第一章-(铁路信号设计与施工)初步设计

第一篇信号工程设计信号工程设计一般按初步设计和施工设计两个阶段进行，即“两段设计”方式。有些工程规模很小、方案明确，主要技术原则已经确定、投资较少的项目，也可将初步设计和施工设计合为一个阶段进行，即采用“一段设计”方式。“两段设计”的程序示意图如下图所示。图中的“竣工图”是施工单位根据施工情况对施工图纸进行必要的修改，形成竣工图纸，作为维修单位日后维护信号设备的依据，也是“施工设计”的必要延伸。第一章初步设计第一节初步设计的任务初步设计的主要任务是选择和确定设计方案，提出设计的经济、工程概算技术指标及各种方案的比较指标，提出主要工程数量、材料设备和劳动力数量、用地面积等。初步设计提出的工程概算审批后，作为实行招标承包和投资包干的主要依据，也是考核设计技术经济合理性和建设成本的依据。开展初步设计的依据是有关部门下达的设计任务书。一、设计任务书设计任务书是开展设计工作的重要依据。铁道部根据国家分配或自筹的投资安排全路基建项目，各铁路局根据铁道部分配的基建和大修投资按轻重缓急与铁道部协商提出建设项目，确定投资安排，明确基建或大修计划。这种情况下，信号系统是作为配合线路上部建筑工程的一部分提出的，属于总体设计的一部分。有时为了提高铁路通过能力，信号工程也可作为主体工程提出。但无论是作为配合工程还是主体工程，都必须有铁道部或铁路局批复的设计任务书。设计任务书的主要内容如下：1．设计范围说明要求设计的具体车站、车场的名称。2．设计类型建议采用车站联锁的标准图号、相邻区间采用的闭塞方式及设备类型。3．投资明确投资数目，以便根据投资的控制数目考虑设计方案。4．建设年限明确信号工程建成及投产的时间。如果信号工程属配合站场工程时(新建或扩建)，要明确站场线路工程完成的顺序及年限，以便考虑信号工程与线路工程之间的相互配合。5．牵引种类(内燃、电力)非电力牵引区段，要明确将来采用电力牵引的计划，以便在设计中考虑将来与有关设备的结合设计和合理地预留设备。6．站场与线路状况明确站场与线路在5年或l0年内是否有较大变动，有无新线接轨的可能，以及有无预留股道或道岔，以便在设计中考虑预留信号设备的内容。7．利旧原则对于营业线的改建工程要明确设计中对原有设备的利用原则。8．设计分工明确配合信号设备的使用而设计的通信系统、供电系统、技术房屋、过渡信号等项配合工程的设计分工及要求。9．新技术及其他对信号设计提出采用何种新技术和其他要求，如信号楼的数量及控制范围等建议。10．时间要求要求设计文件提出的日期，鉴定文件日期以及施工的开、竣工日期。二、初步设计应确定的设计原则1．设计范围在说明站名、场名的前提下，要确定集中区的范围。如果有多楼控制方案，还要进一步确定各楼控制的集中区范围。2．信号楼数量及位置一个车站原则上由一个信号楼集中控制全站信号设备。而由数个车场组成的编组站和区段站等，可能需要设置几个信号楼。对于信号楼设置数量不同的方案，应从经济、技术等方面进行比较。在比较的同时，要确定信号楼的位置及类型。3．信号机类型及位置应明确采用的色灯信号机是高柱的还是矮型的。并确定每架信号机的灯光配列和距信号楼中心的距离(即坐标，下同)。4．转辙机类型及位置应明确采用的转辙机类型及安装位置，同时确定道岔的定位位置和岔尖坐标。5．轨道电路类型及轨道区段的划分应明确采用的轨道电路的类型及轨道区段的划分方法，并确定绝缘节的设置位置。6．列车基本进路及变通进路在进行几条可供选择的列车进路的“优劣”比较之后，明确列车的基本进路及变通进路。7．信号显示由数个车场组成的车站，列车信号机之间的显示需有一定的联系。初步设计应确定进站、进路以及出站信号机显示之间的联系。8．区间设备应确定区间采用的闭塞方式及采用的闭塞设备的型号，同时要确定由此而引起邻站配合的信号工程量。9．站内的其他信号问题确定采用非进路调车、机务段同意调车、到发线中间出岔以及延续进路等。10．对通信、供电、房建等专业提出的设计要求。11．占用非路用地的地点和面积。12．行政区域的划分。三、初步设计文件的组成初步设计文件主要包括：1．说明书对决定的设计事项进行必要的说明。2．图表(1)枢纽信号设备总布置示意图(不在枢纽内的可不附)；(2)信号显示联系图(站场简单、无特殊显示时可不附)；(3)车站信号平面布置图和区间信号平面布置图；(4)主要工程数量、材料设备和劳动力数量表。3．概算上述“图表”一项中，只有在进行枢纽和由几个车场组成的车站的工程初步设计或有特殊显示时，前两张图才需要附上。在这里以图1-1为例说明进路信号机的显示问题(为三显示自动闭塞区段)。图l-1信号显示联系图SLⅡ是接发车进路信号机。它显示一个绿灯时，准许列车由到发场Ⅱ正线出发，发向北京方面，列车运行前方的SⅡ出站信号机显示向北京方面发车信号(若为四显示自动闭塞区段，SⅡ应显示绿灯或绿黄灯)。SLⅡ显示一个黄灯，准许列车运行到次一架列车信号机SⅡ前准备停车。此时，SⅡ可能显示红色灯光。当SⅡ显示两个绿色灯光，指示向太原方面发车时，由于发车进路经过道岔的侧向运行进路，SLⅡ仍只显示一个黄灯(这里指的是该分歧道岔辙叉号码小于l8号的情况，当该分歧道岔辙叉号码等于或大于l8号时则另作考虑)。X1，也是一架发车进路信号机，其显示一个绿色灯光和一个黄色灯光时，准许列车由到达场向到发场Ⅲ或Ⅱ场运行，表示列车运行前方至少有一架进路信号机XL1或XL3在开放状态。这时，到发场Ⅲ或Ⅱ场的出站信号机即便是开放，显示一个绿灯或一个黄灯，由于转场进路或发车进路都至少有一处经过了道岔侧向，限制了列车运行速度，所以，xl．只能显示一个绿色灯光和一个黄色灯光。XL1和XL3是两架接车进路信号机。它们与发车进路信号机不同的是有引导信号和两个黄灯显示。当准许列车运行到下一车场准备停车时，无论出站信号机显示红色灯光、黄色灯光或是绿色灯光，由于转场进路经过有道岔侧向，XLl和XL3都只能显示两个黄色灯光。四、信号专业与其他专业的相互联系1．信号专业应向供电专业提供供电点的位置、用电量、用电等级以及对电源的要求(两路电源、电压波动范围、频率及谐波分量等)。供电专业按要求提供照明和在电源室设置配电盘。2．信号专业应向通信专业提供需要装设维修电话的数量及位置。3．信号专业应向房建专业提供电源室、继电器室、控制台室及其他信号生产用房的面积，并与房建专业共同确定各室的长度、宽度、室内温度、上下水及防雷、防尘、防震、防静电、屏蔽等要求。在房建专业做出房建图后，信号专业拟在房建图上布置信号设备，标出电源室、继电器室和控制台室的电缆沟以及电缆柜、电缆引入口的位置和尺寸。第二节勘测调查接到设计任务书后开展初步设计，一般有两种作法：一种是根据设计任务书的要求和获得的有比例尺的车站、区间线路平面图(该图一般作为设计任务书的附件发出)，首先绘出设计草图，如：信号平面布置图、电缆径路图，然后到现场调查核实，征求意见，最后完善成正式设计图纸。另一种作法是先到现场调查，然后绘出设计草图，再返回到现场征求意见，以至完善。从这个意义上讲，勘测调查也是进行初步设计的重要一环。勘测调查包括搜集资料和现场勘测。一、搜集资料搜集资料时应注意资料的年代及其是否符合当前的实际情况，同时对设计任务书提供的资料进行调查核实，力求资料全面、准确。1．站场、区间平面和纵断面图(1：1000或1：2000比例图)收集车站的近、远期发展规划，避免所建车站的信号楼与将来站场改建相冲突。还应注意是否有新线引入，若为单线区段是否有改为双线区段的可能，若为非电气化区段是否有采用电力牵引的可能等。铁路设计年度的近期为交付运营后第五年，远期为交付运营后第十年。信号楼的位置和建筑面积，应按远期工程设计。控制台盘面、电源屏及组合可按远期工程预留。站内干线电缆(指信号楼至出站信号机附近)，按近期发展预留。2．线路上部建筑资料线路上部建筑资料包括道岔类型、轨枕状态、钢轨类型。(1)根据道岔类型确定道岔安装装置和道岔绝缘类型。(2)在集中区内如果有钢枕，应予以更换，并估计更换的数量。(3)应注意混凝土轨枕使用年限，绝缘是否良好。若需更换，应估计更换的数量。(4)根据钢轨类型确定钢轨绝缘的类型和数量。当遇有异型轨缝处需安装绝缘时，应考虑调整轨型，并请工务部门协助。3．区间线路的线路纵断面资料接近车站的区间线路向站内方向如果有大于6‰(进站信号机外方列车制动距离内平均换算坡度)的下坡道，应收集该段线路的纵断面图。考虑接车股道末端是否设计延续进路。4．土壤资料土壤类别、冻结深度以及站内上、下水道、风管等埋设物的径路图和埋设深度，以便选择电缆类型、埋设深度和电缆径路。5．行车组织、运量及作业情况新建工程时，该资料由站场总体设计提供；旧线改造时，由铁路局提供。内容有：(1)行车指挥组织系统收集原有行车组织状况和有关工种定员情况，作为设计方案时经济技术方案比较的依据。(2)现有和将来的列车运量及流向，包括旅客列车、改编的货物列车、直达货物列车及零担货物列车等。目的在于：①根据作业的需要，考虑设置信号机；必要时，考虑采用何种手段满足作业的需要，如设计。非进路调车”、“平面调车区集中联锁”等。②根据作业繁忙程度及对站场股道数量、咽喉道岔设置和通过能力的分析，看站场是否有扩建的必要性和可能性；并对某些线路配置不够合理的部分提出建议。如：取、送车作业对正线的干扰、接发列车与调车的干扰、道岔的配置是否满足最大平行作业的要求等。③根据站场布置(车场布置)及作业性质、任务繁简，计算信号楼间业务联系的次数，作为选择信号楼数量时参考。(3)制订接发列车和调车工作细则。(4)根据站内调车作业情况、调车区的划分、作业特点、作业性质以及车站调车作业的主要任务，合理地布置调车信号机。6．现有设备和人员编制收集现有信号设备的质量情况，特别是电缆、信号机等，便于设计中考虑利旧和选择合理的施工方案。了解现有设备的联锁关系和闭塞方式，作为电路设计时参考。调查现有信号工区数量和工区定员情况，作为编制工程概算时确定增加维修定员和新建工区数量的依据。二、现场勘测为了核实委托设计的单位提供的资料及进一步收集有关资料，设计人员还应去现场进行实地勘测调查。勘测调查方式有现场勘测，召开车站值班员、调车员的座谈会，以及观察作业情况等。勘测调查过程也是设计过程，通过方案讨论、征求意见及修改方案，在勘测调查结束时，初步设计方案基本就定下来了。勘测调查过程中需要调查和研究的项目如下。1．线路方面(1)设计人员首先应对设计任务书中提供的站场、区间线路平面图进行实地勘测，核实是否与实际站场配线一致(非集中区除外)。(2)检查集中区内的车站线路的配线及道岔配置情况，并结合站内列、调车作业根据信号机显示进行的特点，分析线路、道岔的配置是否有不当之处，若有，应向有关部门提出改进建议。(3)查清在集中区或预告信号机以内以及区间，是否有道口、钢制桥等。若有，应了解其宽度和坐标。对于道口还应查明道口附近的线路及地形特征、周围环境，以便把信号设备安装在较为合理的地点。2．车站作业方面(1)应查明到发线接、发车方向，双线是否双方向运行。(2)查明各种站线及尽头线的用途。(3)了解列车通过线、超限货物列车走行线的情况。(4)详细了解站内调车作业情况，站内专用调车机车台数及其分布使用情况，最繁忙的调车作业区及其担负的调车作业的性质(解体、编组、增减轴摘挂、转场取送等)，以及完成这些作业所采取的方式(到发线溜放、坐编、牵出线平面溜放等)。上述这些情况将作为确定调车信号机及决定采用哪种特殊联锁方式满足调车作业要求的主要依据。例如，对于某些经常性的往返作业或牵出线平面溜放作业，可以采用非进路调车方式或是平面调车区集中联锁电路来解决。无论采用哪一种方式，都应与使用部门协商确定。(5)了解机车出、入库的作业方式和机务段闸楼地点，以便设置机务段同意按钮盘。(6)查明岔线、段管线等线路调车作业的联络方法。如有必要设置“同意按钮盘”时，应确定该盘的设置地点。3．信号机方面根据站内列、调车作业的要求及设置信号机有关规定，初步布置了各种用途的信号机以后，设计人员应在现场勘