高速铁路事故预防措施的研究

高速铁路事故预防措施的研究[摘要]结合我国高速铁路广深线(广州一深圳)及秦沈线(秦皇岛一沈阳)的工程设计过程，分析了可能引发铁路事故发生的几方面的主要缘由：速度掌握问题、轨道故障、自然灾难等，并对这些事故因素提出了预防措施。这些措施的实施对削减铁路事故的发生有着重要作用。1概述高速铁路是现代铁路的进展方向，国外的高速铁路已有多年的进展历史，而我国现正处在高速铁路的讨论和进展初期。由于高速铁路速度快，一旦发觉障碍物突然消失在列车面前，很难实行应变措施，有效地防止事故的发生，因此，在设计、施工和运营管理过程中，将事故的预防系统加以充分的考虑和足够的重视是非常重要的。广深(广州一深圳)铁路是我国首次设计并投入运营的准高速铁路；秦沈(秦皇岛一沈阳)铁路是我国首次按高速铁路技术标准设计的高速：铁路客运专线。在这两条线的工程设计过程中已经考虑了防止事故发生的一些措施，比如设计全立交道、在铁路两侧设置铁栅栏等措施。但对高速铁路的事故预防系统，还没有提出系统的讨论措施。由于高速铁路可能消失的事故因素是多方面的，笔者就以速度掌握系统、轨道故障预防系统、自然灾难事故预防系统等方面的事故因素提出一些对策和预防措施。2速度掌握系统列车的运行速度是旅客和铁路职工普遍关怀的事，列车速度的提高可以明显地缩短旅程时间，我国铁路系统已经在既有线上经过了几次大的提速改造。但是，“平安第一”、“行车平安”是前提，因此，速度的提高或设计的高速或准高速铁路都要以平安第一及旅客舒适度为最高原则，否则就简单造成交通事故。例如：“北京一齐齐哈尔”特快列车(T72次)在会安站的翻车事故，主要缘由是由于列车速度过高，在进入岔道时引起的翻车事故。所以随着列车速度的提高，速度与平安之间的关系就更加突出。有必要讨论一套列车速度掌握系统的措施以达到列车在运行中的不同区段内、不同的条件下，速度掌握在规定速度内。笔者认为，列车速度掌握系统的实现方法主要是：规定设计速度、通知司机设计速度及遵守设计速度和减速原则。2.1设计速度的确定每一条铁路设计线路或提速后的运营线路，都有列车运行的最大设计速度。例如：秦沈客运专线的最大设计速度是200km／h，在没有特别速度限制的状况下，可以达到最大设计速度，但在以下状况必需减速：(1)接近前面列车时；(2)进站时；(3)轨道曲线半径小时；(4)轨道保养差或轨道状况不佳时。时速200km的“蓝箭”动车组已与2001年1月8日在广深线正式投入运营，标志着高速铁路建设在我国已经拉开了序幕。现以车速200km／h运行为条件，进行列车速度掌握系统的分析，以此时速度运行时，列车的刹车距离，在水平面上约3km，在下坡段时约为4km。假如要让列车停车，那么停车信号必需在5kmg56km前显示，还必需考虑到司机认出信号与开头刹车之间的时间差，从而打算不同的刹车距离。假如5km至6km之外的信号，列车以慢速驶入该区域时，就会停在远离停靠点的地方。因此，将这区域分成两部分——第一个车速为150km／h的3km和余下阶段内的停车信号。选择150km／h的速度是由于速度从200km／h降到150km／h和从150km／h到停车时的刹车距离基本是相同的。显示停车信号的3km内，其运行步骤如下：首先显示30km／h以下的信号；然后将车速降到30km／h以下；再在停靠前100m左右的地方显示停止信号。这3km称为滑行区域，采纳轨道电路，也就是说，将轨道每3km为一区间用作轨道电路的导体。当列车进入该滑行区域时，铁轨被车轮和车轴短路，从而显示列车来了，并且在下一个3km内显示30km／h的信号，在前一个3km内显示150km／h。2．2指示规定速度的方法在传统线路设计中，司机依据路边的三色路标了解规定速度：蓝色行，黄色警告，红色停。列车接近红灯时，驾驶台上会响警报，提示司机刹车，假如司机没有如此，列车将启动自动停车系统。然而，这种方法对于高速铁路是不够的。由于，首先火车以200km／h的速度行驶时，司机几乎不行能辩明路边的信号；其次是由于有许多速度限制，因而有必要开发一套列车自动掌握系统，将规定速度标明在驾驶台的仪表板上，比较实际速度和规定速度。由于实际速度和刹车装置相通，所以实际速度削减到规定速度时，刹车也就自动解除。运用该系统，掌握中心能了解每列车的位置和车次，并可以在运行万一有误的状况下，快速进行适当的有关处理。每列车都配有无线电话，以便司机与调度员直接联系。2．3速度掌握系统减速掌握自动化显示了ATC(列车自动掌握)系统速度掌握的特征，即当实际速度超越规定速度时，就会，自动减速到规定速度，但加速时仅由司机掌握，是惟一由火车供应的信号。而且，ATC自动减速掌握的速度变化，通常从200km／h到30km／h，停车的行动由司机操作。为防止司机没有准时减速而超速行驶，在火车完全停靠点前50m处安置一个超速行驶爱护装置。该装置传递的停车信号被接收天线所收接，从而导致列车自动紧急制动。3轨道故障预防系统当轨道上有障碍物消失时，列车必需停车。挡道障碍物是前面的列车，后面的列车会通过ATC自动停车，但障碍物不是火车时，就不能被ATC显示。按惯例司机常常地看前面的地面，一旦发觉障碍物，就用紧急刹车停车，而且，地面巡道工用发信号的方式向司机报告障碍。这些方法对高速铁路列车是不够的。由于它们的速度很高，刹车距离长。因此，有必要开发一套系统来查明障碍和使火车马上停车；3．1轨道故障的预防在传统线路中，轨道障碍多数都发生在铁路与大路交叉处，下列预防措施已经或正在一些高速或准高速设计中或提速改造的线路中运用。(1)全立交，全部铁路与大路交叉处设计全立道；(2)设防护性栅栏，当大路在轨道下面穿过时，可避开汽车货物损坏大梁；当大路在轨道上穿过时，可避开汽车翻下来；(3)将整条线路围以栅栏，防行人人内，并禁止非法侵占轨道。3．2轨道障碍发觉和列车爱护除了以上预防措施外，还要采纳以下方法来处理线路障碍。3．2．1消退故障指示仪为了发觉闯入轨道的汽车或其他车辆，指示仪器装设在其他任何铁路或大路较近的地方。一旦发生故障，装置自动切断电路，使ATC显示停止信号。3．2．2巡道工发觉列车危急时的紧急处置沿着铁路每250m都设有列车防护开关，供巡道工使用。紧急状况下推此开关，轨道电路短路，A丁C显示停车信号。3．2．3司机对列车的爱护装设在列车上的紧急地面开关，是由列车司机掌握的。通过切断列车运行电源，使四周全部的列车都停止行驶。3．2．4其他方法在车头的前端安装了一个坚固的防护器，以便列车自己能从轨道上排解障碍，如石头等。因此，采纳防止汽车或石块落在轨道上的设施和有用方法，同时要保障基斜坡更坚固以防倒塌。4自然灾难事故预防系统铁路建设初期的线路走向选择设计是防减铁路自然灾难的根本。在进行线路选线时，必需收集沿线的气象历史资料，进行实地勘察，了解沿线的气候变化状况，尽量避开水害、雪害、风害、雾等较严峻的多发地段，线路走向尽量选择与当地主导风向平行或小交角，若遇到自然灾难时，必需准时采纳快速的、特别的方法进行处理。自然灾难主要包括风、雨、雪、地震、塌方、滑坡等，由于我国幅员宽阔，不同地区要考虑的自然灾难侧重点也不同。4．1关于风害的对策在我国由于风而引起的列车事故不多，但像东南及沿海地区那样常有台风或季风发生的地区，要讨论风与列车运行及事故预防的措施。台风一般在夏末秋初，而季风则在冬末春初大气压降低的时候。多数状况下，台风速度在20m／s到40m／s，极少状况下可达50m／s。季风速度从15m／s到20m／s不等。预防风害有如下对策：(1)要讨论列车不会被风吹翻的风速的允许平安极限值。而且列车行驶速度标准也建立在此原理上。(2)要建立风速与列车速度之间的关系式，规定当风速到达肯定值时，列车只能以多大的速度行使。当风速超过允许平安极限时，列车就要停止运行。(3)在强风或狂风可能产生的地方建立风速表，如在河床或山头等地段。风速信息被传递给最近的车站而被自动地记录下来。(4)当风速超过肯定值时，分别发出谨慎、警告和危急的信号，并在车站和地方掌握中心响警报。掌握中心工作者接到这些信号后，就指示ACT发信号到有关的区域，并通过无线电报告机车司机。4．2应付暴雨和水害的措施在铁路自然灾难中，水害是最具破坏性的，由于下雨和洪水引发的铁路事故在我国时有发生，洪水主要发生在夏季，不同的地区均有可能发生，而且造成的危害也较大。暴雨对铁路的破坏主要表现为：(1)暴雨引发山洪和河水泛滥，直接冲垮路轨、桥梁、通讯电力设施、涵洞和防护工程，沉没路轨，其影响范围和程度取决于暴雨的范围、强度和持续时间。例如：1991年汛期，共有65条干线、支线发生水害，断道356次，中断行车13000多小时，造成经济损失12．76亿元，是我国历史上罕见的铁路灾难年；(2)暴雨引起泥石流、滑坡、塌方等灾难，冲垮中轨、桥梁、涵洞、通讯、电力设施，掩埋路轨，造成铁路运行中断，列车颠覆等重大事故。例如：1981年7月，成昆铁路发生了我国铁路史上最严峻的泥石流灾难。因此，必需实行预防措施，削减自然灾难引起铁路事故的发生。(1)在铁路设计时，将水面上的桥，设计在历史最大水位基础的适当高度，作为反抗大雨和洪水的方法。(2)在堤状路基地段，肯定高度范围内要用混凝土墙进行爱护。(3)桥下的水面警戒线要依据上游雨量的状况来确定。依据这些信息进行必要的轨道巡逻和列车限制运行，如掌握运行速度或暂停运行等。4．3应付雪灾的方法由于积雪、雪崩、降雪等雪害而引起的铁路事故的地段，主要集中在我国东北、华北、西北等地区。目前正在设计的青藏铁路，尤其要留意下雪、积雪及冰