單線鐵路信號設備選用及經濟效益分析

龍真真，王銳東，劉孝凡

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

由于單線鐵路信號設備會影響整個鐵路系統的安全，因此在選用信號設備時要從各個方面進行全面的考慮，既要保證鐵路系統的安全，又要發揮出鐵路運行的經濟效益。我國近幾年來雖然修建了一些雙線鐵路（復線鐵路），但單線鐵路里程仍然占我國鐵路運營里程的一半之多。為了保證單線鐵路的運行安全，提高鐵路的運行效率，還需要選擇先進的信號設備，滿足單線鐵路的運輸需求，推動單線鐵路信號設備向現代化、自動化的信號系統發展。

1 單線鐵路信號設備的概述

1.1 單線鐵路信號設備的發展歷程

我國鐵路事業起步晚、發展慢，在發展初期鐵路信號使用的全部都是人工開放臂板信號，即使在惡劣天氣下也還是需要人工掛煤油燈。因為煤油燈燃燒較快，所以一晚上要掛好幾次，給單線鐵路的工作人員增加了較大的工作強度，還存在潛在的安全隱患，缺乏安全措施。隨著技術的發展，電力被廣泛應用，鐵路工作人員不再使用煤油燈，鐵路信號出現了色燈信號機，可以根據不同的顏色來提醒列車司機在不同的地方以規定速度運行[1-2]。電氣集中聯鎖電路在1960 年被設計研制，經過反復的改進優化，在1965 年被正式應用，隨著鐵路的不斷發展，信號設備也更加完善。

1.2 單線鐵路信號設備的組成

單線鐵路信號設備主要是由以下3 個部分組成：一是信號機，它是固定信號顯示所使用的機具設備，起防護作用，可以防護站內進路、防護危險地點，在廣義的鐵路信號運輸系統中也可以解釋為保證列車的行車安全，提高區間的通過能力[3]；二是轉轍機，主要作用就是用來轉換道岔位置，根據需要進行定位或反位，提示司機正確的道岔位置，當出現道岔事故時及時報警；三是軌道電路，它是單線鐵路信號設備的重要組成部分，其作用就是對基礎設備進行自動控制，不僅可以進行自動列車檢測，控制信號機的顯示，還能將地面的信號傳送給列車司機，從而實現控制列車的目的[4]。

2 單線鐵路信號設備的選用分析

2.1 普及電氣集中聯鎖

我國單線鐵路非集中聯鎖暴露出一些問題。一方面是缺乏安全性，就算是采取了加裝軌道電路和雙動道岔檢測裝置的手段，然而這種聯鎖裝置與半自動閉塞相結合還是存在不少的風險[5]，調車作業沒有信號機進行防護，容易造成擠岔事故；另一方面是工作效率低，人工扳動道岔增加了鐵路工作人員的工作強度，道岔分散操作沒有實現與現代信號系統的結合。通過分析以上問題可以得知，單線鐵路非集中聯鎖并不符合現代化的要求，為了保證鐵路的運行安全，提高運行效率，還需要積極修建電力貫通線路，逐步普及電氣集中聯鎖的信號設備[6]。

2.2 單線自動閉塞

現階段我國單線鐵路采用的都是半自動閉塞。半自動閉塞技術還不完善，存在一些問題，不能進行自動區間檢測，只能依靠人工來實現列車到達和辦理的相關業務，存在很大的安全風險，而且效率不高[7]。為了確保列車運行的效率，還應該采用計軸器等區間檢測裝置，構建自動閉塞。自動閉塞技術可以節省列車運行的間隔時間，且不需要設置區間通過信號機，不僅能節省信號投資成本，還能提高經濟效益。目前我國鐵路已安裝的自動閉塞信號設備數量較少，這主要是因為站間距離較短，列車成對運行，無法實現追蹤，采用自動閉塞效果不明顯，可以在不追蹤的情況下應用站間自動閉塞；而在運輸繁忙、車流不均衡、運量增長不明顯的地方修建雙線鐵路時，可以發展單線自動閉塞。

2.3 配套機車信號與速度監督

隨著鐵路事業的不斷發展，我國鐵路信號設備也不斷完善。單線鐵路信號設備應配套站內正線、連續機車信號以及自動停車調速監測裝置，避免列車冒進[8]。一般單線鐵路運行的條件非常復雜，除了越行以外，還需要進行大量的交會，因此需要監督列車運行的時速，確保行車安全。

2.4 調度集中與調度監督

我國鐵路的行車調度目前還是以手動調度為主，不符合現階段鐵路運輸事業的發展需求。為了提升行車調度工作的效率，發揮其經濟效益，還需要完善調度集中與調度監督工作[9]。調度集中一般會顯現在通過能力上，目的是發揮列車追蹤運行的能力。在電氣集中與自動閉塞的應用基礎上，再配合調度集中，不僅能極大地縮短車站間隔時間，還能提高通過能力，有效避免操作失誤引發的安全事故，最大程度保證行車安全，減輕鐵路工作人員的工作強度。一般在人群稀疏、地形較為復雜的區段，中間站的調車量不高，在車流較多的區段，運輸會比較繁忙，追蹤運行應該發展調度集中。在運量較多但不符合修建雙線鐵路條件的區段，可以在修建限制區間雙線插入的基礎上，設置調度集中。這樣可以實現組織不停車交會，從而最大限度地提高通過能力。另外，在其他人流量較多的單線鐵路區段，也可以根據實際情況安裝調度監督。調度監督的安裝和調度集中要滿足配套列車車次的運行圖，從而發揮出該系統的作用。

3 單線鐵路信號設備經濟效益分析

單線鐵路信號設備應用主要包括以下6 種方案：一是電鎖器聯動，半自動閉塞；二是電氣集中，半自動閉塞；三是電氣集中，站間自動閉塞；四是電氣集中，自動閉塞；五是電氣集中，站間自動閉塞，調度集中；六是電氣集中，自動閉塞，調度集中。通過分析6 種設備應用方案的通過能力來探討對經濟效益的影響。通過能力一般表現在到達時間、間隔時間和會車間隔時間上。假設區段限制區間的上行方向運行時間為11 min，下行方向運行時間為10 min，列車啟動附加時間為3 min，列車期間停車附加時間為2 min，自動閉塞追蹤系統為y，數值取0.3，列車間隔時間為t，下行均為8 min，根據平行能力計算公式，計算得出通過能力和提高效率，見表1。

表1 6 種方案的通過能力和提高效率

由表1 可知，通過對比6 種方案的通過能力和提高效率，可以明顯看出不同方案所提高的效率，效率提高了才能發揮出更好的經濟效益。在電氣集中的基礎上，安裝自動閉塞、調度集中等信號設備，經濟效益顯而易見，同時也體現出了現代化信號設備效率高、成本低、收益大的優勢。

為了更好地滿足單線鐵路的運行要求和現階段的發展狀況，應該選擇電氣集中、站間自動閉塞，配套機車信號、列車自動停車及速度監督，普及調度集中和調度監督，完善信號系統[10]，向更先進的信號系統發展，確保單線鐵路的運行安全，提高運行效率和經濟效益。

4 結論

隨著技術水平的提高，單線鐵路信號系統也逐漸從傳統的煤油燈發展為現代化的信號設備。為了發揮出單線鐵路的經濟價值，從通過能力和提高效率方面對6 種不同的單線鐵路信號設備應用方案進行了經濟效益分析，電氣集中、站間自動閉塞信號設備不僅效率高，保證了行車安全，還最大限度地提高了經濟效益，有利于促進單線鐵路的發展。