高速铁路出站信号机设置标准研究

闫宏伟

(中国铁路经济规划研究院有限公司，北京 100038)

1 制订背景与变化影响原因

TB10621—2014《高速铁路设计规范》是在系统总结中国时速250～350 km高速铁路建设、运营实践经验，全面修订2009年《高速铁路设计规范(试行)》版基础上发布的正式版。该标准的发布，标志着成熟、先进、具有中国特色的高速铁路技术体系已经形成，将为中国高铁发展以及高铁“走出去”提供系统规范的成套建设标准支撑。

该标准制定的技术背景，主要针对列车最大编组辆数16辆、列车最大长度428 m，两侧分别设10 m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，设置安全防护距离≥95 m，确定车站到发线有效长度650 m；列控系统采用CTCS-2级或CTCS-3级的技术背景与运营需求制订的[1]。

随着“复兴号”高速动车组列车在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站双向首发[2]，根据线路运营需求，以在京沪高铁等大客流线路扩大运力为目标，通过新增1辆二等座车，开行17辆编组440 m超长版时速350 km复兴号动车组，从而使定员增加90人。如要开行17辆编组超长版“复兴号”动车组列车，而车站不相应延长到发线有效长度和站台长度，执行TB 10621—2014《高速铁路设计规范》第14.2.10条第2款关于出站信号机设置位置的规定时，加上TB/T 3483—2017《CTCS-3级列控车载设备技术条件》中规定的制动安全距离60 m[3]，很有可能出现将要进站停车的动车组列车无法正常完整地进入站台区的问题。为解决此问题，可以考虑将出站信号机(包括发车进路信号机)的设置位置向到发线端部移设。

2 标准现状

TB10621—2014《高速铁路设计规范》第14.2.10条第2款对出站信号机设置位置规定为：“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。”

在TB10621—2014《高速铁路设计规范》颁布之后，于2017年修订的TB 10007-2017《铁路信号设计规范》第3.2.2条第4款对出站信号机的设置位置规定为：发车线发车方向末端为顺向道岔时，出站信号机设置于顺向道岔警冲标内方，有动车组运行时设置于距警冲标沿线路方向不小于5 m处[4]，如图1所示。

图1 出站信号机示意

TB 10007-2017《铁路信号设计规范》是信号专业主体设计规范，其适用范围既包含高速铁路，也包含普速铁路。规定出站信号机距警冲标沿线路方向不小于5 m处，考虑了普速线路运行速度慢，需要的安全余量较小，按照5 m设置即可满足安全运行需要。高速铁路设计规范规定的55 m与不小于5 m不冲突。除京沪高铁、沪宁城际和京津城际外，其他高速铁路出站信号机距警冲标距离大多数按55 m设计，与TB10621—2014《高速铁路设计规范》规定一致。

3 设计方案研究

在不改变车站，不相应延长到发线有效长度和站台长度，避免大规模站前工程，解决17辆编组复兴号进站停车的问题，可以考虑将出站信号机(包括发车进路信号机)的设置位置向到发线端部移设，同时与《铁路信号设计规范》协调相一致。但缩短了安全余量，需要补充安全措施。

3.1 日本新干线设计方案

日本新干线车站设置信号环线进行站内安全防护的做法，在停车点前方设置了50 m的环线信号区，停车点至环线信号区之间还设有10～15 m的停车余量。若司机操作失误，列车进入环线信号区，将接收到该环线的信号，ATC车载设备自动实施非常制动，以保证列车不闯入发车进路，防止“冒进”事故。

3.2 我国设计方案

目前我国高速铁路车站应用信号环线较少，CTCS-3级列控系统总体技术规范中也无相关内容，可参照日本高速铁路设计理念，采用我国高速铁路主要设备之一的ZPW-200轨道电路进行安全防护。

在出站信号机、发车进路信号机设于距警冲标不小于5 m或临近的对向道岔岔前轨缝处且到发线采用ZPW-2000有绝缘轨道电路时，到发线范围内两端各设1个60 m长分隔区段，如图2所示。分隔区段按以下要求单独进行发码、采集、防护。

图2 车站分隔轨道电路示意(单位：m)

(1)接车至到发线的列车进路建立时，接车进路末端的分隔区段发H码，另一端分隔区段随接车进路发码；由到发线发车或通过的列车进路建立时，分隔区段随到发线发码。

(2)联锁设备对到发线主区段及分隔区段分别采集，当接车进路未全部解锁且联锁检测到主区段和接车末端分隔区段顺序占用时，判定接车列车发生冒进，根据运营情况采取相应的安全防护措施，如联锁将全站列车信号机均关闭并控制站内所有轨道区段发H码；进路锁闭和解锁时，主区段和分隔区段按照一个总区段处理。

目前，列控车载设备采用CTCS-3完全监控模式冒进出站应答器组时，收到的绝对停车包可能不会触发紧急制动，相比于CTCS-2级车载设备，CTCS-3车载设备可能会缺少应答器组防冒进功能。因此，在到发线设置分隔区段，列车进站停车过程中，如果列控车载设备接收到分隔区段轨道电路发送的H码，说明列车有冒进出站信号的风险，在列车进入分隔区段后会触发紧急制动停车，进行冒进防护，提高了列车运行的安全性。

通过设置分隔区段，出站信号机未开放时，如果出站信号机处绝缘节破损，咽喉区的发码只能串入分隔区段的H码区段，而不会影响HU码区段，不会让接车过程中的列车或停在股道的列车收到允许码而产生信号显示升级，可以起到进一步加强绝缘破损防护的作用[5]。

如在某些不利情况下，列车进站停车过程中，动车组发生制动力降低后制动系统不能监测到的故障，出现不可监测的制动力降低，列车冒进出站信号机的概率增大。通过设置分隔区段，信号系统在检测到列车有冒进出站信号机可能时，通过联锁和列控及时向相关列车发出紧急制动信息控制列车制动，可以在一定程度上应对类似不可预知的风险，对于防护尚未预知的风险、降低风险所造成的损失有一定作用。

3.3 其他需要协调的问题

优化到发线有效长试验作为京沈高铁综合试验项目之一进行了实验室仿真测试和现场试验，该项目通过了方案有关部门组织的方案评审及试验评审，现场试验基本可行，为到发线有限长度及信号机设置位置有关对顶提供了依据。但如果在工程建设中进一步推广，还有其他问题需要进一步研究，相关标准也需协调修订。

建设规范直接指导实际工程建设，而设计规范又是设计、施工、验收等建设规范中基本规范[6]，体现了系统的设计理念，对不同系统、设备提出功能及性能要求，修订设计规范可以从根源实现在目前站台长度下开行17辆编组超长版“复兴号”动车组列车。但同时也需要协调相关产品技术标准，使产品满足系统设计要求，使设计具备可实施性。

3.3.1 轨道电路最小长度规定

TB10621—2014《高速铁路设计规范》第14.4.6条中公式14.4.6-1规定，站内无岔区段需要提供列控信息时，轨道电路最小长度为Lmin=Vmax·T设+L常，Vmax为该区段的最高允许速度，T设为车载信号设备响应时间的总和，取2.5 s，L常为轨道电路余量20 m。若分割区段设置长度60 m，目前高速铁路车站当侧线道岔一般采用18号道岔，按照最高允许速度80 km/h通过速度计算，轨道电路最小长度为75 m，大于分隔区段的60 m长度，造成与标准要求不协调问题。

铁运〔2012〕211号《CTCS-3级列控车载设备技术规范(暂行)》第10.2.1.1条规定，在地面轨道电路信息一直有码的情况下，信息接收应变时间不大于3.5s；在地面轨道电路信息有码到无码的情况下，信息接收应变时间不大于4.8 s[7]。响应时间包含轨道电路信息接收、解码、响应的完整处理时间。

TB10621—2014《高速铁路设计规范》中T设取2.5 s，若加上按列车80 km/h或更低的速度行驶完轨道电路余量20 m，与《CTCS-3级列控车载设备技术规范(暂行)》中车载总响应时间3.5 s基本保持一致。

轨道电路最小长度应满足列车以当前区段最大允许速度通过时间大于解码轨道电路信息的响应时间。仅针对分隔区段修改此公式为Lmin=Vmax·T设，或适当缩短L常取值，使分隔区段设置长度与标准相协调，但可能会使车载信号在分隔区段无法及时响应H码，使分隔区段丧失部分安全防护功能。需要列控车载设备厂家根据相关数据论证结合现场试验，进一步明确车载相应时间指标，同时协调《铁路信号设计规范》等设计规范与列控车载设备技术规范中的规定。

3.3.2 出站应答器组设置位置规定

根据TB/T 3484-2017《列控系统应答器应用原则》的规定，车站到发线出站信号机外方设置有源应答器组，一般在信号机外方≥20 m处[8]。由于出站信号机外移，若不修改相应规定，可能会对设计造成一定误解，使出站应答器跟随信号机向外移动，缩短应答器组的安全防护距离。列车正常进站停车，正常逻辑应首先收到应答器组发送的停车报文，之后收到分隔区段作为额外防护而发送的H码。TCR天线安装在车辆第一轮对之间，距离较远的应答器接收天线距第一轮轴不大于12.5 m，根据列车车载TCR位置与BTM位置关系，建议出站应答器组宜设置在防护区段外方不小于15 m处，距出站信号机75 m，同时与《列控系统应答器应用原则》中的规定不冲突。

因此，建议管理部门组织开展系列的理论分析、试验论证，配套修订《列控系统应答器应用原则》、《城际铁路设计规范》、《铁路信号设计规范》等相关条款。

4 结语

针对开行17辆编组440 m超长版时速350 km“复兴号”动车组需求，结合《高速铁路设计规范》对出站信号机设置位置要求、《CTCS-3级列控车载设备技术条件》对列车运行控制系统安全防护距离的要求等标准，分析现行标准下到发线有效长度与17辆编组列车适应性，提出一种在不修改到发线有效长度和站台长度，通过向站外移设出站信号机位置并增加分隔区段安全措施的设计方案，解决长编组列车进站停车的问题。