐵路自動閉塞區間的所有信號點布置情況，可以由圖5所示的9種類別進行表述，進而對于具體車站所管轄的某一自動閉塞區間，其區間信號點的類型，均能由圖5所示的區間信號點類型中，有相互關系的幾種類型表述。

對于兩個車站之間距離特別近，站間距大致在4 km左右的設計情況，在信號工程設計中，一般將兩個車站之間的關系處理為站聯，極少數處理為自動閉塞區間。若處理為自動閉塞區間，它也是一個信號點，根據本文前述的信號點類型構建方法，構建起對應的區間信號點類型為1LQ3JG(HU)。

圖4 最高碼序為L3碼時區間信號點布置及信號點類型

圖5 最高碼序為L5碼時區間信號點布置及信號點類型

3 工程設計應用實例

在具體的鐵路信號工程設計中，各設計院開發了多種輔助設計軟件[14-15]，本文闡述的區間信號點類型構建方法，也應用到了本單位普速鐵路自動閉塞區間工程的輔助設計軟件中。由于本文提出的區間信號點類型是基于區間信號點的常態編碼構建的，同一種區間信號點類型，有著相同的編碼原則，因此，本文構建的區間信號點類型也能應用于自動閉塞系統的電路設計中，同時，還可以將其直接用于區間軌道電路組合類型的構建和選擇上。

在某鐵路工程中，某一個車站管轄的自動閉塞區間，位于一個區間信號點數目眾多的長大區間中，且區間最高編碼碼序為L5碼。在該車站管轄自動閉塞區間的信號工程設計中，將本文提出的區間信號點類型方法，直接應用到閉塞分區中各個軌道區段組合類型的構建上，該車站管轄區間的信號平面布置和應用本文區間信號點類型構建的組合布置如圖6所示。

圖6 長大區間信號平面布置及軌道區段組合布置

對于最高編碼碼序為L碼的某鐵路樞紐區間，其組成軌道電路的組合類型工程設計中，也可以直接應用本文提出的信號點類型。圖7示例了該鐵路樞紐區間的信號平面布置和應用本文區間信號點類型構建的組合布置。

圖7 樞紐短區間信號平面布置及軌道區段組合布置

對于前述圖6、圖7工程設計應用實例，本文提出的區間信號點類型也應用到了其自動閉塞系統電路圖、配線圖的設計中，基于本文提出的區間信號點類型設計的電路圖、配線圖，具有通用性，能直接應用到其他鐵路工程自動閉塞系統的設計中，即同一種區間信號點類型的組合構建方式和電路圖、配線圖在不同的區間自動閉塞工程中均相同。

4 結論

針對普速鐵路，以自動閉塞區間信號點的編碼碼序為研究切入點，構建了基于它的區間信號點類型，具有很強的通用性和可拓展性，能在不同的最高編碼碼序下，對所有的區間信號點布置情況構建其對應的信號點類型，并且構建區間信號點類型邏輯含義清晰、名稱統一、能應用到所有的普速鐵路自動閉塞區間工程的信號設計中。目前，本文所述的普速鐵路自動閉塞區間信號點類型，已應用于濟南至青島鐵路工程膠州北站過渡過程、牡丹江鐵路樞紐、哈爾濱到佳木斯鐵路工程等多個鐵路工程的區間自動閉塞系統的設計中。