乐清湾铁路应急工程专用线上的特殊信号设计探讨
夏冲
中铁建电气化局集团南方工程有限公司信号分公司 湖北省武汉市 430074
摘要：铁路信号技术是保障铁路运输安全的重要手段，随着我们铁路运输事业的蓬勃发展，铁路信号技术也在不断发展并完善。在一些特殊铁路线路上，往往需要结合实际运输安全要求调整惯用技术方法从而满足使用需求。本文介绍了乐清湾铁路应急工程线上的几种特殊信号设计点，在实际工程场景应用中，讲解铁路信号技术在乐清湾铁路应急工程专用线上应用改进的优特点。
关键词：高压脉冲轨道电路；场间联系；调车电码化；道口报警
温州乐清湾铁路主要承担乐清湾港区A、C两个码头的货物运输服务，来自于海上货物可在A、C两个码头装箱，通过港铁联运，辐射内陆。C区是通用码头，铁路主站场，货运办公楼、装车楼均布置在C区，是港铁联运的核心区，约80%的港铁联运量计划在C区完成。A区码头是港铁联运辅助性码头，码头泊位和铁路站场规模均非常有限，只承担约20%的港铁联运量。
应急工程专用线是连接C区与A区两个铁路站场的联络线，线路全长4.2公里，处于乐清湾港区腹地，存在5处公铁平交道口，设计开行列车最高时速为35km/h。应急工程专用线上特殊的信号设计对现场工程实际地形、地物、货运用途、安全运营、设备维管进行了综合考量，符合实际运营维管要求。
1.特殊的轨道电路制式
按照乐清湾铁路原设计运行方案，绝大部分（80%）车辆运行至C区结束，仅少量车次需达到A区作业，因此应急工程专用线上运行的车次非常有限，长期易导致线路钢轨表面氧化生锈，又由于乐清湾A区码头主要以煤炭运输为主，煤渣易脱落黏着在钢轨表面，这都会增大列车轮对与钢轨的接触电阻，造成列车占轨后产生分路不良现象。
所以应急工程专用线在轨道电路制式上除D4信号机前方400米接近轨采用25Hz轨道电路外，其他轨道电路全部选用安装一种不对称高压脉冲轨道电路，该轨道电路在轨面可传输不对称的高压脉冲信号，较高的幅值电压可以击穿钢轨轨面中氧化生锈层或残留在钢轨轨面上的煤炭粉尘污染层，降低机车轮对与钢轨轨面的接触电阻，从而有效解决轨道电路生锈、轨面污染引起的分路不良问题。
2.特殊的场间联系电路
由于乐清湾港A、C区码头均设为独立计算机联锁站场，分别由不同的两个信号楼控制站场信号，而连接A、C区码头站场的应急工程线为单线铁路，双向都有行车需要，为了行车安全保障，两个站场间办理接发车时必须要互相进行联锁照查，即对应急工程专用线上的轨道进行占用检查，对进路操纵、信号开放、进路解锁等环节进行特殊处理。
这种特殊的联锁条件，结合了现场实际情况，使用了一种场间联系电路，从技术条件上保证了A区与C区行车室不能同时向应急工程专用线上排列进路，或应急工程专用线上任一轨道区段有车占用时，两端车场均不能向应急工程专用线上排列进路，只能允许在A、C区场间轨道区段全部空闲，单个车场向另一个站场排列进路。
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图1：乐清湾港A、C区车场场间联系电路图
场间联系电路如图所示，通过跨经两场的调车进路，由两场分段办理。假设机车现需要由C区站内向A区发车，在C区办理了以D4A为终端的调车进路时，C区联锁机除了检查本场办理进路的必要条件，还会通过场间联系电路，检查D1G-GJF、D1DXJF、D1ZCJF三个继电器的状态，只有满足以下三个条件，才能办理跨经D1、D4两端的调车进路。
（1）本场D4G空闲、且D1JG-GJF继电器吸起，表示应急工程线上无车占用，区段均为空闲状态。
（2）本场D4信号机未开放信号，且D1DXJF继电器落下，表示越过D1、D4信号机的调车进路之前并未建立。
（3）在满足上述两个条件时，引入双向照查条件，设D1ZCJ、D4ZCJ继电器，当通过跨经两场的调车进路，由两场分段办理建立完成后，本场照查继电器落下，照查灯点亮，不再允许另一个车场向本场排列进路。
由图可知：D1JG1、D1JG2、D1JG3三段轨道电路继电器前节点相互串联，在进行联锁照查、轨道占用检查时，仍然可以整体视作一段轨道电路。
3.特殊的调车发码电路
铁路信号电码化技术是把地面视觉信号显示的信息，经过数字化处理，运用高频载波技术，通过轨道传输到机车，在机车车载接收端解码并识别的技术。在我国铁路各站场内，电码化技术主要用于正线接车进路、正线发车进路，以及侧线股道占用发码、区间接近区段发码，而使用调车发码电路却很少见。
在乐清湾铁路应急工程专用线上D4信号机是应急工程工程线上防护列车进入C区站场的主要信号机，在其前方设置了400米调车接近区段D4G。D4G采用25Hz相敏轨道电路，并叠加电码化。而对D4G实施电码化后，还特别地将传统D4信号机的蓝色透镜改为红色透镜，以加强列车停车要求。
对D4G实施电码化主要是因为D4信号机为矮柱信号机，受地形、地物的限制，地面视觉信号较难被开行机车的乘务员捕捉；且D4G距离短，如果机车运行速度快，制动就更加困难，可能有冒进信号的危险。相对于应急工程线上防护列车进入A区车场的D1信号机，D1信号机采用高柱安装方式，且D1前方接近区段D1JG1，D1JG2，D1JG3区段较长，机车乘务员捕捉地面信号较容易，列车制度距离长，冒进信号的可能性不大，便不要求对D1信号机前方接近区段实施电码化。
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图2：调车发码电路图
编码电路如图所示，用控制D4信号机灯光转换的关键继电器D4XJ的前后节点组作为修改发码电路的编码条件，在调车信号机D4信号未开放时，点亮红色灯光，接近区段D4G发HU码，机车车载终端可以提前连续的收到红黄信号，表示列车运行前方进路未建立，要求及时采取停车措施。当调车信号机D4信号开放时，点亮白色灯光，接近区段D4G发HB码，机车车载终端就会提前连续的收到红黄闪信号，为不停车信息，表示列车可以低速通过。
4.密集分布5处平交道口
应急工程专用线处于乐清湾港区腹地，乡间村落、工厂电厂分布密集，铁路线路规划无法规避，导致短短4.2公里长的应急工程专用线上存在5处公铁平交道口。道口俗称是铁路上的“老虎口”，行车安全隐患极大。随着我国铁路的6次大提速，铁路道口空间立体交错的方式规避，使得铁路道口慢慢淘汰，退出历史舞台。但是由于仅少量车次需达到A区作业，因此，应急线上运行的车次非常有限，道口造成的安全隐患相对较小。
铁路道口信号工作原理是在每个道口列车通过的必由径路上设置四个检测点（如图3），分别为上行接近点（SJ），下行接近点（XJ），使用闭路式收发器。在无列车时，闭路控制器箱内GJ（轨道继电器）处于吸起状态，有列车压轨时，GJ继电器被短路处于落下状态。并通过其前节点组与道口房室内STJ、XTJ（上行、下行接近通知继电器）线圈串连，使STJ、XTJ继电器与上下行接近点GJ继电器保持同步动作状态。上行到达点和下行到达点使用开路收发器，在无列车时，开路控制器箱内GJ继电器处于开路落下状态。在有列车压轨时，GJ继电器通过钢轨形成闭合回路，线圈接通使GJ继电器处于吸起状态。也是通过其前节点组与道口房室内SDTJ、XDTJ（上行、下行到达通知继电器）线圈串连，使SDTJ、XDTJ继电器与上下行接近点GJ继电器保持同步动作状态。
特别需要注意的是：应急工程专用线上第一处道口--杏沙路道口特殊在下行方向闭路控制器设置于D4信号机接近区段D4G，D4G轨道区段为电码化区段，该闭路控制器前后100m范围内的电码化补偿电容需要根据闭路控制器型号改为设置道口专用电容。
特殊的道口设置，也影响了应急工程专用线上的行车规则。为了行车运输安全考虑，C区车场行车室需要在车站《站细》中规定：禁止办理以乐清湾站D4信号机为终端的站内折返调车作业。A区车场行车室也需要在车站《站细》中规定：当办理以D1信号机为终端的机车调车作业时，机车禁止越过相邻道口（电厂3号门道口）A区车场方向接近采集点，以免发生道口信号误报（D1至接近采集点52m）。
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图3：DX3型道口信号设备室外布置图
总结：
乐清湾铁路应急工程专用线上的特殊信号设计，高压脉冲轨道电路克服了轨道分路不良的缺点，场间联系电路消除了两个独立车场间的行车冲突，调车发码进路则不仅降低了冒进信号的风险，也提高了乐清湾港机车货运效率，减轻机车乘务员的负担；道口设备特殊的地理分布，不仅改变电码化设备补偿电容，还需要特别地进行车站站细调整，以此保障行车运输安全。
作为铁路工程技术人员，在工程施工实施前，必需要结合现场工程实际状况，了解运输需求，知晓设计目的，掌握工程特殊电路设计原理，才能更好地提高施工质量，用完善的铁路信号技术保障铁路运输安全，提高铁路运输能力，降低运营维护成本。
参考文献：
[1]吴燕文·铁路信号电码化特殊电路浅谈[J]. 中国科技投资，2020
[2]齐厚芬·机务段与运转场场间联系电路特殊设计[J].科技创新论坛，2015
[3]秦荥英· DX3型道口信号设备[M]. 中国铁道出版社，1994
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图2不同角度施焊示意图
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图3 焊枪角度呈80°施焊
4.3 开工前在焊接试板上对焊接参数进行的检测，并做好记录。
4.4 焊接时，及时调节好工装以及焊枪的角度，防止发生偏焊，造成熔合不良等缺陷，尤其在第一层焊接时，应严格控制好焊丝的伸长量，注意观察焊液的熔合性，避免出现焊接缺陷。
4.5 为保证侧梁对接焊缝在焊接过程的充分熔合，需对层间焊缝进行彻底清理打磨。
4.6 盖面焊接时，应注意焊枪角度，焊枪尽量控制在80°。
4.7起弧处应在远离焊缝10mm的外侧坡口位置进行起弧，避免在对接焊缝坡口位置处起弧，从而造成焊缝端部的未熔合。
4.8 焊后对起弧、收弧处单独进行打磨清理，以消除内部可能存在的各种缺陷，起弧、收弧位置的缺陷清理完成后再进行封头焊接。
4.9改善后探伤合格率分析
通过以上措施，5月份共生产400根焊接侧梁组成，其中24根侧梁组成的对接焊缝在进行UT探伤时发现有焊接缺陷，平均合格率达到97.2％，较攻关前大幅提升。
5 结论
综上所述，笔者根据焊接产品的特点和现场生产的要求，对以往的操作工艺和相关的操作手法采取了如下改进措施：
5.1改变点固焊的位置为非对接焊缝区。
5.2将侧梁内筋焊接转台逆时针旋转10°。
5.3改变操作人员的站立位置，使其成上坡焊位置。
5.4将焊枪（焊丝）的角度尽可能控制在与焊接面呈80°的状态。
经实践证明，通过以上措施，侧梁组成焊缝探伤缺陷数量得到了有效的控制，使得该侧梁组成的一次探伤合格率由85%提高至97.2%。
参考文献：
[1]张文明 焦万才 焊工实用技术［M］沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.
[2]陈北平《E27、E28动车组构架焊接工艺卡片》.
[3]果 伟《转向架零部件焊接通用作业规程》.