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闫宏伟,沈志凌,吴歆彦,赵泽宇
(1.中国铁路经济规划研究院有限公司,北京 100038；
2.中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)
2014年，为适应我国经济社会发展，满足高速铁路、城际铁路建设和发展需要，建立完善的铁路技术标准体系，国家铁路局先后发布了TB10621—2014《高速铁路设计规范》以及TB10623—2014《城际铁路设计规范》。这两项标准全面总结了我国高速铁路，珠三角、武汉城市圈等城际铁路建设、运营的实践经验和科研成果，充分体现城际铁路、高速铁路的功能需求和技术特点，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[1-2]。
我国高速铁路与城际铁路运营10多年以来，路网逐步完善，营业里程快速攀升，高铁、城际出行需求不断增加，人们对旅行需求的质量提高促使高铁、城际运输行业不断对产品和服务进行优化和升级，对运营需求提出更多要求。
国家铁路局紧密结合高速铁路、城际铁路运输及运营中遇到的新情况、暴露的新问题，组织中国铁路经济规划研究院有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中国铁路设计集团有限公司等单位对标准开展局部修订工作，坚持问题导向、需求导向、目标导向，从运营需求、设备运用、优化设计出发，提出了安全可靠、切实可行的技术措施，并于2021年8月发布了局部修订条款。
2.1 运营需求
随着复兴号在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站双向首发[3]，根据线路运营需求，为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440m超长版时速350 km复兴号动车组，从而使每列车定员增加90人。在车站不延长到发线有效长度和站台长度的前提下开行17辆编组超长版“复兴号”动车组列车，将出站信号机的设置位置向到发线端部移设[4-5]，提高到发线有效长的利用率。
2.2 设备运用
ZPW-2000轨道电路站内股道，调整表设计“耦合系数”选取不能覆盖现场某些特殊情况，邻线耦合使相邻线路信号可能会侵入到本线路信号中发生邻线干扰，当干扰量超出内控值时，可能造成机车信号显示错误，影响列车运行安全[6]。
2.3 优化设计
根据高铁多年工程建设及联调联试经验，枢纽内信号系统改造次数多，改造工程涉及范围广，同时，在工程条件、运输需求和列控系统接口能力等方面限制因素较多，给工程建设造成较大困难，给运营造成较大范围的影响。通过完善高速铁路引入枢纽列控系统设计标准，优化列控设备布置，降低工程风险，便于工程实施。
本次共修订《高速铁路设计规范》6个条款、《城际设计规范》3个条款，具体如下。
(1)修改《高速铁路设计规范》第14.2.10条第2款，为满足高铁线路开行17辆编组动车组的需求，修订出站信号机设置位置。
(2)修改《高速铁路设计规范》第14.2.10条第3款，删除了针对非高速铁路调车信号机设置的规定。
(3)《高速铁路设计规范》第14.4.1条增加1款，为优化高速铁路引入枢纽的列控系统设计提供标准依据。
(4)《高速铁路设计规范》第14.4.6条增加了3款，针对到发线出站信号机外移，原安全防护距离缩短所采取增设防护区段安全保护措施的具体设计要求。
(5)《高速铁路设计规范》第14.4.8条增加1款，针对到发线出站信号机位置调整引起出站应答器设置位置变化，对设置位置进行规定。
(6)修改《高速铁路设计规范》第3.2.5条的条文说明，根据信号专业相关内容修改，相应调整到发线有效长度的组成说明。
(7)《城际铁路设计规范》第15.4.5条增加3款，是防护区段的具体设计要求，与高速铁路一致。
(8)《城际铁路设计规范》修改第15.4.7条第2款，修改了出站应答器组的组成与设置位置。
(9)《城际铁路设计规范》修改第3.2.7条的条文说明，根据信号专业相关内容修改，相应调整到发线有效长度的组成说明。
主要修订内容分析如下。
3.1 关于出站信号机设置位置
本次修订通过修改《高速铁路设计规范》第14.2.10条第2款，调整高速铁路出站信号机设置位置。
为满足高铁线路开行17辆编组动车组的需求，需修订出站信号机设置位置，同时采取设置防护区段等防护措施。本次修订吸纳了国铁集团科技项目《铁路工程建设标准体系优化研究》(J2017Z509)子课题《优化到发线有效长试验》在京沈客运专线的研究试验成果，该成果采取了到发线出站信号机外移至距警冲标5 m，并在出站信号机外方设置防护区段、在防护区段外方设置出站应答器组等配套防护措施。本规范在该成果基础上，将防护区段延伸至站台端，同时将出站应答器组由防护区段外调整至防护区段内，延长了防护距离。
贯通正线股道由于有列车通过作业，通过列车运行速度高，要求轨道电路的最短长度较长，不能设置防护区段，出于安全原因考虑，通常要求出站信号机距警冲标不小于55 m。如果贯通正线邻靠站台且有接发17辆编组动车组的需求，可借鉴沪宁城际、京沪高铁运用经验，将出站信号机、发车进路信号机设置在距警冲标不小于30 m处。
3.2 关于防护区段设置位置及邻线干扰防护措施
本次修订通过《高速铁路设计规范》第14.4.6条、《城际铁路设计规范》第15.4.5条分别新增3款，补充了防护区段的设置要求及分隔轨道电路、采用不同的基准载频等邻线干扰防护措施。
本次修订出站信号机外移至距警冲标5 m处，列控系统目标点也跟着信号机外移，距危险点(警冲标)防护距离从55 m变为5 m。在到发线增设防护区段，通过H码起紧急停车作用，有利于防护列车冒进，提升列车运行的安全性。此外，还可降低机车信号邻线干扰带来的安全隐患，解决出站信号机处绝缘破损带来的影响。
对有些不具备设置防护区段条件的股道，采取分割股道轨道电路区段的措施，一方面股道分割可以降低轨道电路发送端电平，降低对邻线股道的机车信号干扰；
另一方面当动车组进入远端轨道电路区段时，近端轨道电路区段改变发码方向并发红黄码，增大了信噪比，提高了机车信号抗干扰能力[7]。另外，处于CTCS-2级运用模式的动车组换端后，在折返进路未开放前，即使受到邻线机车信号干扰影响发生误动，但由于收到红黄码，也能防护列车冒进信号[8]。
防护区段长度应满足ZPW-2000轨道电路最小长度、车载信号设备响应时间等要求，以到发线衔接道岔允许速度为80 km/h的18号道岔为例，按照相关标准规定[9]，其所需最小长度为(80/3.6×2.5+20) m≈75.6 m，取整为80 m；
为避免停车时列车前端误入防护区段而造成紧急制动，防护区段距站台端部应留有一定余量，该值应结合工程实施条件合理确定并力求最小化。
3.3 关于高速铁路出站应答器设置位置
本次修订通过《高速铁路设计规范》第14.4.8条新增1款，完善高速铁路出站应答器设置位置。
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[10]。由于出站信号机外移，需完善应答器位置，避免缩短应答器组的安全防护距离。
从安全保护角度考虑，出站应答器组距警冲标远一些更为有利，但综合考虑接发车实际情况，其设置地点不得影响动车组正常运行，通常应答器组不得设在站台内，避免动车组正常接车时误接收应答器绝对停车报文。结合防护区段设置情况，规定设置位置宜在防护区段内靠近站台侧绝缘节5 m处，一方面避免设置站台内，同时也距站台边缘留有适当余量。
3.4 关于城际铁路出站应答器设置
本次修订通过修改《城际铁路设计规范》第15.4.7条第2款，完善高速铁路出站应答器设置位置。本款修订主要有两点变化。
一是在除无配线站外的车站正线股道，增加了设置有源应答器组的规定。修订考虑到城际铁路采用了CTCS-2级列控系统，铁路有配线车站正线股道出站信号机设于距警冲标5 m处，大部分正线设有站台，在正线股道无法设置防护区段的情况下，增设由有源应答器和无源应答器构成的出站应答器组，该系统在正常控车模式下接收到有源应答器提供的绝对停车报文会实施紧急制动，有利于冒进信号的防护。
二是根据此次修订，到发线及非贯通正线增加了防护区段，对应答器组设置位置进行了相应调整。原有规定表述了应答器组设置需考虑的因素，以及与警冲标的距离范围，未体现应答器组与防护区段的位置关系。本次修订后，在满足原规定的设计原则要求基础上，明确了应答器组的设置位置，更为准确地体现了上述要求，并与《高速铁路设计规范》保持一致。
3.5 关于到发现有效长组成
本次修订根据信号专业章节相关内容修改，修改了《高速铁路设计规范》第3.2.5条、《城际铁路设计规范》第3.2.7条的条文说明，相应调整到发线有效长度的组成说明，配合信号专业在到发线增设防护区段、在防护区段内设置有源应答器组。
修订后到发线有效长由有效停车长度、防护区段相关距离(含安全防护距离)、警冲标至绝缘节间距离组成。典型车站股道内站台、信号机、防护区段、应答器组等设备布置举例如图1所示。
注：a为防护区段距站台端的距离，a值应根据工程实施条件合理取值并力求最小化。图1 典型车站股道信号设备布置举例(单位：m)
3.6 关于高速铁路引入枢纽列控系统设计
本次修订通过《高速铁路设计规范》第14.4.1条新增1款，完善高速铁路引入枢纽列控系统设计要求。
根据高铁多年工程建设及联调联试经验，枢纽内信号系统改造次数多，改造工程涉及范围广，同时在工程条件、运输需求和列控系统接口能力等方面限制因素较多，给工程建设造成较大困难，对运营造成较大范围的影响。在枢纽引入时采用CTCS-3级系统较CTCS-2级系统更为复杂，影响范围更大，且投资更多，潜在的工程风险更大[11]。
因此，本次修订新增条文，规定在不影响运输安全和效率的前提下，CTCS-3级线路接入枢纽可结合工程条件、运输需求和列控系统接口能力等因素，对枢纽内设计速度250 km/h及以下的线路列控系统等级可采用CTCS-2级。
此次《高速铁路设计规范》及《城际铁路设计规范》局部修订条文与TB10007—2017《铁路信号设计规范》、《铁路技术管理规程(高速铁路部分)》(铁总科技〔2014〕172号)、TB/T 3484—2017《列控系统应答器应用原则》等标准及技术规程的相关内容进行对比分析。与《铁路信号设计规范》《铁路技术管理规程(高速铁路部分)》不矛盾。
本次修订规定城际铁路正线股道出站信号机应设置有源应答器组(无配线站除外)，《列控系统应答器应用原则》规定可不设，存在标准间不协调问题，建议进一步研究相关技术标准的修订工作。
本次国家铁路局组织中国铁路经济规划研究院有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中国铁路设计集团有限公司等单位对标准开展局部修订工作，技术性强、修改内容多、协调难度大，对技术问题进行了深入研究论证，标准文稿经过了广泛征求意见和认真审查，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、解决ZPW-2000轨道电路可能出现邻线干扰、优化高速铁路C3系统引入枢纽设计方案，对《高速铁路设计规范》及《城际铁路设计规范》的总体设计章节、信号章节进行系统性修订。两项标准的局部修订将为开行17辆编组列车、优化铁路信号工程设计提供技术依据，在保障运营安全、提高运输效能等方面将起到积极作用。
从标准修订背景与需求、标准间的协调关系进行分析，并逐条对标准条文修订原因及主要变化情况进行分析，全面阐述了非贯通正线股道、贯通正线股道以及贯通正线邻靠站台且有接发17辆编组动车组的需求等不同情况下出站信号机设置位置要求，深入分析了防护区段原理、作用以及长度等设置要求，绘制了典型车站股道信号设备布置图例，便于读者充分认识标准修订的主要技术内容，在新建工程中准确地开展标准化设计。
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