潘長玉

高速鐵路AT供電方式下的信號機構(gòu)安全距離分析研究

潘長玉

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,西安 710043)

高速鐵路無砟軌道區(qū)段安裝通過信號機在國內(nèi)尚無先例,針對高速鐵路無砟軌道、AT供電條件下的信號機安全距離不能滿足相關(guān)規(guī)范要求的問題,分別從信號機安全距離、信號機顯示等方面進行分析研究,提出采用降低信號機高度滿足信號機距離帶電體安全距離的解決方案。

高速鐵路;信號機;安全距離

1 研究背景

根據(jù)我國鐵路現(xiàn)行技術(shù)政策及車載ATP在普速列車的應(yīng)用情況,高速鐵路普速列車上線運行仍需要采用以地面信號為主體信號的運行模式,區(qū)間按照地面設(shè)置通過信號機設(shè)計。

通過信號機設(shè)于路基地段時,由于矮型信號機顯示距離短,不推薦采用,而采用高柱信號機則存在AT供電條件下高柱信號機安全距離不足等問題。對AT供電條件下信號機安全限界等方面進行深入研究,對于普速列車與動車組共線運行的客運專線鐵路具有重要意義。

2 信號機構(gòu)距離接觸網(wǎng)的安全距離分析

我國在建或已建成的高速鐵路中,牽引供電方式普遍采用AT供電方式。這種供電方式下的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)及高度與普速鐵路有所不同。普速鐵路的接觸網(wǎng)支柱高度為8.3 m,接觸導(dǎo)線距軌面的高度為6 m。高速鐵路接觸網(wǎng)支柱高度為7.3 m,受電弓距軌面的高度為5.3 m,接觸網(wǎng)設(shè)備設(shè)置高度較普速鐵路低0.7～ 1 m。根據(jù)《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》(TB10007—2006)中13.1.1(強制性條款)要求:“交流電路牽引區(qū)段,信號設(shè)備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得少于2 m”。信號機的金屬體外緣部分(必須是測外緣部分)與接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得小于2 m,信號機構(gòu)應(yīng)接地良好。這個2 m包括與信號機頂端軟橫跨和兩側(cè)接觸網(wǎng)各部位的距離。高速鐵路無砟軌道、AT供電條件下的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

按照區(qū)間高柱通過信號機的安裝位置,高柱信號機機柱高度為8 500 mm,基礎(chǔ)埋深1 700 mm,信號機地面以上(以下簡稱信號機高度)6 800 mm。接觸網(wǎng)帶電體結(jié)合接觸網(wǎng)專業(yè)提供的接觸網(wǎng)設(shè)備的規(guī)格,接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線(AF線)與信號機機構(gòu)的直線距離不足2 m,詳見圖2。

圖1 高速鐵路無砟軌道、AT供電條件下的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)(單位:mm)

圖2 信號機與接觸網(wǎng)帶電體安全距離示意(單位:mm)

3 解決方案

針對信號機機構(gòu)外緣與接觸網(wǎng)帶電體距離不足2 m的問題,可采用加長接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線肩架和降低信號機高度2個方案來解決。

方案一:接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線(AF線)可采用加長肩架的方式解決絕緣距離的問題。接觸網(wǎng)懸掛AF線的肩架可延長至2 500 mm,這樣信號機構(gòu)距離接觸網(wǎng)帶電體AF線的距離為2 800 mm,能夠滿足信號機與接觸網(wǎng)帶電體距離不小于2 m的要求。詳見圖3。

圖3 加長接觸網(wǎng)肩架示意(單位:mm)

當(dāng)存在接觸網(wǎng)下錨、中心錨結(jié)下錨及附加導(dǎo)線下錨時,接觸網(wǎng)下錨支及中心錨結(jié)下錨支由線路中心過渡至接觸網(wǎng)支柱下錨,附加導(dǎo)線下錨支由田野側(cè)過渡至接觸網(wǎng)支柱下錨,高柱信號機無法設(shè)置在上述區(qū)域內(nèi),必須將高柱信號機調(diào)整至非下錨的兩支柱間。

方案二:降低信號機的高度。標(biāo)準(zhǔn)高度區(qū)間通過信號機高度為6 800 mm,信號機機構(gòu)高度為1 460 mm。為了能最大限度地保證信號機的顯示距離,將信號機降至其機構(gòu)上邊緣貼近接觸網(wǎng)下底座時,此時信號機的高度為5 400 mm,如圖4所示。

圖4 信號機高度降為5.4 m時距離接觸網(wǎng)帶電體距離示意(單位:mm)

此時AF線距離信號機機構(gòu)邊緣的距離D為

信號機機構(gòu)的邊緣尚不滿足距離接觸網(wǎng)帶電體2 m的距離要求。根據(jù)式(1),AF線距離接觸網(wǎng)靠近線路側(cè)邊緣的距離為固定值1 800 mm。當(dāng)D值取2 000 mm時,根據(jù)上述式,可以得出信號機上邊緣距離AF線的垂直高度

即當(dāng)信號機上邊緣距離AF線的垂直高度A為871.78 mm時,信號機機構(gòu)的外邊緣距離帶電體的垂直距離能夠滿足規(guī)范的強制性要求?？紤]到AF線的下墜影響,將A取值為900 mm,此時信號機的高度為5 300 mm,如圖5所示。根據(jù)式(1),可以得出此時信號機機構(gòu)邊緣距離帶電體的距離為

圖5 信號機高度降為5.3 m時距離接觸網(wǎng)帶電體距離示意(單位:mm)

4 方案比選分析

方案一、二均解決了信號機構(gòu)外緣距離接觸網(wǎng)帶電體不足2 m的問題,2種方案相比,主要差異在于方案一通過加長接觸網(wǎng)肩架的方式滿足了安全距離的要求,但根據(jù)某客運專線在無砟軌道地段安裝通過信號機的現(xiàn)場實例圖片(圖6)可以看出,采用8.5 m標(biāo)準(zhǔn)高度的高柱信號機,接觸網(wǎng)的絕緣子遮擋了信號機的顯示,在一定距離內(nèi)有礙于司機的瞭望問題尚不能解決。方案二在降低信號機高度后,不僅能夠滿足距離接觸網(wǎng)帶電體距離的要求,同時也能最大限度地提高信號機的顯示距離。因此推薦采用降低信號機高度的方案,來解決信號機距離帶電體安全距離不足的問題。

5 結(jié)語

圖6 某客運專線無砟軌道區(qū)段通過信號機安裝實例

高速鐵路無砟軌道地區(qū)安裝區(qū)間通過信號機時,信號機距離帶電體的安全距離分析,是非常重要的研究內(nèi)容。目前,國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚無適用于高速鐵路無砟軌道區(qū)段區(qū)間高柱信號機的相關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。隨著普速車與動車組共線運行的高速鐵路線路的逐漸增加,提出適用于普速列車與動車組共線運行,采用無砟軌道、AT供電方式下的區(qū)間通過信號機的安裝方案迫在眉睫。本文僅分析了安裝方案其中比較重要的環(huán)節(jié),為高速鐵路無砟軌道條件下高柱信號機的安裝方案的研究起到拋磚引玉的作用。

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Study on Safety Distance of Signals under AT Power Supply Mode for High-speed Railway

PAN Chang-yu
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Xi'an 710043,China)

Because there was no precedent in China about installing the passing signals at ballastless track of high-speed railway,the purpose of this study was to solve the problem:the distance of signals under AT power supply mode at ballastless track of high-speed railway could not meet the safety distance requirement of relevant standard code.Meanwhile this paper made an analysis and study from relevant aspects,including signal safety distance,signal display distance and so on.Eventually,this paper put forward the solution in which the height of the signals should be lowered so as to meet the requirement of safety distance between the signal and the charged body.

high-speed railway;signals;safety distance

U238;U284.1

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.028

1004-2954(2014)04-0120-03

2013-08-29;

2013-09-10

潘長玉(1980—),男,工程師,2004年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)自動化專業(yè),工學(xué)學(xué)士,E-mail:tyypcy@163.com。