鐵路信號(hào)的針對(duì)性設(shè)計(jì)與圖實(shí)一致性研究

張光燦爛

國(guó)鐵集團(tuán)《關(guān)于加強(qiáng)鐵路電務(wù)工程驗(yàn)收管理的若干補(bǔ)充措施的通知》（鐵工電〔2023〕11號(hào)）［1］明確指出：為確保施工圖紙質(zhì)量，設(shè)計(jì)單位提供的施工圖紙應(yīng)繪制全部端子配線，嚴(yán)格依照關(guān)聯(lián)設(shè)備“雙端配線”原則執(zhí)行。國(guó)鐵集團(tuán)工電部《關(guān)于“6.2”印度列車脫軌相撞事故的通報(bào)》（工電通號(hào)電〔2023〕170號(hào)）［2］，以“圖實(shí)一致性”為總要求，強(qiáng)調(diào)抓好施工圖紙的源頭質(zhì)量。

在鐵路信號(hào)工程施工方面，國(guó)鐵集團(tuán)發(fā)布的《高速鐵路信號(hào)工程細(xì)部設(shè)計(jì)和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［3］，對(duì)形成鐵路信號(hào)工程實(shí)體的每一項(xiàng)工程及設(shè)備的施工安裝，不但有詳細(xì)的文字（規(guī)定、工藝流程、施工方法、工藝質(zhì)量要點(diǎn)）要求，而且附有施工安裝示意圖和工程實(shí)體照片。如此，工程施工將有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和參照?qǐng)D例，便于施工單位遵照?qǐng)?zhí)行。

在鐵路信號(hào)工程設(shè)計(jì)方面，為實(shí)現(xiàn)“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”，施工圖紙實(shí)施設(shè)計(jì)流程需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化控制，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。但目前尚未見(jiàn)有指導(dǎo)性的文字、圖例或示意圖標(biāo)準(zhǔn)［4］，因而不同的單位有自己的“通用電路”和“通用組合”，在進(jìn)行施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，只根據(jù)具體需求對(duì)“通用電路”和“通用組合”進(jìn)行修改，一旦修改的不徹底、不完善，就會(huì)造成工程施工時(shí)進(jìn)行變更，而設(shè)計(jì)聯(lián)系單的變更內(nèi)容又未及時(shí)反映在竣工圖上，致使實(shí)物與圖表不一致［5-6］。因此，針對(duì)性地設(shè)計(jì)“定型電路”和“定型組合”是確保施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)質(zhì)量、達(dá)成“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”的有效途徑［7］。

所謂針對(duì)性設(shè)計(jì)，就是要依據(jù)軌旁設(shè)備（如信號(hào)機(jī)、軌道占用檢查裝置、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)等）的不同、選用器材（如信號(hào)點(diǎn)燈隔離變壓器、斷路器等）的不同，以及采用信號(hào)子系統(tǒng)類型（如聯(lián)鎖、自動(dòng)閉塞或自動(dòng)站間閉塞、列控、集中監(jiān)測(cè)等）的不同等，設(shè)計(jì)針對(duì)性的控制電路及對(duì)應(yīng)的組合內(nèi)部配線和室外箱盒內(nèi)部配線，亦即“定型電路”和“定型組合”。本文以普家村線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)為例，論述針對(duì)性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”的方法。

1 針對(duì)性設(shè)計(jì)的方法

普家村線路所信號(hào)平面布置示意見(jiàn)圖1。依據(jù)《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》［8］第3.2.8條第2款“線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)設(shè)置引導(dǎo)信號(hào)機(jī)構(gòu)，無(wú)引導(dǎo)接發(fā)車作業(yè)時(shí)封閉引導(dǎo)信號(hào)機(jī)構(gòu)”，《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》［9］第83條“進(jìn)站及接車進(jìn)路信號(hào)機(jī)，均應(yīng)設(shè)引導(dǎo)信號(hào)”的規(guī)定，該線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)采用車站進(jìn)站信號(hào)機(jī)機(jī)構(gòu)，并設(shè)置引導(dǎo)信號(hào)。線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)設(shè)置處所（正向或逆向、正線或聯(lián)絡(luò)線或疏解線）及與其相關(guān)的道岔類型不同，燈光配置和控制電路（簡(jiǎn)稱“電路”）亦不同。電路不同，繼電器組合及組合內(nèi)部配線、室外箱盒內(nèi)部配置及配線亦不同。

1.1 根據(jù)實(shí)際需求安排組合內(nèi)部繼電器

在既往的設(shè)計(jì)中，線路所各通過(guò)信號(hào)機(jī)均是直接采用車站進(jìn)站信號(hào)機(jī)電路，以及其組合內(nèi)部配線和室外箱盒內(nèi)部配線，是按最大需求設(shè)計(jì)的“通用電路”和“通用組合”。這種設(shè)計(jì)的方便之處是電路和組合（室外箱盒）內(nèi)部配線類型單一；不足之處是對(duì)于具體的信號(hào)機(jī)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需根據(jù)其設(shè)置處所及燈光配置，對(duì)電路和組合內(nèi)部配線進(jìn)行修改，并在電路中添加修改說(shuō)明。在施工時(shí)，施工單位需根據(jù)電路中的說(shuō)明，對(duì)組合內(nèi)部配線進(jìn)行修改。而在插配組合內(nèi)部繼電器時(shí)，又需要查看《組合類型表》《點(diǎn)燈電路圖》和《不插繼電器表》，才能確定具體繼電器。因此，該設(shè)計(jì)方法，很難在一張圖上達(dá)到“圖實(shí)一致性”，不但設(shè)計(jì)不便、施工不便，而且設(shè)備管理單位后期還需在組合內(nèi)部粘貼“空位”標(biāo)識(shí)，見(jiàn)圖2，增加工作量。

圖2 通用組合內(nèi)“空位”標(biāo)識(shí)

正常情況下，進(jìn)站信號(hào)機(jī)組合需要列車信號(hào)繼電器LXJ、正線繼電器ZXJ、引導(dǎo)信號(hào)繼電器YXJ、通過(guò)信號(hào)繼電器TXJ和綠黃信號(hào)繼電器LUXJ。應(yīng)注意的是，如果信號(hào)機(jī)所防護(hù)的進(jìn)路中所有道岔均只有開(kāi)通直股一種場(chǎng)景，則ZXJ只有吸起一種狀態(tài)，只有當(dāng)信號(hào)機(jī)所防護(hù)的進(jìn)路中有道岔開(kāi)通直股和曲股2種場(chǎng)景時(shí)，ZXJ才有吸起和落下2種狀態(tài)，這與是否辦理了進(jìn)路及信號(hào)機(jī)是否開(kāi)放無(wú)關(guān)［10］，只與道岔的開(kāi)向場(chǎng)景有關(guān)。

圖1所示線路所進(jìn)站信號(hào)機(jī)組合所需的上述繼電器中，S信號(hào)機(jī)組合需要所有繼電器，SN信號(hào)機(jī)組合不需要LUXJ（當(dāng)信號(hào)機(jī)無(wú)綠黃燈光顯示時(shí)，只需在組合側(cè)面進(jìn)行相關(guān)端子短連即可，無(wú)需修改電路和組合內(nèi)部配線。因而為減少組合內(nèi)部配線類型，可以與S信號(hào)機(jī)使用同一類型電路和組合），X信號(hào)機(jī)組合不需要ZXJ，而XN、XK，XKN信號(hào)機(jī)組合均不需要ZXJ、TXJ和LUXJ。雖然XN與XK和XKN信號(hào)機(jī)組合所需要的繼電器相同，但它們的電路不盡相同。因此，線路所各通過(guò)信號(hào)機(jī)，根據(jù)其設(shè)置處所和燈光配置，需針對(duì)性地安排至少4種組合內(nèi)部繼電器，見(jiàn)圖3。

圖3 線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)組合內(nèi)部繼電器安排

1.2 根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)組合內(nèi)部配線

根據(jù)電路需求和圖3的組合內(nèi)部繼電器安排，針對(duì)性地設(shè)計(jì)組合內(nèi)部配線，亦即“定型組合”，既可以實(shí)現(xiàn)施工圖紙與實(shí)物唯一性對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以進(jìn)行工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)。在插配組合內(nèi)部繼電器時(shí)，只需查看《組合類型表》或者《組合內(nèi)部配線圖》，就能確定需插入的繼電器，不會(huì)出現(xiàn)施工圖紙上有而實(shí)際無(wú)的情況，實(shí)現(xiàn)“圖實(shí)一致性”。如圖4所示，組合內(nèi)沒(méi)有安插繼電器的位置采用補(bǔ)空板進(jìn)行補(bǔ)空，節(jié)省了繼電器插座板，更無(wú)需粘貼“空位”或“未用”等標(biāo)識(shí)。

圖4 組合內(nèi)部無(wú)繼電器位置補(bǔ)空板示意

1.3 根據(jù)具體采用產(chǎn)品進(jìn)行全信息配線

斷路器取代熔斷器已經(jīng)成熟運(yùn)用于鐵路信號(hào)領(lǐng)域多年，但目前仍有一些工程設(shè)計(jì)雖然采用的是斷路器，但仍按照熔斷器接觸座方式，而不是按照斷路器安裝底板方式進(jìn)行組合內(nèi)部配線，導(dǎo)致配線不完整，施工時(shí)需在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)物進(jìn)行二次配線，若在做竣工圖時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)增加的配線又未反映在圖紙上，則造成竣工圖與實(shí)物不一致［11］。

采用斷路器時(shí)，組合零位置的2塊斷路器安裝底板命名為Da和Db。如圖5所示，斷路器安裝底板需根據(jù)具體采用產(chǎn)品進(jìn)行全信息配線，除上/下觸頭的相關(guān)配線外，報(bào)警電源（RBZ、RBF）和排架報(bào)警器接點(diǎn)（RB-BJQ）需配線至組合側(cè)面06端子板，實(shí)現(xiàn)組合內(nèi)部配線的完整性。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，所有外部配線按照《組合柜組合側(cè)面配線圖》進(jìn)行即可，無(wú)需拆開(kāi)組合，實(shí)現(xiàn)施工便利。

圖5 組合內(nèi)部斷路器全信息配線

1.4 根據(jù)具體產(chǎn)品進(jìn)行室外箱盒內(nèi)部設(shè)備配置及配線

一些工程的線路所信號(hào)機(jī)是按五燈位亮燈（簡(jiǎn)稱“五燈位”）進(jìn)行室外箱盒內(nèi)部點(diǎn)燈裝置配置及配線。為提高通用性，通常會(huì)標(biāo)以“采用XX型多功能智能信號(hào)點(diǎn)燈裝置，配線端子以廠家定義為準(zhǔn)”的說(shuō)明，這種按最大需求設(shè)計(jì)的方法，會(huì)造成施工圖紙相關(guān)端子缺失。若施工時(shí)箱盒內(nèi)部線束也是按五燈位通過(guò)信號(hào)機(jī)統(tǒng)一制作，當(dāng)其被用于三燈位或四燈位通過(guò)信號(hào)機(jī)時(shí)，對(duì)于不需要安裝的點(diǎn)燈裝置，則產(chǎn)生空線頭。而在做竣工圖時(shí)又未在圖紙上予以完善，造成竣工圖與實(shí)物不一致，給設(shè)備管理單位檢查維修帶來(lái)困擾。

線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)應(yīng)依據(jù)燈光配置（三燈位、四燈位或五燈位）的不同，按實(shí)際需求和所用器材針對(duì)性地進(jìn)行室外箱盒內(nèi)部設(shè)備配置及配線設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖6。

圖6 通過(guò)信號(hào)機(jī)室外箱盒內(nèi)部配線示意

根據(jù)設(shè)備安裝尺寸需求，確定選用XB1（三燈位時(shí)）或XB2（五燈位時(shí)）變壓器箱，節(jié)省材料費(fèi)用，箱內(nèi)也不會(huì)存在空線頭現(xiàn)象，因而看起來(lái)更簡(jiǎn)潔。通過(guò)信號(hào)機(jī)室外箱盒實(shí)物示意見(jiàn)圖7。

圖7 通過(guò)信號(hào)機(jī)室外箱盒實(shí)物示意

1.5 電路表達(dá)及配線形式革新

為實(shí)現(xiàn)“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”，需對(duì)電路表達(dá)及配線形式進(jìn)行改進(jìn)，以使施工圖紙信息完整，避免出現(xiàn)無(wú)關(guān)的繼電器接點(diǎn)，不需添加修改組合內(nèi)部配線說(shuō)明。對(duì)于安裝集中監(jiān)測(cè)點(diǎn)燈電流采集模塊需要穿線的回路，在設(shè)計(jì)組合內(nèi)部配線時(shí)，應(yīng)配線至側(cè)面端子，施工時(shí)采集模塊穿線在組合側(cè)面即可進(jìn)行，無(wú)需拆開(kāi)組合，施工更簡(jiǎn)便省時(shí)。電路設(shè)計(jì)時(shí)亦只填寫(xiě)信號(hào)機(jī)名稱、組合位置、至分線柜和集中監(jiān)測(cè)的端子，不再添加電路修改說(shuō)明，因而能夠提高設(shè)計(jì)效率。如圖8所示，電路圖增加了至集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的“點(diǎn)燈電流采集”和“絕緣漏流測(cè)試”配線，同時(shí)，在分線柜的配線圖中，增加浪涌保護(hù)器（SPD）型號(hào)標(biāo)注和至集中監(jiān)測(cè)的“絕緣漏流測(cè)試”的配線（圖中紅色框內(nèi)部分），以使電路圖與配線圖一致［12］。

圖8 具有完整信息的信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路

1.6 應(yīng)用效果

圖9（a）使用的“定型組合”，安裝在組合柜上比較勻稱美觀，能有效利用組合柜的空間［13］；圖9（b）使用的“通用組合”，因一些位置不插繼電器，使得組合柜顯得比較雜亂和殘缺。與采用“通用組合”相比，采用“定型組合”能快速、準(zhǔn)確地完成設(shè)計(jì)工作，有效避免因修改“通用電路”和“通用組合”而產(chǎn)生的差、錯(cuò)、漏、碰問(wèn)題，便利施工，更方便后期維護(hù)。

圖9 組合柜布置比較

2 標(biāo)準(zhǔn)修訂

在《鐵路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》［14］中，“14信號(hào)制圖”之“14.2圖樣畫(huà)法”只有文字描述，未附參考圖樣，在“14.3名稱及編號(hào)”之14.3.6、14.3.8和14.3.12項(xiàng)下，作了相關(guān)信號(hào)機(jī)在其名稱字頭右下角綴以編號(hào)的文字規(guī)定。如圖10所示，出站信號(hào)機(jī)在其名稱字頭右下角標(biāo)注線路編號(hào)、調(diào)車信號(hào)機(jī)在其名稱字頭右下角標(biāo)注順序號(hào)，才是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的，但現(xiàn)在絕大部分設(shè)計(jì)未予嚴(yán)格執(zhí)行。

而“14.2.6配線圖宜標(biāo)注每根線條的去向，非主要配線圖的配線關(guān)系可采用單向方式表示”的規(guī)定，顯然與“鐵工電〔2023〕11號(hào)”要求的“雙端配線”原則不符。

在《鐵路工程圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》［15］中的“10信號(hào)圖形符號(hào)”雖附了圖樣，但未規(guī)定相關(guān)圖樣的具體尺寸，這就形成了各設(shè)計(jì)單位有自己的一套圖樣，款式繁多。圖11是收集到的部分繼電器及其接點(diǎn)、軌道電路室外箱盒的圖樣，因沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得同一圖樣有較多尺寸，有時(shí)在同一張圖上都能見(jiàn)到多個(gè)不同尺寸的同一圖樣，這影響了圖紙的整體協(xié)調(diào)性。

圖11 不同尺寸的繼電器及其接點(diǎn)、軌道電路室外箱盒

因此，對(duì)《鐵路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》和《鐵路工程圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)“信號(hào)制圖”和“信號(hào)圖形符號(hào)”標(biāo)準(zhǔn)的修訂完善，應(yīng)是貫徹“鐵工電〔2023〕11號(hào)”文件精神的工作之一。如圖12所示，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)規(guī)定信號(hào)圖形符號(hào)或圖樣尺寸，便于各單位共同遵守。

圖12 部分信號(hào)圖形符號(hào)（圖樣）尺寸

3 規(guī)范制定

上述以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)為例的針對(duì)性設(shè)計(jì)，只是達(dá)成“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”的一個(gè)方面，要使其取得理想的成果，就需要全路信號(hào)各相關(guān)單位共同努力，由主管部門(mén)制定一部《鐵路信號(hào)工程施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)質(zhì)量規(guī)范》，對(duì)電路表達(dá)內(nèi)容、配線表格形式作詳細(xì)的規(guī)定，并附具體圖例。不但設(shè)計(jì)人員可以遵照?qǐng)?zhí)行，咨詢、審查、驗(yàn)收部門(mén)也有統(tǒng)一依據(jù)。

隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善、設(shè)計(jì)質(zhì)量規(guī)范的制定和優(yōu)良工程設(shè)計(jì)案例的經(jīng)驗(yàn)累積，最終建成完善的定型標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)系統(tǒng)。以算力的無(wú)所不在，加速智能的無(wú)所不及，把定型標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)系統(tǒng)與目前分散、零散的，如室外電纜配線軟件、組合側(cè)面配線軟件等，整合為一個(gè)信號(hào)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，從而使“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”變得高效和省時(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合具體工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，從實(shí)際需求安排組合內(nèi)部繼電器到設(shè)計(jì)組合內(nèi)部配線、從具體采用產(chǎn)品進(jìn)行全信息配線到電路表達(dá)及配線形式改進(jìn)等，深入論述了針對(duì)性地設(shè)計(jì)“定型電路”和“定型組合”，是實(shí)現(xiàn)“雙端配線”和“圖實(shí)一致性”、確保施工圖紙質(zhì)量的的有效方法，對(duì)于提高設(shè)計(jì)出圖效率、實(shí)現(xiàn)施工圖紙標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化、便利施工、方便設(shè)備管理等具有重要意義。該方法已成功應(yīng)用于中老昆萬(wàn)鐵路昆玉段信號(hào)系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)，工程施工、開(kāi)通順利，信號(hào)系統(tǒng)自2016年底開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定。