《铁路信号设计规范》(TB10007—2017)信号机类型应用场景分析

2018-09-20谢宝军

铁道标准设计 2018年9期

谢宝军

(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)

1 概述

国家铁路局发布《铁路信号设计规范》(TB10007—2017)[1](以下简称“《设规》”)行业标准，自2017年5月1日起实施，原《铁路信号设计规范》(TB10007—2006)废止。新《设规》较原《设规》主要增加了高速铁路进站、出站信号机、动车段(所)(以下简称“动车所”)信号机及修订了普速铁路非自动闭塞区段出站信号机、尽头线式调车信号机和道口信号等内容，附录D列出了相应的信号机类型，并对相关条款作了原则性的规定。在平时工程设计中，笔者发现部分设计者对新增信号机类型理解和体会存在差异，如时速160 km及以下普速铁路桥隧地段及动车所桥上进站信号机，均采用附录D中的单排五灯位机构，摒弃原双排七灯位机构，盲目提高普速铁路信号设计标准；如常态点灯时新增单排四灯位与双排五灯位出站信号机适用场景易混淆；再如动车所设置三灯位出站信号机时，普遍存在动车走行线出站信号机显示与接近区段发码不一致等问题。因修订的其他信号机类型较容易理解，本文将不再赘述，重点对新增进站、出站信号机类型的适用场景进行探讨分析，旨在相互学习和交流。根据《铁路技术管理规程》(高速部分)(TG/01—2014)[2]对高速的规定，本文所述高速包含了仅运行动车组的高速铁路及装配C2级列控车载设备的城际铁路(二者建筑限界不同)，普速为不同速度等级的客货共线铁路。

2 进站信号机

附录D进站信号机新增了矮型单排五灯位机构(以下简称a机构)，它是伴随我国高速铁路的建设应运而生的，如图1所示。

图1 矮型单排五灯位进站信号机示意

《设规》明确了a适用于桥梁和隧道地段[1]，但未规定应用于常态点灯还是常态灭灯区段。《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)(以下简称“《高规》”)规定DSX-A7(双排七灯位)适用于桥梁地段，a适用于隧道地段[3]。《城际铁路设计规范》(TB10623—2014)(以下简称“《城规》”)规定a适用于隧道地段，桥梁地段采用矮型[4]，但未规定灯光配置。

以下从信号显示意义和安装限界两方面分析DSX-A7和a的适用场景，对于统一设计标准提供参考。

2.1 信号显示意义

为便于司机确认信号，《技规》(普速部分)第70条规定信号机首先采用高柱，隧道内可采用矮柱[5]。《技规》(高速部分)第66条规定，区间设置通过信号机的线路，桥梁和隧道地段可采用矮柱，特殊情况设置矮柱时必须经铁路局批准[2]。普速铁路中配置LKJ的列车均以地面信号显示为行车凭证，站内正线列车速度较高，高柱进站信号机显示距离远，且有速度含义，每个显示代表不同等级的速度值及进路的“直弯”，而出站信号机不反映发车进路道岔侧向速度，无速度含义，仅表示前方闭塞分区空闲数量。起初研制DSX—A7主要原因是，电气化铁路原高柱信号机不满足5 m线间距安装和与接触网安全距离要求。如果改为矮柱机构，对司机必须能表示速度意义，以此区别于附录D中机构相似的双排六灯位出站信号机，因此DSX—A7靠线路侧3灯位下方的短柱隐含高柱意义[6]。

a机构与附录D序列6中的单排四灯位出站信号机仅差一个灯位，对于复杂的枢纽车站接车进路，如果依次设有进站、接车进路及出站信号机，进站和接车进路信号机采用a机构，出站信号机采用单排四灯位机构时，对于以地面信号机显示为行车凭证的线路，速度含义和前方区间闭塞空闲情况显示是不明确的，一定距离下司机易混淆，司机可能看到的信号显示与线路直弯股开向不一致，造成司机紧张而使列车减速或停车，一定程度上影响运输效率及行车安全，因此对于以信号显示为行车凭证的线路不推荐a。如果以后普速铁路发展趋势为地面信号为辅，车载信号为主，那么这个问题有待重新商榷。对于以车载信号为行车凭证的线路，信号机点灯情况使用概率很小，可无速度意义含义，对显示距离的要求也不高，因此可推荐a机构。

2.2 安装限界

主要包括线间距要求和桥隧救援疏散通道要求。

(1)线间距

图2 矮型单排五灯位机构尺寸(单位：mm)

a机构尺寸如图2所示。由图2可知，a机构距离轨面高度为1 436 mm，根据《技规》(普速铁路部分)附图1客货共线基本建筑限界及桥隧建筑物限界[5]，客货共线铁路信号设备轮廓尺寸如图3所示，则线间距至少为5.2 m才能满足a的安装要求。部分普速铁路车站和大型枢纽站运输需求大，站场复杂，相同线别(下行或上行)的多条线路通过桥隧并行引入的情况很多，也就是说进站信号机有可能设于线间。如果桥隧地段设置a机构，则正线线间距必须为5.3 m，如果设置DSX—A7，则线间距5 m完全可满足要求。根据《铁路车站及枢纽设计规范》(GB50091—2006)中车站线间距离的要求，装有高柱信号机的线间距离为一般5.3 m(考虑两线均有超限货物列车)，其他正线间和正线与相邻线路间距为5.0 m[7]。因此对于这种复杂枢纽车站的特定场景，进站信号机不建议采用a机构，而应按照研制DSX—A7的缘由和普遍公认的设计标准，设置DSX—A7。

图3 客货共线铁路信号设备轮廓尺寸(单位：mm)

对于较标准的两正线多股道车站，虽然进站信号机设在线路外侧后，不存在线间距不足的问题，但是从信号设计方面来说，不便于统一高速和普速标准。《技规》作为我国铁路的基本大法，各部门都应严格遵守。《技规》(普速部分)第70条和《技规》(高速部分)第66条条文说明解释了为便于司机和行车人员确认信号，要求在同一车站和同一车场采用同一类型的信号机[5，2]，并且新《设规》第3.3.6条较原《设规》第2.2.9条删除了机构可不相同的规定，强调信号显示一致。因此，除了衔接站特殊情况之外，不同等级的铁路车站信号机类型应尽量一致，高速和普速信号设计标准应有清晰的边界。

根据《技规》(高速铁路部分)附图1客运专线建筑物限界[2]，图4为客运专线铁路信号设备轮廓尺寸[8]，同样线间距至少为5.2 m可满足a机构的安装，而城际铁路需至少4.8 m(308 mm+2×2 200 mm)的线间距。高速铁路线间距4.6、4.8 m和5.0 m，城际铁路线间距为4.0 m和4.2 m，鉴于一般站形较标准的高速车站进站信号机都设于线路外方，不存在侵限问题，因此a适用于线间不设信号机的情况，但对于多线并行引入高速车站情况，必须考虑设置a时线间距的问题。

动车走行线也存在以上问题，因动车走行线为双线自动闭塞，动车所和衔接动车走行线的高速车站进站信号机设于线间。如果桥梁上进站信号机采用a机构，则线间距至少5.3 m，但《高规》规定动车走行线线间距为5 m，如果信号设计者一味追求“合规”而不认真分析其他原因，则对站场规模和投资是很大的浪费，而设置DSX—A7可避免以上问题，且在多年来运营维护中应用良好。

图4 客运专线铁路信号设备轮廓尺寸(单位：mm)

(2)救援疏散通道

桥隧地段作业通道及救援疏散通道都是利用电缆槽盖板和水沟。

通过调研在建城际铁路成蒲线及其他不同等级的铁路，箱梁桥上信号设备均固定于防护墙外侧的电缆槽上空。进站信号机为DSX—A7时，其钢支柱和机构几乎占了两个槽道的空间，机构外侧边缘距离护栏或声屏障基础内侧约为53 cm，大于人体宽度0.5 m。出站信号机为单排三灯位，钢支架和机构只占单个槽的空间，机构外侧边缘距离护栏或声屏障基础内侧约为93 cm，后者较前者占用空间小，但前者对于人员通行影响不大。如果遇到接触网支柱与信号机、远程LEU机柜同位的情况，二者“吃掉”了大部分通道，将会严重影响人员通行及作业。

T梁因列车速度等级和声屏障等附属设施设置的不同，采用的方案也因之而异。如时速200 km客货共线铁路，无声屏障、采用角钢支架人行道，电缆槽采用外挂SMC方式；设声屏障、采用现浇混凝土板人行道桥，电缆槽采用内挂SMC方式；时速160 km及以下客货共线铁路，电缆槽采用外挂形式或设于人行道下面等情况较多。考虑信号机与点灯变压器箱盒之间电缆弯曲半径和信号机与机械绝缘节不满足前1 m后1 m等一系列问题，信号机和点灯变压器箱盒一起通过支架同排固定到人行道栏杆立柱或安装到挡砟墙上。a机构宽度约308 mm，DSX—A7宽度约为648 mm，XB2箱盒宽度约为530 mm，钢支架宽度均大于上述设备宽度，由于不同施工单位工艺标准及不同运营维护单位的要求存在差异，实际上二者占用人行走道空间差别不大，并且接触网支柱不占用作业通道空间。

西南山区高速铁路经常出现隧道内信号设备侵占疏散通道的情况，当隧道区间动车组发生火灾等事故急需组织疏散乘客时，造成因信号机侵占通道无法通行人员，解决措施是将信号机移至洞室附近、隧道口或拓宽隧道断面，但可能会影响信号显示，且对行车点重新布置、土建工程整改及投资影响非常大。近期出现的高速铁路因部分设备安装限界原因增加隧道断面的情况，造成土建工程量浩大而存在施工技术难度大、衬砌漏水等安全隐患，因此不允许因部分设备而拓宽隧道断面。

《高规》第8.2.4～8.2.6条条文说明规定了高速铁路救援疏散通道不应小于1.5 m[3]，《城规》第8.5.4条条文说明规定了救援疏散通道不应小于1.0 m[4]，《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函[2005]285号)第6.5.1条规定救援疏散通道不应小于1.25 m[9]。图5为时速250 km隧道断面，设置DSX—A7时，其钢支架宽度约为800 mm，信号机严重侵占救援疏散空间，其他不同速度等级铁路也存在类似情况，如果信号机换为a机构，就不存在上述问题。《城际铁路设计规范》条文说明中也解释了因考虑隧道内逃生通道或维修通道通畅的因素，高速铁路信号机不建议采用横向双机构类型[4]。

图5 时速250 km隧道救援疏散通道尺寸示意(单位：cm)

最新《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》(TB10020—2017)规定隧道内救援疏散通道宽度不小于750 mm，高度不小于2200 mm，双线双侧贯通设置，单线单侧贯通设置[10]。对于复线区段，严格意义上来说，现在设置DSX—A7是可以满足救援疏散通道要求，就不存在上述问题；对于时速160 km普速单线(一侧是电力槽，一侧是通信信号槽)，因电缆槽板和水沟宽度约为950 mm，就不满足750 mm的要求，则信号机应设置为a机构。

仅针对上述案例，表1列出了进站信号机不同应用场景，表中“()”表示隧道两侧分别设置1个电缆槽的普速单线，且信号机与救援疏散通道同侧的情况，如二者不同侧，则应设置DSX-A7。对于线间设置a机构时，应注意线间距必须大于5.2 m。对于特殊区段，如上述所述的不同桥梁类型，因无法一一例举全部工程案例，只能给出原则性的指导思路，设计者应根据线路周围的空间条件，加强与站前、接触网等专业和运营维护单位的充分沟通，选择更为合理可行的信号机机构。作为铁路信号设计者，应认真严谨执行信号机显示，能真正完整表示行车含义的有关规定，但不可否认的是受空间条件及其他因素的限制较多，在保证行车安全和“以人为本”的前提下，对于不同设计规范中自相矛盾的设计要求，应从技术经济效益等多方面权衡，选择合理的方案。

表1 进站信号机适用场景

3 出站信号机

附录D出站信号机新增单排四灯位出站信号机(以下简称b机构)，如图6所示。

图6 单排四灯位出站信号机示意

按照《设规》的规定，b机构分为常态点灯和常态灭灯。高速铁路、动车所及普速铁路相关规范中均未规定。《设规》条文说明中解释为某些衔接区间线路较短的车站，因其能显示引导及黄和绿黄，故作为推荐机构[1]。《设规》仅说明了常态灭灯的特殊情况，但适用于常态点灯和常态灭灯的什么场景下，设计者对此比较迷茫，笔者从以下两方面进行逐一分析。

(1)常态点灯

对于普速铁路，不推荐b机构的主要原因是安装限界的问题。普速铁路一般均设有发车进路表示器，根据图7中b机构尺寸，b机构距轨面高度为1 276 mm和1 305 mm，均大于客货共线站内建筑限界要求的1 250 mm，如果设置b，则线间距至少为5.5 m。根据《铁路车站及枢纽设计规范》(GB50091—2006)中规定，到发线间距一般为5 m[7]，因此b不适用于普速铁路。

时速160 km及以下、配置C0级列控系统、区间设置通过信号机的城际铁路，对于无配线车站，因不设置进路表示器，可采用b。如果是无配线地下车站采用双排五灯位机构，出现侵占隧道救援疏散通道的问题，那么就应采用b机构，但不排除桥梁地段因其他限制因素使用b的情况。

图7 单排四灯位带进路表示器机构尺寸示意(单位：mm)

对于动车所，如果动车所内设有自轮运转车辆的维修基地，且进出车站共用动车走行线，则走行线需设有双向通过信号机，否则可只设信号标志牌，动车段信号机常态点灯[11]，即动车走行线闭塞制式为双向自动闭塞，《高规》第14.4节也规定了动车走行线首先推荐设置通过信号机的四显示自动闭塞[3]。《技规》(高速部分)条文说明中解释当发车进路建立及第一离去空闲时，考虑到列车运行速度不高，出站信号机显示黄灯[2]，即黄灯包含了所有允许信号(绿和绿黄)的显示含义。需值得注意的是侧线出站信号机是无速度含义，仅能表示前方闭塞分区的空闲个数，原则上用黄灯表示较低速度是有异议的。当发车时出站信号机应显示前方的闭塞分区数量，原则上附录D中的红-黄-白是不能满足显示意义，因此可考虑动车所出站信号机修改为b机构。其主要优点是b机构可完整显示出站信号机含义，即通过显示绿、绿黄、黄可表示前方区间闭塞分区的占用情况；其次动车走行线发码与信号显示可保持一致，符合《技规》(高速铁路部分)第89条规定的机车信号的显示应与线路上列车接近的地面信号机的显示含义相符的规定[2]，避免了动车走行线出站信号机显示黄灯时，接近区段发送L和LU码的情况。

《技规》(高速铁路部分)第72条规定出站信号机有两个及以上的运行方向，而信号显示不能区分进路方向时，应在信号机上装设进路表示器[2]。如图8为b机构尺寸示意，b机构不带进路表示器机构高度为1 216 mm。根据《技规》(高速铁路部分)附图1客运专线建筑物限界要求，不带进路表示器的机构高度为1 250 mm的站内反方向运行的矮型出站信号机限界为1 800 mm，线间距为4.2 m就可满足。带进路表示器机构，由图7可知其高度为1 276 mm，线间距至少5.5 m才能可满足信号机的安装限界。根据《高规》规定动车所走行线线间距一般为5 m，动车所存车场股道线间距较车站小，线间距一般采用4.6 m，因此考虑安装限界的问题，不应设置进路表示器。

图8 单排四灯位机构尺寸示意(单位：mm)

虽然b机构不带进路表示器原则上不符合上述《技规》的有关规定，但是动车走行线为双向自动闭塞，虽然出现值班员疏忽办错进路，列车走错区间方向的情况，但是区间都有防护的通过信号机，不像客货共线车站列车反向大区间运行的情况。据了解有些设备供应商对二次反向发车时大区间占用是靠值班员人工确认的，主要原因是动车组反向运行时列控中心发送追踪码序。但对因故障切除车载设备以地面信号显示为行车凭证的动车组，一定程度上存在追尾的安全隐患。《设规》第3.2.14条第1款规定了有2个及以上发车方向，出站信号机显示不能区分进路方向时，宜设置表示器[1]。按照规范用词说明，“宜”就是首先推荐设置进路表示器，但在一定条件下，如双向自动闭塞、限界等其他因素，可不设置。参考原《客运专线衔接站信号机设置主要技术原则V1.0》(运基信号[2010]650号)中举例六，它也规定了动车所出站信号机可不设进路表示器[12]，因此b机构可考虑不设进路表示器。还有一点需要说明的是进路表示器为辅助信号，即使故障灭灯，按照《技规》中有关行车办法也是可以接发列车的，因此有多个发车方向口不是设置进路表示器的必要条件。在这需要说明一点的是：650号文废除的主要原因正是因为其以举例的方式给出了某些典型场景，却又不能全部列举工程实践中可能遇到的每种情况，可能对工程设计人员发挥主观能动性、创造性地解决工程实际问题起到了限制作用[13]。虽然650号文作废了，但在衔接站和动车所信号设计中有很重要的参考价值。

《高规》第14.2.4条第2款规定动车所出站信号机首先推荐采用《铁路信号设计规范》(TB10007—2017)规定的类型，如果受股道线间距的限制，可采用附录D中的单机构三灯位机构[3]；《技规》(高速部分)第470条条文说明动车所出站信号机机构可采用“绿-封闭-黄，红-白”[2]，以上2条规定所隐含的意思是，动车所出站信号机的机构是不唯一。因此，对于动车所出站信号机，可采用b机构，但不应设进路表示器。

(2)常态灭灯

对于常态灭灯情况，附录D中和《高规》规定出站信号机为单排三灯位机构，且不宜设置进路表示器，因常态灭灯出站信号机转为点灯时，区间闭塞制式均为自动站间闭塞。如果常态灭灯的车站出站信号机为b机构，有以下两种应用场景。

①出站信号机b既能显示往区间不设通过信号机的方向接发列车，又能显示往区间设置通过信号机的方向接发列车。按照《高规》第14.2.4条和参考原《客运专线衔接站信号机设置主要技术原则V1.0》(运基信号[2010]650号)的规定，该车站应为衔接车站[3，12]。《高规》第14.2.4条第3款规定了衔接站的主要技术原则，即主要发车方向是区间设置通过信号机的股道设置常态点灯的信号机，主要发车方向是区间不设通过信号机的股道设置常态灭灯的单排三灯位信号机[3]。对于650号文举例一和例三，考虑到按隔离模式运行或未装配车载设备的动车组往反方向站间闭塞区段发车时，如上第3.1条所述，因此衔接站出站信号机应设置进路表示器。

从图7中b机构带进路表示器尺寸可知，b机构线间距至少为5.5 m，而b机构不能满足高速铁路线间距要求，因此b机构仅适用于常态灭灯、且不设进路表示器的衔接车站，以图9为设置b机构的衔接站举例。从图9可知，b机构不仅满足高速铁路线间距要求，而且较原三灯位机构，可增加动车走行线追踪列车的数量。动走线以地面信号显示为主，因往动车所接发车时，原三灯位允许信号显示绿灯的条件是前方至少有3个闭塞分区空闲，动车走行线动车组速度一般为80 km/h，b机构只要前方有1个闭塞分区空闲，就可往动车所方面发车，增加了接发动车组数量，提高了动车走行线通过能力。同时认为b信号机应为常态灭灯，因为该衔接站运输需求主要是负责大量旅客乘降的高速动车组，因少数维修作业车在天窗点进出动车所就改变整个高速站的信号显示，造成高速铁路信号设计标准杂乱，实属不妥。

图9 设置b机构的衔接站示意

②对于常态灭灯的枢纽车站，因联络线较多，往往存在区间较短的情况，这里所述的“区间较短”为两架信号机距离不满足列车安全制动距离的要求。如果按照《高规》规定的出站信号机机构，对于非车载设备的动车组，虽然区间闭塞为自动站间闭塞，但是不满足显示绿灯发车的条件，而应根据制动距离的要求及前方进站信号机的显示开放信号，因此出站信号机应修改为可显示绿黄和黄灯的机构。在新《设规》未颁布之前，既有信号机类型是无此功能的，因此将常态灭灯的出站信号机修改为常态灭灯的双排5灯位机构，原则上属于非标机构，如白灯代表调车信号还是引导信号。新《设规》颁布之后，发现双排5灯位机构只能用于常态点灯的普速铁路，而新增加了b机构，那么对于上述存在的问题则迎刃而解。此场景也同样适用于上述衔接动车走行线区间较短的高速车站，图10为设置b机构的枢纽车站举例。