职称论文：浅析高速铁路信号工程建设问题

    摘要：针对高速铁路信号工程建设中存在的问题进行分析与探讨,并提出可行性建议,从而提高运营后的安全性和行车效率。
   
    关键词：高速铁路,信号工程,运输安全,接口,行车效率
   
    目前,我国高速铁路正处于大规模建设时期,其高技术、高速度、高安全和高可靠性迎合了时代目发展,对建设期的高标准和高质量也提出了进一步的要求。因此,抓好工程建设,把好质量源头尤为重要。从郑州铁路局管辖的郑西高铁、京广高铁,以及城际铁路群等信号工程建设情况看,还存在一些容易忽视或没有解决好的问题,需在今后高铁建设中引起足够的重视。
   
    1 列控数据编制和信号软件试验时间的预留
   
    根据中国铁路总公司有关要求,工程前期由设计单位提交设计里程,由中国铁路总公司批复运营里程。按照运基信号[2010]346号文件《关于印发〈列控系统数据表编制规定(V2.0)〉的通知》要求,信号列控数据表需设计单位按运营里程进行编制,且需施工单位现场测量、建设单位审核、运营管理单位复核等过程。信号系统联锁、列控、无线闭塞中心(RBC)、分散自律调度集中系统(CTC)、临时限速、集中监测等软件编制、仿真试验和现场静态试验也需一定的过程,而且各软件之间又相互牵制,一旦某一数据变化或软件程序变化,将导致一变则全变。
   
    从郑州铁路局高铁和城际铁路建设情况看,站后工程预留时间非常有限,而且中国铁路总公司批复的运营里程也会滞后。当其他专业基本满足开通条件时,信号软件还在编制过程中。期间如果发生站场数据、供电分相区数据、工务运行速度,以及站名的修改等微小变化,都将牵动整个信号系统软件或数据的变更和修改,严重影响了整个工程开通工期。因此,为确保信号列控数据表编制时间充足,以及后期信号专业有充分的试验时间,建议如下:
   
    (1)初步设计批复明确运营里程,站前单位能在施工图期间按运营里程进行设计、施工。
   
    (2)在工程建设中,各专业数据的变化及时通知信号设计,以便信号设计通知各设备供应商对软件及时更改。对供电分相区设置、工务运营速度确定、站名名称等不需太费周折的问题,建设单位应在静态验收前予以明确,确保工程后期的正常进度。
   
    (3)铁路局工务、供电、电务部门相互及时沟通,对现场数据要及时上手测量,减少因数据测量错误或各部门沟通不力等原因引起的信号软件或数据更改。
   
    2 信号专业与其他专业的接口
   
    随着信号系统的升级发展,其在铁路运输控车和行车方面发挥着主力军作用,同时也使其他专业的风吹草动均在信号专业予以显示。因此,对信号专业与其他专业的接口问题应高度重视,在建设时期做好相关工作,确保运营后不会带来一系列不良影响。
   
    2.1 与供电专业接口
   
    (1)做好接触网短路试验配合。在联调联试期间配合供电专业进行接触网短路试验时,为防止在试验中烧坏电务设备及电缆,在试验前,务必确保各系统的综合接地连接良好,综合接地系统阻值小于1Ω,电务系统各项工作指标合格,并在试验后加强信号设备以及相关电缆的详细测量,并在后期使用加强盯控。
   
    (2)加强吸上线、回流线和横向连接线的检查。郑西、京广高铁开通后,郑州东、洛阳龙门、三门峡、许昌东等车站多次发生牵引电流回流灼伤钢轨现象,经现场检查发现:部分区段存在扼流变中心点连接不牢、横向连接线回流不畅通等原因造成电流拉弧灼伤钢轨。2012年年底京广高铁开通后,在郑州东动车所部分轨道电路区段多次发生闪红光带现象,经检查发现:动车走行线缺少吸上线和部分接触网架空地线未采用回流线,以及无回流线区段的吸上线未与正线保护线连接。因此,在验收时信号专业和供电专业要加强专业间接口处的吸上线、回流线和横向连接线检查。尤其是针对未完工程,在试验动车组上道运行前,分析检查牵引回流的变化,并做好相关临时措施。
   
    2.2 与工务专业接口
   
    (1)做好工、电道岔联合整治。郑西、京广高铁开通以来,在影响行车的信号故障中,道岔故障所占比例最大。由于高铁为白天运营、夜间检修调整的工作模式,在四季变化和昼夜温差大时,现场维护很难掌握道岔性能和特点,以及转辙机油压、油位、振动、缺口等变化规律。因此,在新建工程联调联试阶段,铁路局工务、电务管理部门要联合工务、电务施工单位做好工电道岔联合整治。在此阶段,各单位有充足的时间对道岔进行了解,摸清其规律,在试运行阶段按规律进行调整,使之达到最佳状态,减少后期开通运营后道岔故障的发生。
   
    (2)做好轨道绝缘节接口处检查。郑西、京广高铁开通后,部分车站发生轨道绝缘节处烧损现象,经检查发现:部分轨道绝缘节在工程实施过程中因安装不规范,造成轨道绝缘节挤伤、破损,直接导致轨道绝缘节两端钢轨处于临近连接状态。在动车组运行期间,由于空气潮湿,牵引电流将临近连接状态的绝缘节连通,导致钢轨烧损。因此,在进行验收时,工务、电务部门要加强对轨道绝缘节的检查,以及确保轨道绝缘节电气特性处于良好状态。
   
    2.3 与通信专业接口
   
    (1)明确通信信号专业的维护分界。因信号专业RBC、CTC、列控中心(TCC)、临时限速服务器(TSRS)、联锁、安全数据网、集中监测等系统间采用光纤连接,与既有传统的通信专业分界完全不同,在验收前需明确通信、信号的设备分界,避免漏检漏验,并组织各电务段和通信段对各信号设备通道排查,双方确定设备的连接、光电缆的去向、通道的迂回等,以便在运营维护中做好通道的故障处理。
   
    (2)做好视频监控和环境监控布置。视频监控和环境监控由通信设计统一规划,在前期各专业设计联络会过程中,由于信号专业对信号机械室、中继站的房屋布局,以及对车间、工区的分配等因素无法确定,容易忽略对信号专业视频监控和环境监控的布置。后期虽然进行了设计变更,但由于通道的预留、设备招标、设备的开通等原因,实施起来比较困难。因此在设计阶段要尽可能了解房建的布局,提出设备的安装、通道的预留等,减少开通后增补的实施难度。
   
    2.4 与信息专业接口
   
    充分考虑与信息专业结合,建立良好的沟通机制。虽然各研发单位按中国铁路总公司有关协议进行接口软件编制,但中国铁路总公司文件并未规定编号规律。同时,信号和信息专业的研发单位很多,各种编号顺序都按各自规律制定,因没有统一的详细规定和要求,在前期制作软件的过程中没有沟通联系,如若存在冲突、修改将影响整个软件底层数据,因此在软件编制前,需信号、信息部门联合组织对各研发单位进行规定性要求,建立良好的沟通机制。
   
    2.5 综合接地系统各专业接口
   
    随着高铁的发展,动车组牵引负荷的增加,尤其在动车组启动、制动等时,引起牵引回流电位不等,造成各专业检测、监测设备装置误判和误动,以及对检修人员人身安全造成威胁,由此产生了综合接地系统。综合接地是将铁路线路两侧20 m范围内工务、通信、信号、电力、供电、房建、信息等各专业设备通过贯通地线连成一体,并通过桥梁、隧道、接触网支柱、路基地段建筑物等接地体与大地相连接,形成一个等电位体。它是由贯通地线、接地装置、引接线组成,形成一个电阻低于1Ω的综合接地平台。但在工程建设中,综合接地涉及工务、供电、通信、信号、房建、信息等部门,在验收前,需明确各专业分界,并要求各专业配合做好综合接地系统的检查、测量工作,确保综合接地系统达到相关文件要求,并做好接地端子预留防护和使用标记,为开通运营与维护创造良好条件。
   
    3 信号设备用房建设
   
    目前开通的高铁线路,信号设备用房均与站房合建,虽然整体看起来美观大方,但存在的问题也十分明显,从郑西和京广高铁建设中看,主要存在以下问题:
   
    (1)各站房建设因工程大、建设期长,在高铁线路已具备试验条件时,站房工程还未建设到位。但为了满足现场静态验收、联调联试进度,信号专业施工单位在门窗、地板、水电及站房的室内外装修还未到位的条件下,就进行信号设备的安装和调试,因此存在灰尘、潮湿、电压不稳定等诸多外部环境不良因素,对信号设备的寿命,尤其是电子设备的使用安全严重不利,对后期运营安全造成隐患。
   
    (2)由于信号设备用房与站房合建,为了整体站房建设考虑,各专业在空间布局上多少会牺牲部分面积或实际需求,且在预埋管线方面难度加大。如郑州东站信号机械室夹在夹层间,为了整个站房整体美观,信号机械室未设窗户,信号电缆间的电缆已基本布满,且为满足外围美观,外围预埋管线不合理、不充足,使郑州东城际场和郑徐场接入增加了难度,对今后维护管理也造成不利影响。
   
    (3)信号设备用房预留空间不足。在站场扩建或设备升级改造时,信号设备用房难以保证。尽管设计时已考虑信号设备倒替的条件,但由于预留房屋不能按信号机械室的倒层布置,增加了今后信号设备大修倒换的难度。而且,如果前期信号设备倒替用房已被其他专业使用,使用时则需协调替换其他专业用房,大大增加了信号设备大修工作。
   
    综上所述,建议信号设备用房应单独建设,如果必须与站房合建时,应充分考虑设备安装工期需要,做好预留设计工作。预留设计包括充分考虑设备大修倒换条件、站场扩建条件、沟槽管线预留、预留设备房屋的层高与载荷条件等因素。
   
    4 枢纽地区宜采用CTCS-2模式
   
    目前客专枢纽均采用CTCS-3模式为主用列控模式,CTCS-2为备用模式,其优点是动车组能以CTCS-3模式运行贯通。但从京广高铁郑州东站枢纽运营情况看,枢纽地区并不需要采用CTCS-3模式贯通,主要体现在以下几个方面:
   
    (1)从速度角度看,首先CTCS-3最高允许速度为310 km/h,CTCS-2最高允许速度为300 km/h,对列车的速度影响差别并不大;其次,枢纽地区线路速度也不允许高速运行;再次,郑州东站为枢纽车站,为“十”字交叉中心,基本每趟车必停,列车在短区段的到发无法提升高速。
   
    (2)从投资角度看,枢纽地区不需设置CTCS-3模式所需的RBC,可大大减少投资。
   
    (3)从技术角度看,在郑州铁路局管内的郑西、京广高铁日常运营中,CTCS-3系统故障多发生在RBC交权口处,郑州东站周边含7个线路所,需与北京、武汉、徐州、西安4个方向的RBC进行交权,另外郑西高铁和京广高铁的信号设备由不同厂商提供,多家设备、多种制式在枢纽地区互联互通,势必对后期运营维护产生不利影响。
   
    因此,从长远利益来看,枢纽地区应尽量简单化,采用CTCS-2模式,进出枢纽地区由CTCS-3和CTCS-2相互转换,减少RBC间数据的交互,以减少后期维护的工作量,也可降低对运输秩序的影响,提高行车效率。
   
    结束语
   
    高速铁路信号系统采用CTC和列车运行控制系统,是当代铁路为适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性技术。这些技术的实施,使高速铁路实现运输调度指挥和控制智能化、自动化,在保障运输安全、提高运输效率、优化运输组织等方面发挥重要作用。因此,只有高度重视信号工程建设的源头,才能有效保证高速铁路行车安全,同时尽可能地减少开通后对运输秩序的干扰。