日本高速铁路防灾安全监控系统简介

1、日本高速铁路防灾安全监控系统简介关键字：日本高速铁路来源:车务在线更新时间：2007-0日本是一个灾害多发国家，台风、暴雨、大雪、地震等自然灾害频繁。新干线自19年6410月开业至今，保持着无一乘客伤亡的优异成绩。每天运行列车列，运送旅客万人次以上，列车晚点平均小于，首先应归功于日臻完善的防灾安全保障体系。（一）沿线灾害监测及管制措施地震监测及运行管制日本是一个多地震国家，除在沿线（大部分在变电所）设置加速度报警检测仪及显示用地震仪外，东北、上越、长野新干线还沿海岸线设置地震监测系统，以便提前检测到以上的地震波。东海道和山阳新干线由于距东海及关东地震区很近，则采用了更为先进的“地震波早期监测警

2、报系统（UrEDAS）”，利用沿线地震报警仪（设定和震级）一（距震中心距）图，对运行管制区域进行判断和管制。图1为日本地震信息系统示意图，图2、图3为发生地震时的列车运行管制范围和过程。表。表为发生地震时的列车运行管制规贝叽图日本地震信息系统示意图floo|3I1floo|3I1图2甲、乙、丙、丁所代表的范围图3日本地震发生时的处理过程框图风速监测和运行管制在易发生强风及突然大风的高架桥、河川等地安装风向风速仪，其信息在中央调度所的显示盘上或上显示是调度员和信息处理系统的电脑互相交换情报的人。机装置）。日本对列车运行进行管制的风速值，全部为瞬时风速值。管制标准各地区不尽相同，在设置了挡风墙的地

3、段，对强风进行运行管制的标准可适当放宽。表1地震发生时列车运行规则（东海道新干线地震强度行车规则停车限速运行甲在规定的区间停在规定的区间限速以下，特例以车下乙在规定的区间停车在规定的区间限速0以下，特例0以下丙在规定的区间限速0以下，特例0以下丁注：（1）“地震强度”是早期监测系统判定的地震烈度。（2）“特例”是指下列情况之一：连续雨量达120以上降雨时发生地震；气温上升，轨温达50C以上时发生地震；日落以后（包括浓雾）时发生地震（地震强度丙时除外）。（3）甲、乙、丙、丁系根据震级震中距关系曲线划分的为恢复行车而采取相应措施的4档规定：甲停车后对全线巡检；乙停车后对部分区间巡检；丙停车后，从7

4、0逐步提速；一无停车后规定。（4）此表摘自“日本新干线安全对策概要”（1999年12月日文版）。表2发生地震时列车运行规则及其他（山阳新干线）感震器最大值判定震度运行规则紧急巡检提速停车限速地面巡检添乘巡检000三4080以下感震器监管范围内0以下，但判定震度未明确前0以下，特例0以下无；特例时同“限速”区间设备电气设备4以上感震器监管范围内0以下，但有设备及电气人员添乘0以下，特例0以下特例时同“限速”区间设备电气设备电气设备三40120以下同上同上设备电气设备电气设备4感震器监管范围内感震器监管范围内，有设备、电气人员添乘0以下，特例0以下停车区间的特定地占八、同上设备电气设备电气设备5以

5、上同上同上停车区间同上设备电气设备电气设备120同上同上同上同上设备电气设备电气设备注：“其他”是指工程施工或灾害注意地点，根据养路工长或电力区长的报告确定限速值。“设备电气”指提速时有设备及电气人员添乘。“特例”是指下列情况之一：连续雨量达1以上降雨时发生地震；日落以后（包括浓雾）发生地震，但“*”行的情况除外；气温上升，轨温达5以上时发生地震。此表摘自“日本新干线安全对策概要”（1999年1月日文版。防止强风灾害，是铁道行业的重要课题。与强风相关的问题及其相互关系见图4。人们关心的是强风可能造成列车的脱轨倾覆，在弯道行驶的车辆主要受到重力、横向振动力、离心力和风压力的影响，它们的合力若落在

6、左右车轮与钢轨接触点之内则不会倾覆；合力若正好通过接触点，此时称之为临界倾覆状态，记为危险率1，见图5；挡风墙算时考虑安全系数，则取。表3发生地震时列车停车后的运行规则（东北、上越、长野新干线值（沿线行车规则紧急巡检停车限速徒步巡检添乘巡检以下根据调度员的命令恢复运行无无以上1以下超过的感震器点两端1范围内，开始供电后以下；有设备、电力人员添乘以下。但下列情况以下：有碴轨道区间钢轨温度55C以上时发生地震；日落（包括浓雾、大雪后发生地震时特别规定的区间（实行地面巡检的除外无对限速区间进行添乘巡检1以上超过1时，在感震器动作点与相邻感震器间超过1伽的感震器与相邻感震器间，地面巡检完后以下，但下列

7、情况以下：有碴轨道轨温55C以上时发生地震对停车区间进行徒步巡检对限速区间进行添乘巡检注：工程施工地点、灾害注意地点，根据养路工长或电力段长的报告决定限速值；此表摘自“日本新干线安全对策概要”(1999年12月日文版。忤已于呼泊空吒古!I-d|LCrSisijj忤已于呼泊空吒古!I-d|LCrSisijj玉晋承就韦辆哎覆的歼只迪，麻滾时向|_i_解除莎於轴t:图4关于强风对策研究项目关联框图图图5列车受力示意日本东北新干线长553孟，设置了段大风限速区间；上越新干线长33m设置了21段大风限速区间。在这些限制区内设置了风速计，根据风速等级逐级限制车速，警报标准如表4所示。近年来，由于增设挡风墙

8、、不断改善车辆断面而逐渐降低了对列车限速的要求。表4强风时列车运行管制规则(东北、上越、长野新干线风速/ms1一般区间设置定标准的挡风墙区间20W风速25列车限速10n以下不限速25W风速3列车限速0n以下；也可视具体情况0停运列车限速10n以下30W风速35停运列车限速0m/以下；也可视具体情况停运风速35停运停运注：网速指瞬时风速；此表摘自“日本新干线安全对策附属资料”（1999年9月日文版）雨量监测及运行管制在沿线路堑、填土和隧道出入口等降雨易造成灾害地区，装设雨量计。时雨量和连续雨量超过规定值时，在工务段和地区调度所内报警。关于集中暴雨的运行管制可分为在指定的区间、里程内行车速度管制和

9、停车管制。图6为日本雨量报警系统构成示意图。降雨警报标准及列车运行管制措施的规定见表5和表中喇細甫味1.50.5l.5C.S1,5O,5替版援廿*停止中间机器室空鰹遐LmmLtntn中喇細甫味1.50.5l.5C.S1,5O,5替版援廿*停止中间机器室空鰹遐LmmLtntnnvmL扌釦N-站辱电卩新T城远行本和ImtHcMsl-,图6雨量报警系统构成示意图表5日本东海道新干线降雨警报标准及列车运行管制措施运行管制连续雨量（累计时雨量连续雨量时雨量雨量报告备注警戒第种111每一次第种1111每一巡检一次第1种11每次每巡检一次限速运行1区域1或1每一次实时地面巡检，适当添乘巡检区域1或1区域1或

10、1停止运行一般区间1每1一次连续降雨时区域紧急巡检。高架桥、无碴桥1一时的集中豪雨，要注意地点紧急巡检注：第种警戒是指在预先确定的区间，以及指定在设备保养上要注意的地点进行定时的巡检警戒。第种警戒是指在第种警戒对象以外的土工结构物和隧道洞口附近进行周期性的巡检警戒。第1种警戒是指在第种警戒对象以外的预先指定的区间或认为有可能受灾的地点进行周期性的巡检警。警戒：雨量达到颁布标准，基本没有发生灾害的可能，能预测出灾害的部分前兆，需要警戒。限速运行：雨量达到颁布标准，经验表明没有灾害的发生，无异常降雨，有发生轻微灾害的可能性，要考虑限速运行。停止运行：雨量达到颁布标准，有发生灾害的可能性，需要停止运

11、行。B区域：连续雨量1以上，并时雨量达的时巡检区间；其他的区域。时雨量达时的巡检区间称之为“要注意地点”。此表摘自“日本新干线安全对策附属资料”（1999年9月日文版。表6日本其他各线因降雨而停止列车运行的规定线区内容东海道（1时雨量达时：（连续雨量达1以上，时雨量达时；（根据养路人员的报告或其他原因，认为有必要停止列车运行时山阳（1时雨量达时；（连续雨量达19以上，时雨量达时，或连续雨量达以上，时雨量达时；（连续雨量达时；（根据养路人员报告或其他原因，认为有必要停止列车运行时东北上越（1时雨量达以上时；（连续降雨量达以上，时雨量达时：（连续降雨量达以上时；（桥梁梁下水位达停运水位时；（认为上

12、游漂浮物有危及桥梁安全时或有严重冲刷时；（因其他原因认为有必要停止列车运行时注：此表摘自“日本新干线安全对策资料集”（正文第二稿，1999年9月）。有些线路事故如坍方、滑坡，是不能仅靠监测小时雨量和连续雨量而能够预测到的，其原因是长时间连续阴雨，使保水性很强的粘性土路堤中的地下水位异常上升，导致路堤及地基失稳，随着基底破坏发生滑移。鉴于这种情况，日本在以往的小时雨量、连续雨量之外，又引入了一个新的指标：累计雨量，即48以内的连续或间断降雨量。其警戒标准：历史上发生过降雨破坏史例的，取破坏时最小降雨量的0作为发令标准值；无破坏历史的，取过去10年间11月最大累计降雨量的0作为发令标准值。4河川水

13、位监测洪水及运行管制在认为必要的河流上安装水位计，对水位上升进行监视和行车管制。日本通常雨量、河川水位、长轨温度监测报警统一在地区调度所内显示。5.轨温监测与运行管制无缝线路长钢轨在炎热夏季随轨温升高，其纵向压力将增大，加之大型养路机械作业后道床阻力下降，造成无缝线路保持稳定的安全储备降低。为了保证行车安全，要对列车运行速度进行管制。管制的依据主要为钢轨温度和有碴道床的横向阻力。日本新干线无缝线路钢轨锁定温度的确定原则是：使得可能出现的最高、最低轨温与锁定温度之差不大于40C。同时要求有碴轨道道床纵向阻力不低于8826/m因此，可保持道床稳定的最高轨温约为60C,最低约为10C。此外，从轨排刚

14、度考虑，保证0安全率的最低压屈强度为8826n轨温达64C时的钢轨纵向力接近8826，因此，确定64C为列车停止运行温度；对最低压屈强度留有20安全率的纵向力，相对应的轨温约为60C，规定以70/曼行。再者，由于线路不断受到列车荷载作用，维修作业反复进行，因而有可能使钢轨锁定温度发生变化或道床阻力下降。为保证列车运行安全，需要对钢轨温度进行监测，并在高温时对列车运行速度进行管制。高温时行车管制规则分两类，一类是一般区间，另一类是无碴桥梁。每一类又根据实测的道床横向阻力大小分别按轨温高低进行行车管制。管制标准见表7、表8。表7高温时行车规则（一般区间轨温/C测定道床横向阻力每枕行车规则64127

15、48停止运行608826停止运行882670/曼行88826根据特别巡检确定是否70/曼行8826温度观测8826特别巡检8826温度观测488826温度观测48826区间特别巡检表8高温时行车规则（无碴桥伸缩端轨温/C测定道床横向阻力每枕行车规则6412748停止运行6010787停止运行1078770/慢行810787根据特别巡检确定是否70慢行10787温度观测10787特别巡检10787温度观测810787温度观测10787区间特别巡检注：特别巡检是指在轨温达到该规定时，由工区派人到认为有危险的地点（如路肩狭窄处由于路基下沉如厚道床所致，路桥过渡段等），进入第一道防护栅，在邻近线路防护

16、栅外巡检，用目测线路方向、水平等。A、区间是指有轨缝线路地段纵向稳定系数不同的地点。6降.雪对策、驾驶规则和运行限制暴风雪形成的雪堆，过高时影响行车安全。日本在风口地段设置防雪栅或防护林，防止在线路和设施上形成雪堆。同时在适当地点应设置防雪崩桩或檐棚，阻止斜坡发生雪崩。列车底架粘附积雪，将造成车下设备损坏，或当积雪融化下落时，威胁线路两侧地面设备和引起道碴飞溅，这些亦应采取相应措施。雪还会影响道岔正常工作。雪害监测设备包括：降雪计、积雪深度计、自动控制部分及除雪（融雪）设备等。7.限界障碍监测主要指因塌方、落石、与公路或既有线交叉、平行地段，可能造成高速线路被侵限事故的监测。日本主要采用栅网、

17、柱式压力感应电缆或光缆式传感器进行监测。（二）特殊地段防灾措施长大隧道的防灾设备为了预防长大隧道内的列车火灾等事故，装备以下设备：联络设备、消防设备、照明设备、距离出口显示、接触网特殊供电设备、列车防护开关等。对于海底长大隧道，还装备有火警检测、换气排烟、预防地震等防灾监测系统和涌水监测、隧道壁纵、横向应变监测等设备。长大桥梁的防灾措施对河川水位监测，需设置水位计、雨量计。在与公路和既有线平行、立体交叉处，安装必要的限界障碍检测和桥墩防护工程。大型车站的防灾大型客运站内设防灾中心，其职责是将站内防火、防烟设备信息集中处理控制，在非常事态发生时，对旅客进行有效地疏导。主要设备包括：各种感烟、感热

18、（火）探测器，通风、排烟、防火、防烟门监控，通道、出口及滚梯监控，防灾监控台，非常通讯及广播，及图像显示器。车站站台旅客安全与信息设备主要包括：车站广播设备、设备，以及站台防护栏、列车防护开关和旅客问询、导向系统。（三）列车的防火对策与车上监测装置车内防火措施包括：（1）严格采用不燃和阻燃材料。表6.7.列10出日本高速车辆防火设计要求。（2提）高客车结构的抗火性，确保火灾初期结构不变形，给疏散旅客提供时间保证。（3从）车辆结构设计上隔断火源、设挡火墙（板），防止或减缓火焰蔓延。门窗设计要有利疏散旅客。（4每）节车厢设有火警报警开关、灭火设施，并设有与司机联络的电话。车上监测装置车上监测装置指集中管理列车运行及监测车上主要设备、重要零部件工作状态的自诊断系统，为车上乘务人员及综合调度中心提供信息。动车上设有故障信息集中及发送装置，显示故障种类和位置，向上一级安全监控系统发送故障信息，并为维修段提供状态数据。该系统本身具有极高的可靠性，监控内容主要有：（1轴）温监测；（2车）门控制系统；（3防）滑装置；（4供）电系统（包括接触网诊断）；（5空）调系统；（6制）动系统；（7火）灾监测；（8走）行部分监测。四（）安全管理措施1法.律措施日本新干线正式开通运营之前，日本政府及运输省即以法律形式，针对破坏铁