到发线有效长度及信号系统适用性分析

到发线有效长度及信号系统适用性分析

王 嵩

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

摘 要：对我国普速铁路、高速铁路、时速200 km客货共线铁路、城际铁路和动车段(所)的到发线或存车线有效长度，从标准规范和信号系统适应性两个角度进行分析。对于机车牵引列车运行线路，结合LKJ停车安全距离的计算，对相关标准规范做出补充建议。对于动车组列车运行线路，结合列控系统停车安全距离和列车过走防护距离的计算，对相关标准规范进行分析，并给出必要的优化设计建议。对于动车段(所)，结合出入段(所)方式和是否设置调车应答器组，确定不同情况下的存车线有效长度。

关键词：到发线有效长度；存车线有效长度；列控系统；停车安全距离

目前我国铁路按等级可主要分为普速铁路(时速160 km及以下)、高速铁路(时速250 km及以上)、时速200 km客货共线铁路、城际铁路(时速200 km及以下、仅运行动车组列车)4类，且每类铁路都有对应的设计规范。到发线有效长度为铁路的主要技术标准之一，设计阶段由站场专业牵头，综合信号、机务、车辆、动车、房建、行车等多专业共同确定。各类铁路以及动车段(所)到发线(存车线)有效长度的规范标准和计算方法不同，从信号专业的角度，有着不同的设计方案。

1 普速铁路

1.1 相关规范解读

《铁路车站及枢纽设计规范》(GB 50091—2006)3.1.7中规定：到发线有效长度应按1 050、850、750 m或650 m系列选用[1]。中国铁路总公司2014年《铁路技术管理规程(普速铁路部分)》(以下简称“普速技规”)第247条中规定：列车长度应根据运行区段内各站到发线的有效长，并须预留30 m的附加制动距离确定[2]。

普速铁路中根据列车编组计划和列车运行图进行列车编组，因此在制定列车编组计划和列车运行图时，应结合列车运行区段的车站到发线有效长度以及“普速技规”的上述规定，确定编组后的列车长度。

1.2 信号系统适应性分析

目前我国普速铁路上运行的本务机车均已装备列车运行监控装置(LKJ)。当列车接入到发线准备停车时，出站信号机显示红灯，车站电码化设备向机车发送HU码，机车信号显示半红半黄色灯光，LKJ监控列车在出站信号机前停车。LKJ采用常用制动控制为主、紧急制动方式作为备用的方法来保证行车安全，当LKJ输出常用制动指令后，如果机车常用制动执行机构出现问题或其他原因，列车速度不能得到有效控制时，将触发LKJ输出紧急制动指令，迫使列车停车。

根据《列车运行监控装置(LKJ)运用维护规则》(铁运[2009]98号)中《列车运行监控装置(LKJ)控制模式设定规范(2008版)》，LKJ计算防止冒进信号的停车控制模式距离为S，列车制动距离为，即LKJ停车安全距离。“普速技规”中的附加制动距离，应参照Sa计算结果而定。Sa的计算方法如下

式中，A为安全距离基本值，m，站内紧急制动取20 m，常用制动取50 m，区间紧急制动取70 m，常用制动取100 m；v0为制动初速，km/h。

当列车经最小号码道岔为18号道岔曲股接入到发线停车时，v0最大为80 km/h，0.5v0=40 m。采用常用制动控制模式的LKJ停车安全距离为50 m+40 m=90 m；采用紧急制动控制模式的LKJ停车安全距离为20 m+40 m=60 m，不做推荐。因此，当列车运行区段中到达作业为经最大号码道岔为18号道岔曲股接入到发线停车时，在制定列车编组计划和列车运行图时，应结合列车运行区段的车站到发线有效长度，以及90 m的LKJ停车安全距离，从而确定编组后的列车长度。

同理，当列车经最小号码道岔为12号道岔和9号道岔曲股接入到发线停车时，v0最大分别为50 km/h和35 km/h，经计算可得出结论，当列车运行区段中到达作业为经最大号码道岔为12号道岔和9号道岔曲股接入到发线停车时，在制定列车编组计划和列车运行图时，应结合列车运行区段的车站到发线有效长度，以及75 m和67.5 m的LKJ停车安全距离来确定编组后的列车长度。

2 高速铁路

2.1 相关规范解读

《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)3.2.5中规定：到发线有效长度应采用650 m[4]。高速铁路到发线有效长度由列车长度、停车余量、安全防护距离、警冲标外方距离等因素共同决定。

根据《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)1.0.2条目，高速铁路中运行的列车为动车组列车[4]。我国目前生产投入运营的动车组列车长度如表1所示。

表1 CRH型动车组型号及编组长度

序号车型编组辆数列车长度/m一短编动车组1CRH1A8213.52CRH2A/C8201.43CRH3C8200.675CRH5A/G8211.56CRH68201.47CRH380A82038CRH380B/G8200.659CRH380D8215.310中国标准动车组8约209二长编动车组1CRH1B/E16426.32CRH2B/E16401.43CRH380AL164034CRH380BL16399.255CRH380CL16400.66CRH380DL16428.1

由表1可见，16辆编组动车组最大长度约430 m，每侧考虑10 m的停车余量，确定站台长度为450 m。考虑测速测距误差、司机确认停车点距离及动车组过走防护距离，确定安全防护距离大于等于95 m。根据目前第一轮对距离车头的距离最长为4.85 m，确定警冲标外方距离为5 m。因此到发线有效长度(警冲标至警冲标)计算为：450 m+(95+5) m×2=650 m。

2.2 信号系统适应性分析

《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)14.2.10中规定：有高速列车通过的车站出站信号机宜设在距警冲标不小于55 m或距最近的对向道岔尖轨尖端不小于50 m的位置[4]。其中出站信号机距警冲标外方5 m处或道岔尖轨尖端的距离为动车组过走防护距离。

《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)14.4.1中规定：设计速度250 km/h以上的线路，地面应采用CTCS-3级列控系统；设计速度250 km/h的线路，地面宜采用CTCS-3级列控系统，根据需要也可采用CTCS-2级列控系统[4]。列车接入到发线准备停车时，列控系统车载设备计算生成常用制动干预曲线和紧急制动干预曲线，如图1所示。

图1 列车目标距离制动模式曲线

图1中的紧急制动控制模式和常用制动控制模式的停车点至出站信号机的距离L1、L2即为紧急制动控制模式和常用制动控制模式的列控系统停车安全距离。《CTCS-3级列控系统总体技术方案(V1.0)》2.2.3中规定：在设计列车的制动模式曲线时，列车安全防护距离最大值应控制在站内60 m、区间110 m的范围内[5]。《CTCS-3级列控车载设备技术规范(暂行)》(铁运[2012]211号)对CTCS-3级车载控制模式下的停车安全距离未做具体要求，CTCS-2级车载控制模式下站内紧急制动安全距离为50 m，常用制动安全距离为60 m[6]。《CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范》(铁总运[2014]29号)对列控系统停车安全距离未做具体要求[7]。

根据以上分析，在最不利情况下，考虑车站到发线有效长度为650 m、办理双向接车、列车车长430 m、停车余量取10 m，则列车停车位置与到发线、站台的关系如图2所示。

图2 高速铁路列车停车示意(单位：m)

如图2，列车尾部距头部警冲标为(430+10+60+55) m=555 m，列车尾部站台端距头部警冲标为(450+100) m=550 m，列车有5 m车身无法停靠站台。

2.3 信号优化设计

2.2中的分析结果，一方面不影响旅客乘降车门停靠站台，另一方面列车可通过转换为目视行车模式继续向前运行，因此在可接受范围之内，但尚有优化设计的空间。

站场、房建等相关专业可通过适当延长到发线有效长度或站台长度解决此类问题，尤其是大中车站，站型复杂，很难保证所有站台都能绝对地居中设置，因此到发线有效长度一般均大于650 m。受现场征地拆迁等因素影响难以实施时，信号专业可从以下几个方面优化设计。

2.3.1 优化列控车载设备

列控系统停车安全距离主要受车载设备测速误差、测距误差、信息传输延迟等因素影响。在保证动车组列车安全接车的前提下，应最大化减小列控系统停车安全距离。此部分内容与工程设计无较大关联，不再做详细论述。

2.3.2 分割轨道电路

当车站咽喉区轨道电路采用25 Hz相敏轨道电路制式时，可以在警冲标外方5 m处增加绝缘节，取代出站信号机作为列控车载设备计算列车目标距离制动模式曲线的EOA。此方案将出站信号机外方的列控系统停车安全距离与出站信号机内方的列车过走防护距离合并，列控车载设备按列车目标距离制动模式曲线进行制动干预的同时，对非常规越过出站信号机(或其外方有源应答器)的列车实施紧急制动。此方案中，警冲标到站台端的距离需满足《高速铁路设计规范》中“安全防护距离大于等于95 m”的要求。

2.3.3 增设应答器

当车站咽喉区轨道电路采用ZPW-2000系列轨道电路制式时，因根据其技术条件，每段轨道电路长度不能小于60 m，而警冲标外方5 m处距出站信号机一般为50 m，故无法采取分割轨道电路措施。

在CTCS-2级控制模式下，可在到发线中间的适当位置设置无源应答器组，该应答器组设置及数据描述可使列车能越过从进站信号机应答器组获得的控制停车点。新的停车点位于适合于该车站和列控系统的适当地点，并保证列车通过原停车点时不超过一定速度值。

在CTCS-3级控制模式下，行车许可和线路数据由无线闭塞中心(RBC)提供，上述功能可通过修改RBC配置实现，与工程设计无较大关联，不再做详细论述。

3 时速200 km客货共线铁路

3.1 相关规范解读

《新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函[2005]285号)1.0.3中指出：到发线有效长度经综合比选确定[8]。目前已开通运营的时速200 km客货共线铁路，考虑到多种级别列车上线运行，到发线有效长度一般取850～1 050 m，站台长度一般取450～550 m。

3.2 信号系统适应性分析

因考虑到满足各种列车充分利用到发线停靠的需求，时速200 km客货共线铁路一般将出站信号机设置于警冲标内方5 m处。对于动车组列车，相对于高速铁路，此种设置方式在接车灵活度方面更为有利。结合本文高速铁路部分分析结果，850 m到发线有效长度可充分满足其停靠需求。

对于机车牵引列车，根据本文普速铁路部分分析结果，在制定列车编组计划和列车运行图时，应结合列车运行区段的车站到发线有效长度以及LKJ停车安全距离，确定编组后的列车长度。

4 城际铁路

4.1 相关规范解读

《城际铁路设计规范》(TB 10623—2014)3.2.7中规定：城际铁路到发线有效长度应按照远期列车编组长度和列控系统要求计算确定。采用CTCS-2级列控系统且停靠8辆编组的动车组时，贯通式车站到发线有效长度不应小于400 m[9]。城际铁路列车停车示意见图3。

图3 城际铁路列车停车示意(单位：m)

根据《城际铁路设计规范》(TB 10623—2014)，出站信号机应设置在距警冲标5 m处，应答器组设于距出站信号机65 m处，应答器组间距离一般取5 m，为避免列控监控曲线接近零速影响司机驾驶，站台端部至应答器组之间预留10 m的余量[9]。根据表1，8辆编组动车组最大长度215 m。《城际铁路设计规范》(TB 10623—2014)11.4.2中规定：站台长度应根据列车编组长度和停车误差计算确定。8辆编组时站台长度可按220 m设置[9]。因此城际铁路到发线有效长度(警冲标至警冲标)计算为(5+65+5+10) m×2+220=390 m，取整为400 m。

4.2 信号系统适应性分析

如本文高速铁路和时速200 km客货共线铁路部分所述，信号机设置于警冲标外方5 m处，则列控车载设备计算列车目标距离制动模式曲线的EOA即为警冲标外方5 m处。按照60 m的列控系统停车安全距离，在接车过程中从列控系统角度，列车不越过出站信号机应答器组即可。同时，应答器组距出站信号机65 m，减去列车应答器接收线圈(BTM)距车头的安装距离8～12 m，也满足了动车组50 m过走防护距离的要求。

5 动车段(所)存车线有效长度

《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)17.2.3中规定：存车线有效长应根据动车组长度、安全距离和信号设置要求确定[4]。

动车段(所)出入段(所)根据走行线长度、通过能力、作业效率等因素可采用列车作业和调车作业两种方式。另外按照《关于动车段增加调车控制功能的通知》(运基信号电[2009]1014号)，北京、上海、武汉、广州4个动车段及部分动车运用所设置了调车应答器组[10]。根据出入段(所)方式和是否设置调车应答器组，动车段(所)存车线有效长度可按4种方式分析。

5.1 按列车方式出入段(所)且设置调车应答器组

停靠2列8辆编组动车组的存车线如图4所示。

图4 按列车方式出入段(所)且设置调车应答器组
的动车段(所)存车线示意(单位：m)

因无高速列车通过，动车段(所)出站(调车)信号机一般设置于警冲标外方5 m处；根据本文高速铁路部分分析内容，列控系统停车安全距离按照60 m；根据本文表1，8辆编组动车组最大长度215 m；车前车后各考虑10 m的停车余量；列车停车时车尾应越过调车应答器组，根据《动车段(所)调车防护系统暂行技术条件》(铁总运[2014]260号)，有源应答器距信号机20 m，无源应答器距有源应答器3 m[11]。因此存车线有效长度最小值(警冲标至警冲标)计算为(5+60+10+215+10+3+20) m×2=646 m。

同理，停靠1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(5+60+10+430+10+3+20+5) m=543 m；停靠1列8辆编组动车组、1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(5+60+10+215+10+3+20) m+(5+60+10+430+10+3+20) m=861 m；停靠3列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(5+60+10+215+10+3+20) m×2+(60+10+215+10+3+20) m=964 m。

当工程条件有限而存车能力需求较高时，可根据铁路局的实际情况，对动车组长度、应答器组至信号机距离和停车余量做适当缩减，从而减小存车线有效长度。仍不满足需求时，动车组可在适当地点停车后转为调车模式(或目视行车模式)继续运行，调车模式下的存车线有效长度计算方法见本文后续论述。

5.2 按列车方式出入段(所)且未设置调车应答器组

停靠2列8辆编组动车组的存车线如图5所示。

图5 按列车方式出入段(所)且未设置调车应答器组
的动车段(所)存车线示意(单位：m)

同本文5.1相比，此方案中对每列车可节省车尾处无源应答器至信号机(3+20) m=23 m的距离。因此，停靠1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为543 m-23 m=520 m；停靠2列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为646 m-23 m×2=600 m；停靠1列8辆编组动车组、1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为861 m-23 m×2=815 m；停靠3列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为964 m-23 m×3=895 m。

满足特殊需求的存车线有效长度计算方法如本文5.1所述。

5.3 按调车方式出入段(所)且设置调车应答器组

停靠2列8辆编组动车组的存车线如图6所示。

图6 按调车方式出入段(所)且设置调车应答器组的
动车段(所)存车线示意(单位：m)

列控车载设备在调车模式中，不按图1中的列车目标距离制动模式曲线进行制动干预，停车过程除了不越过调车应答器组外一般没有其他特殊要求，因此，同5.1相比，对每列车可节省(60—20—3) m=37 m的距离。由此，停靠1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(543—37) m=506 m；停靠2列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为646 m—37 m×2=572 m；停靠1列8辆编组动车组、1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为861 m—37 m×2=787 m；停靠3列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为964 m—37 m×3=853 m。

满足特殊需求的存车线有效长度计算方法如本文5.1所述。

5.4 按调车方式出入段(所)且未设置调车应答器组

停靠2列8辆编组动车组的存车线如图7所示。

图7 按调车方式出入段(所)且未设置调车应答器组
的动车段(所)存车线示意(单位：m)

结合本文5.1～5.3中的分析，此方案中停靠1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为430 m+10 m+10 m+5 m×2=460 m；停靠2列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(215+10+10) m×2+5 m×2=480 m；停靠1列8辆编组动车组、1列16辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(215+10+10) m+(430+10+10) m+5 m×2=695 m；停靠3列8辆编组动车组的存车线有效长度最小值为(215+10+10) m×3+5 m×2=715 m。

满足特殊需求的存车线有效长度计算方法如本文5.1所述。

6 结论

本文对各级别铁路常规贯通式到发线、存车线有效长度的确定以及对信号系统的影响进行了研究，因篇幅限制未对动车组下线运行(C0)区段以及尽端式到发线、存车线等特殊情况予以分析。主要研究结论如下。

(1)对于机车牵引列车运行线路，在制定列车编组计划和列车运行图时，应结合列车运行区段的车站到发线有效长度以及LKJ停车安全距离，确定编组后的列车长度。

(2)对于动车组列车运行线路，应根据列车长度、停车余量、列控系统停车安全距离、列车过走防护距离、出站信号机至警冲标距离等条件共同确定到发线有效长度。

(3)对于动车段(所)，还应结合出入段(所)方式和是否设置调车应答器组，确定存车线有效长度。

参考文献：

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Analysis on the Effective Length of Receiving-departure Track and the Adaptability of Signal System

WANG Song

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation， Tianjin 300251， China)

Abstract：The effective lengths of the receiving-departure tracks or storage tracks of the normal speed railway， high speed railway， 200km/h mixed passenger and freight railway， intercity railway and EMU depot of our country are analyzed from two perspectives of specifications and adaptability of signal system. Relevant specifications are supplemented based on the calculation of safe train stop distance of LKJ on the locomotive-traction line. Relevant specifications are analyzed and necessary optimal design proposals are presented based on calculation of safe train stop distance and train crossing over protection distance on EMU line. With regard to EMU depot， the effective length of the storage track is designed based on the mode of receiving-departure and the setting of shunting balise．

Key words：Effective length of receiving-departure track; Effective length of storage track; Train control system; Safe stop distance

收稿日期：2016-06-13；

修回日期：2016-06-22

作者简介：王 嵩(1985—)，男，工程师，2008年毕业于北京交通大学交通信息工程及控制专业，工学硕士，E-mail:[e-mail]。

文章编号：1004-2954(2017)02-0122-05

中图分类号：U284

文献标识码：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2017.02.26