[摘 要] 結(jié)合我國高速鐵路廣深線(廣州一深圳)及秦沈線(秦皇島一沈陽)的工程設(shè)計(jì)過程，分析了可能引發(fā)鐵路事故發(fā)生的幾方面的主要原因：速度控制問題、軌道故障、自然災(zāi)害等，并對這些事故因素提出了預(yù)防措施。這些措施的實(shí)施對減少鐵路事故的發(fā)生有著重要作用。
1 概 述
高速鐵路是現(xiàn)代鐵路的發(fā)展方向，國外的高速鐵路已有多年的發(fā)展歷史，而我國現(xiàn)正處在高速鐵路的研究和發(fā)展初期。由于高速鐵路速度快，一旦發(fā)現(xiàn)障礙物突然出現(xiàn)在列車面前，很難采取應(yīng)變措施，有效地防止事故的發(fā)生，因此，在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理過程中，將事故的預(yù)防系統(tǒng)加以充分的考慮和足夠的重視是十分重要的。廣深(廣州一深圳)鐵路是我國首次設(shè)計(jì)并投入運(yùn)營的準(zhǔn)高速鐵路；秦沈(秦皇島一沈陽)鐵路是我國首次按高速鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的高速：鐵路客運(yùn)專線。在這兩條線的工程設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)考慮了防止事故發(fā)生的一些措施，比如設(shè)計(jì)全立交道、在鐵路兩側(cè)設(shè)置鐵柵欄等措施。但對高速鐵路的事故預(yù)防系統(tǒng)，還沒有提出系統(tǒng)的研究措施。由于高速鐵路可能出現(xiàn)的事故因素是多方面的，筆者就以速度控制系統(tǒng)、軌道故障預(yù)防系統(tǒng)、自然災(zāi)害事故預(yù)防系統(tǒng)等方面的事故因素提出一些對策和預(yù)防措施。
2 速度控制系統(tǒng)
列車的運(yùn)行速度是旅客和鐵路職工普遍關(guān)心的事，列車速度的提高可以明顯地縮短旅程時(shí)間，我國鐵路系統(tǒng)已經(jīng)在既有線上經(jīng)過了幾次大的提速改造。但是，“安全第一”、“行車安全”是前提，因此，速度的提高或設(shè)計(jì)的高速或準(zhǔn)高速鐵路都要以安全第一及旅客舒適度為最高原則，否則就容易造成交通事故。例如：“北京一齊齊哈爾”特快列車(T72次)在會安站的翻車事故，主要原因是由于列車速度過高，在進(jìn)入岔道時(shí)引起的翻車事故。所以隨著列車速度的提高，速度與安全之間的關(guān)系就更加突出。有必要研究一套列車速度控制系統(tǒng)的措施以達(dá)到列車在運(yùn)行中的不同區(qū)段內(nèi)、不同的條件下，速度控制在規(guī)定速度內(nèi)。
筆者認(rèn)為，列車速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法主要是：規(guī)定設(shè)計(jì)速度、通知司機(jī)設(shè)計(jì)速度及遵守設(shè)計(jì)速度和減速原則。
2.1設(shè)計(jì)速度的確定
每一條鐵路設(shè)計(jì)線路或提速后的運(yùn)營線路，都有列車運(yùn)行的最大設(shè)計(jì)速度。例如：秦沈客運(yùn)專線的最大設(shè)計(jì)速度是200km／h，在沒有特殊速度限制的情況下，可以達(dá)到最大設(shè)計(jì)速度，但在以下情況必須減速：
(1)接近前面列車時(shí)；
(2)進(jìn)站時(shí)；
(3)軌道曲線半徑小時(shí)；
(4)軌道保養(yǎng)差或軌道狀況不佳時(shí)。
時(shí)速200km的“藍(lán)箭”動車組已與2001年1月8日在廣深線正式投入運(yùn)營，標(biāo)志著高速鐵路建設(shè)在我國已經(jīng)拉開了序幕?，F(xiàn)以車速200km／h運(yùn)行為條件，進(jìn)行列車速度控制系統(tǒng)的分析，以此時(shí)速度運(yùn)行時(shí)，列車的剎車距離，在水平面上約3 km，在下坡段時(shí)約為4km。如果要讓列車停車，那么停車信號必須在5 kmg56 km前顯示，還必須考慮到司機(jī)認(rèn)出信號與開始剎車之間的時(shí)間差，從而決定不同的剎車距離。如果5 km至6km之外的信號，列車以慢速駛?cè)朐搮^(qū)域時(shí)，就會停在遠(yuǎn)離?？奎c(diǎn)的地方。因此，將這區(qū)域分成兩部分——第一個(gè)車速為150km／h的3 km和余下階段內(nèi)的停車信號。
選擇150km／h的速度是因?yàn)樗俣葟?00km／h降到150km／h和從150 km／h到停車時(shí)的剎車距離基本是相同的。顯示停車信號的3km內(nèi)，其運(yùn)行步驟如下：
首先顯示30 km／h以下的信號；然后將車速降到30km／h以下；再在?？壳?00m左右的地方顯示停止信號。
這3 km稱為滑行區(qū)域，采用軌道電路，也就是說，將軌道每3 km為一區(qū)間用作軌道電路的導(dǎo)體。當(dāng)列車進(jìn)入該滑行區(qū)域時(shí)，鐵軌被車輪和車軸短路，從而顯示列車來了，并且在下一個(gè)3km內(nèi)顯示30km／h的信號，在前一個(gè)3km內(nèi)顯示150km／h。
2．2 指示規(guī)定速度的方法
在傳統(tǒng)線路設(shè)計(jì)中，司機(jī)根據(jù)路邊的三色路標(biāo)了解規(guī)定速度：藍(lán)色行，黃色警告，紅色停。列車接近紅燈時(shí)，駕駛臺上會響警報(bào)，提醒司機(jī)剎車，如果司機(jī)沒有如此，列車將啟動自動停車系統(tǒng)。
然而，這種方法對于高速鐵路是不夠的。因?yàn)?，首先火車?00km／h的速度行駛時(shí)，司機(jī)幾乎不可能辯明路邊的信號；其次是因?yàn)橛泻芏嗨俣认拗?，因而有必要開發(fā)一套列車自動控制系統(tǒng)，將規(guī)定速度標(biāo)明在駕駛臺的儀表板上，比較實(shí)際速度和規(guī)定速度。由于實(shí)際速度和剎車裝置相通，所以實(shí)際速度減少到規(guī)定速度時(shí)，剎車也就自動解除。
運(yùn)用該系統(tǒng)，控制中心能了解每列車的位置和車次，并可以在運(yùn)行萬一有誤的情況下，迅速進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠嘘P(guān)處理。每列車都配有無線電話，以便司機(jī)與調(diào)度員直接聯(lián)系。
2．3 速度控制系統(tǒng)
減速控制自動化顯示了ATC(列車自動控制)系統(tǒng)速度控制的特征，即當(dāng)實(shí)際速度超越規(guī)定速度時(shí)，就會，自動減速到規(guī)定速度，但加速時(shí)僅由司機(jī)控制，是惟一由火車提供的信號。而且，ATC自動減速控制的速度變化，通常從200 km／h到30km／h，停車的行動由司機(jī)操作。
為防止司機(jī)沒有及時(shí)減速而超速行駛，在火車完全?？奎c(diǎn)前50m處安置一個(gè)超速行駛保護(hù)裝置。該裝置傳遞的停車信號被接收天線所收接，從而導(dǎo)致列車自動緊急制動。
3 軌道故障預(yù)防系統(tǒng)
當(dāng)軌道上有障礙物出現(xiàn)時(shí)，列車必須停車。擋道障礙物是前面的列車，后面的列車會通過ATC自動停車，但障礙物不是火車時(shí)，就不能被ATC顯示。按慣例司機(jī)經(jīng)常地看前面的地面，一旦發(fā)現(xiàn)障礙物，就用緊急剎車停車，而且，地面巡道工用發(fā)信號的方式向司機(jī)報(bào)告障礙。這些方法對高速鐵路列車是不夠的。因?yàn)樗鼈兊乃俣群芨?，剎車距離長。因此，有必要開發(fā)一套系統(tǒng)來查明障礙和使火車立即停車；
3．1 軌道故障的預(yù)防
在傳統(tǒng)線路中，軌道障礙多數(shù)都發(fā)生在鐵路與公路交叉處，下列預(yù)防措施已經(jīng)或正在一些高速或準(zhǔn)高速設(shè)計(jì)中或提速改造的線路中運(yùn)用。
(1)全立交，所有鐵路與公路交叉處設(shè)計(jì)全立道；
(2)設(shè)防護(hù)性柵欄，當(dāng)公路在軌道下面穿過時(shí)，可避免汽車貨物損壞大梁；當(dāng)公路在軌道上穿過時(shí)，可避免汽車翻下來；
(3)將整條線路圍以柵欄，防行人人內(nèi)，并禁止非法侵占軌道。
3．2 軌道障礙發(fā)現(xiàn)和列車保護(hù)
除了以上預(yù)防措施外，還要采用以下方法來處理線路障礙。
3．2．1 消除故障指示儀
為了發(fā)現(xiàn)闖入軌道的汽車或其他車輛，指示儀器裝設(shè)在其他任何鐵路或公路較近的地方。一旦發(fā)生故障，裝置自動切斷電路，使ATC顯示停止信號。
3．2．2 巡道工發(fā)現(xiàn)列車危險(xiǎn)時(shí)的緊急處置
沿著鐵路每250 m都設(shè)有列車防護(hù)開關(guān)，供巡道工使用。緊急情況下推此開關(guān)，軌道電路短路，A丁C顯示停車信號。
3．2．3 司機(jī)對列車的保護(hù)
裝設(shè)在列車上的緊急地面開關(guān)，是由列車司機(jī)控制的。通過切斷列車運(yùn)行電源，使附近所有的列車都停止行駛。
3．2．4 其他方法
在車頭的前端安裝了一個(gè)牢固的防護(hù)器，以便列車自己能從軌道上排除障礙，如石頭等。
因此，采用防止汽車或石塊落在軌道上的設(shè)施和實(shí)用方法，同時(shí)要保障基斜坡更牢固以防崩塌。
4 自然災(zāi)害事故預(yù)防系統(tǒng)
鐵路建設(shè)初期的線路走向選擇設(shè)計(jì)是防減鐵路自然災(zāi)害的根本。在進(jìn)行線路選線時(shí)，必須收集沿線的氣象歷史資料，進(jìn)行實(shí)地勘察，了解沿線的氣候變化狀況，盡量避開水害、雪害、風(fēng)害、霧等較嚴(yán)重的多發(fā)地段，線路走向盡量選擇與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向平行或小交角，若遇到自然災(zāi)害時(shí)，必須及時(shí)采用快速的、特殊的方法進(jìn)行處理。自然災(zāi)害主要包括風(fēng)、雨、雪、地震、塌方、滑坡等，由于我國幅員遼闊，不同地區(qū)要考慮的自然災(zāi)害側(cè)重點(diǎn)也不同。
4．1 關(guān)于風(fēng)害的對策
在我國由于風(fēng)而引起的列車事故不多，但像東南及沿海地區(qū)那樣常有臺風(fēng)或季風(fēng)發(fā)生的地區(qū)，要研究風(fēng)與列車運(yùn)行及事故預(yù)防的措施。臺風(fēng)一般在夏末秋初，而季風(fēng)則在冬末春初大氣壓降低的時(shí)候。多數(shù)情況下，臺風(fēng)速度在20 m／s到40m／s，極少情況下可達(dá)50m／s。季風(fēng)速度從15m／s到20m／s不等。預(yù)防風(fēng)害有如下對策：
(1)要研究列車不會被風(fēng)吹翻的風(fēng)速的允許安全極限值。而且列車行駛速度標(biāo)準(zhǔn)也建立在此原理上。
(2)要建立風(fēng)速與列車速度之間的關(guān)系式，規(guī)定當(dāng)風(fēng)速到達(dá)一定值時(shí)，列車只能以多大的速度行使。當(dāng)風(fēng)速超過允許安全極限時(shí)，列車就要停止運(yùn)行。
(3)在強(qiáng)風(fēng)或狂風(fēng)可能產(chǎn)生的地方建立風(fēng)速表，如在河床或山頭等地段。風(fēng)速信息被傳遞給最近的車站而被自動地記錄下來。
(4)當(dāng)風(fēng)速超過一定值時(shí)，分別發(fā)出謹(jǐn)慎、警告和危險(xiǎn)的信號，并在車站和地方控制中心響警報(bào)。控制中心工作者接到這些信號后，就指示ACT發(fā)信號到有關(guān)的區(qū)域，并通過無線電報(bào)告機(jī)車司機(jī)。
4．2 對付暴雨和水害的措施
在鐵路自然災(zāi)害中，水害是最具破壞性的，由于下雨和洪水引發(fā)的鐵路事故在我國時(shí)有發(fā)生，洪水主要發(fā)生在夏季，不同的地區(qū)均有可能發(fā)生，而且造成的危害也較大。暴雨對鐵路的破壞主要表現(xiàn)為：
(1)暴雨引發(fā)山洪和河水泛濫，直接沖毀路軌、橋梁、通訊電力設(shè)施、涵洞和防護(hù)工程，淹沒路軌，其影響范圍和程度取決于暴雨的范圍、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。例如：1991年汛期，共有65條干線、支線發(fā)生水害，斷道356次，中斷行車13000多小時(shí)，造成經(jīng)濟(jì)損失12．76億元，是我國歷史上罕見的鐵路災(zāi)害年；
(2)暴雨引起泥石流、滑坡、塌方等災(zāi)害，沖毀中軌、橋梁、涵洞、通訊、電力設(shè)施，掩埋路軌，造成鐵路運(yùn)行中斷，列車顛覆等重大事故。例如：1981年7月，成昆鐵路發(fā)生了我國鐵路史上最嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。因此，必須采取預(yù)防措施，減少自然災(zāi)害引起鐵路事故的發(fā)生。
(1)在鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，將水面上的橋，設(shè)計(jì)在歷史最大水位基礎(chǔ)的適當(dāng)高度，作為抵抗大雨和洪水的方法。
(2)在堤狀路基地段，一定高度范圍內(nèi)要用混凝土墻進(jìn)行保護(hù)。
(3)橋下的水面警戒線要根據(jù)上游雨量的情況來確定。
根據(jù)這些信息進(jìn)行必要的軌道巡邏和列車限制運(yùn)行，如控制運(yùn)行速度或暫停運(yùn)行等。
4．3 對付雪災(zāi)的辦法
由于積雪、雪崩、降雪等雪害而引起的鐵路事故的地段，主要集中在我國東北、華北、西北等地區(qū)。目前正在設(shè)計(jì)的青藏鐵路，尤其要注意下雪、積雪及冰土等災(zāi)害的影響，需要采取一定措施。
(1)清除軌道上的積雪以及使防害開關(guān)動作的雪融化；
(2)列車底板上的設(shè)備也要嚴(yán)密地封閉和更好地絕緣；
(3)要將融雪裝置裝在下雪區(qū)域，用來化雪以及防止堆積。在下雪的季節(jié)，根據(jù)巡邏人員和司機(jī)的雪量報(bào)告啟用融雪裝置。
(4)車速也要根據(jù)雪量和粘附在車身上的雪進(jìn)行調(diào)整。
4．4 地震災(zāi)害
在我國，因地震引起的鐵路事故不常見，但在地震帶，系統(tǒng)的防震是不可缺少的。在地震發(fā)生時(shí)，列車必須停止運(yùn)行并在確
