聚焦高速鐵路安全技術(shù)

1、聚焦高速鐵路安全技術(shù)背景： 2011 年 6 月 30 日，京滬高鐵正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。在運(yùn)營(yíng)的一個(gè)多月內(nèi)，多起由于雷擊等惡劣天氣造成的故障、事故使得中國(guó)高鐵陷入了尷尬的境地：7 月 10 日，供電的接觸網(wǎng)附加線因大風(fēng)雷雨導(dǎo)致短路，供電中斷一個(gè)半小時(shí)；7 月 12 日，列車(chē)受電弓損傷，引發(fā)弓網(wǎng)故障，供電中斷超過(guò)兩個(gè)小時(shí)； 7 月 13 日，G114 次列車(chē)牽引變壓器出現(xiàn)接觸不良故障，限制了牽引電流，導(dǎo)致該列車(chē)運(yùn)行時(shí)速僅為 160 公里； 7 月 23 日，甬溫線發(fā)生特大鐵路交通事故，D301 次列車(chē)與 D3115 次列車(chē)發(fā)生追尾事故。盡管經(jīng)歷了引進(jìn)吸收到消化再創(chuàng)新的陣痛， 中國(guó)高鐵仍然迎來(lái)了發(fā)展的高

2、速期， 但是與高鐵建設(shè)速度相比，包括高速鐵路安全等在內(nèi)的相關(guān)因素是否也實(shí)現(xiàn)了配套的升級(jí)？中國(guó)高鐵在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，是否出現(xiàn)了“消化不良”？在嚴(yán)格執(zhí)行鐵路建設(shè)項(xiàng)目工期、高鐵降速的要求之下，中國(guó)高鐵是否可以駛?cè)搿鞍踩壍馈?？中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師王術(shù)合，他圍繞高鐵電氣安全等相關(guān)話題進(jìn)行了深入的分析?！敖佑|網(wǎng)故障”下的安全保障在京滬高鐵運(yùn)營(yíng)初期出現(xiàn)的幾次斷電事故中， “接觸網(wǎng)” 成為了每次故障必提的詞匯。 眾所周知，在電氣化鐵路中， 機(jī)車(chē)的供電來(lái)源幾乎全部來(lái)自于接觸網(wǎng)， 接觸網(wǎng)的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)營(yíng)的電力供應(yīng)中斷。那么，作為露天設(shè)備，接觸網(wǎng)受到暴雨、冰雪、雷電、大風(fēng)等極端天氣的影響

3、之后，是否就會(huì)出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的情況，進(jìn)而影響列車(chē)的正常運(yùn)行呢？“接觸網(wǎng)是能夠以極端天氣情況作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，但是，這必然會(huì)產(chǎn)生更高的建造成本。”中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師王術(shù)合說(shuō)道。確實(shí)如此，由于極端天氣發(fā)生頻率較小，從成本的角度考慮，接觸網(wǎng)一般不會(huì)按照最高的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造。同時(shí)，接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一般都是按照歷史的天氣數(shù)據(jù)制定的。面對(duì)今年幾次極端的天氣狀況，原有的標(biāo)準(zhǔn)必然“水土不服”。那么，除了架空式接觸網(wǎng)外， 電氣化鐵路還有哪些供電方式呢？王術(shù)合介紹說(shuō)， 第三軌供電也是一種電氣化鐵路的供電方式，也就是說(shuō)在列車(chē)行走軌道外，架設(shè)第三條軌道專(zhuān)用于供電。第三軌供電無(wú)需架設(shè)高架電纜，也就不

4、容易受天氣影響。但由于列車(chē)無(wú)法在高速運(yùn)行中抓住供電的軌道，因此，第三軌供電的方式在國(guó)內(nèi)僅限于一些城市的軌道交通的應(yīng)用，而不能在高速鐵路系統(tǒng)中得以運(yùn)用。“高鐵能夠在發(fā)生故障的時(shí)候停下來(lái)，就說(shuō)明其安全性是滿(mǎn)足要求的?！蓖跣g(shù)合說(shuō)道。那么，在列車(chē)停止的過(guò)程中， 如何確保乘客的安全與機(jī)車(chē)內(nèi)部的舒適性呢？據(jù)了解， 除了通過(guò)受電弓接收接觸網(wǎng)輸電外，機(jī)車(chē)自身還有備用蓄電池。盡管蓄電池不能夠驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)?yán)^續(xù)向前行駛，但可以在一定程度上保證機(jī)車(chē)內(nèi)部的應(yīng)急照明與通風(fēng)。在這種情況下，機(jī)車(chē)車(chē)門(mén)也能夠手動(dòng)打開(kāi)，以保證電力用盡后的通風(fēng)和乘客的疏散。 如果列車(chē)由于故障滯留在半路且故障在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)的話，那么只能通過(guò)其他機(jī)車(chē)，

5、如燃?xì)鉁u輪機(jī)車(chē)等來(lái)將乘客運(yùn)送至更安全的地點(diǎn)。也有專(zhuān)家指出，進(jìn)一步提高和改善高鐵的安全保障，需要涉及到包括機(jī)車(chē)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、路軌系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、救援系統(tǒng)等方方面面。因此，在高鐵上配置安全帶、逃生設(shè)施等，同時(shí)制定和完善各種救援預(yù)案，改進(jìn)高鐵的救援服務(wù)，才能從細(xì)節(jié)方面解決高鐵運(yùn)營(yíng)中的安全問(wèn)題。因此，如何確保列車(chē)故障發(fā)生情況下的人員安全，勢(shì)必是高鐵安全技術(shù)提升的重要標(biāo)準(zhǔn)。安全與效率孰輕孰重？在國(guó)內(nèi)某知名鐵路技術(shù)論壇上，一網(wǎng)友對(duì)“ 7.23 ”甬溫線特大鐵路交通事故的分析頗值得玩味。因天氣因素， 7 月 23 日晚，永嘉溫州南之間的某一條或某幾條區(qū)間軌道電路出現(xiàn)故障，溫州南的列控中心讀取了兩

6、站之間的多條區(qū)間軌道電路的信息，未進(jìn)行深度檢查、判斷、校驗(yàn)，將其當(dāng)作正確的信息進(jìn)行計(jì)算并按結(jié)果點(diǎn)燈控車(chē)，于是給后車(chē)發(fā)出了綠燈，導(dǎo)致追尾事故的發(fā)生。他分析，當(dāng)某一條或某幾條區(qū)間軌道電路故障后，傳給列控中心的信息必然是存在矛盾的，邏輯上也是不一致的。這種情況下，如果列控中心沒(méi)有檢測(cè)到這些邏輯不一致，或檢測(cè)到了但無(wú)視之，那么計(jì)算結(jié)果就可能包含了錯(cuò)誤，甚至導(dǎo)致危險(xiǎn)。據(jù)他介紹， 鐵路既有線多條相鄰軌道電路之間是通過(guò)繼電器和收發(fā)碼實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燈計(jì)算的， 由于算法固化在電路當(dāng)中的技術(shù)是成熟的， 因此除非通過(guò)人為改變電路來(lái)變更算法和結(jié)果， 否則是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的；但客專(zhuān) C2則不同，其取消了區(qū)間軌道電路之間的繼電器等

7、電路，改由列控中心計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算和點(diǎn)燈，算法完全體現(xiàn)在列控中心計(jì)算機(jī)的軟件中。軟件代替了固化的硬件，可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的邏輯判斷，也可以更靈活地進(jìn)行更改，這一方面可以更方便地進(jìn)行控制，但另一方面，太容易改動(dòng)就造成了算法受人的影響更大，很容易將人的失誤無(wú)意識(shí)帶進(jìn)去。當(dāng)軌道電路發(fā)生故障，列控中心發(fā)出指令，線路停止運(yùn)行，在旅客的人身安全得到保障的同時(shí)，頻繁出現(xiàn)的故障也讓列車(chē)的運(yùn)輸效率降低。那么，如何解決這個(gè)棘手的問(wèn)題呢？目前的狀況是軌道電路的故障率無(wú)法降低，只好從列控中心的算法入手，放寬對(duì)輸入軌道電路信息的邏輯一致性的限制，減弱檢查、判斷、校驗(yàn)的強(qiáng)度，將某些看起來(lái)危險(xiǎn)性不大的軌道電路信息組合視為安全

8、狀態(tài)，于是列控中心不輕易導(dǎo)向安全了，線路停運(yùn)的次數(shù)減少了，運(yùn)輸效率得到了提升。但是，這種方法對(duì)于列車(chē)運(yùn)行的安全性與可靠性是否是既治標(biāo)又治本的“良藥”呢？答案顯然是否定的，“ 7.23 ”甬溫線特大鐵路交通事故的發(fā)生就在很大程度上說(shuō)明了這一點(diǎn)。有業(yè)內(nèi)人士曾指出，如果輸入信息給列控中心的軌道電路能更可靠一些，不要總出故障，那么列控中心的檢查、 判斷、校驗(yàn)算法就可以做得很?chē)?yán)格， 軌道電路偶爾出現(xiàn)的故障導(dǎo)致列控中心導(dǎo)向安全，線路停運(yùn)，影響并不是很大。但是，據(jù)了解，盡管已經(jīng)使用了近十年，如今的軌道電路的可靠性依然無(wú)法大幅提高。因此，對(duì)于中國(guó)高鐵來(lái)說(shuō)，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的同時(shí)，消化吸收再創(chuàng)新的過(guò)程中是否出現(xiàn)了“消化不良”？面對(duì)安全與效率，中國(guó)高鐵該如何抉擇？同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院教授孫章曾指出， 按照綜合調(diào)試的基本原則， 京滬高鐵起碼應(yīng)按照時(shí)刻表聯(lián)調(diào)聯(lián)試一年， 甚至更長(zhǎng)時(shí)間