导语: 高铁是安全记录最好的一款交通工具,但全世界的高铁都未曾像6月30日开跑的京沪高铁这般,经历如此复杂的运营环境,并保持300公里的时速。这样一条铁路需要额外付出更多人力、物力来检测维护,避免任何微小的故障和突发问题因高速被放大。对高铁运营来说,这将是长期而严峻的考验。 [详细]
 
     

京沪列车经过改造"更安全",联合调试未能达到所需次数

如何让京沪高铁在300公里时速下安全运行,中国高铁专家认为自主研制的车头是关键——新车头长度达12米,比以往动车组的车头长2.6米,新车头的前窗玻璃向外鼓,使它既能保证视野,又能保持流线化;并且在车头两侧有凸起的"肩部"大大降低了列车的气动升力,增加了尾车的稳定性,从而使列车更安全。

但也有高铁专家指出,京沪高铁进行的联调联试,就是把列车、供电、信号、线路、桥梁、列车控制等结合起来在线路上跑几次,测量有限指标合格不合格。检测高铁安全,需要更大量的、长期的联调联试。例如跑300公里时速的车,必须有在350到360公里的时速下长时间安全运行的实验报告,京沪高铁实验时间并不满足这一点。尽管在300公里高速下,列车在设计方面作出了严谨的设计,但是国际铁路联盟还没有出台350公里时速的高铁列车标准,京沪高铁建设方则认为现在中国是在积累经验,将来由中国制定标准后,再获得国际铁路联盟承认。 [详细]

 

京沪高铁CRH380B型列车车头。所有京沪高铁列车均经过改造,新车头的前窗玻璃向外鼓,使它既能保证视野,又能保持流线化。

 
     

车体提高车身抗压性,对侧风和雨雪天气敏感

京沪高铁CRH380A的设计,考虑了列车各个关键部位可能出现的疲劳和磨损,以及抗压性和气密性等各种因素,整节车厢采用铝材质整体成型,避免拼接带来的封闭性不足,导致车厢内压力的下降,这被称为"结构安全可靠性",在高铁进入隧道时候,可平衡车厢内外的空气压力。

但是高速列车向来对侧风比较敏感。按照国际惯例,高铁运行中遇到侧风就会自动降低速度。对京沪高铁来说一般在每秒15米侧风条件下就要开始降速,从350公里/小时降到250公里/小时。此外,300公里时速的高速列车对雨雪天气也颇为敏感,需要进行异物侵袭等检测诊断,并且在车轮和轨道上涂有防水物,同时还需要启动融雪设施,这些都需要投入精力来监控,防止出现任何细小的差错。

 

京沪高铁列车整节车厢采用铝材质整体成型,以避免拼接带来的封闭性不足,导致车厢内压力的下降。

 
     

列车玻璃共6层防破碎飞溅,但高铁对鸟击事件无解

京沪列车如果以300公里的时速飞驰,列车挡风玻璃需要抵抗重物撞击。高铁动车建造方面给出的解释是:列车的挡风玻璃共有6层,包括3层无机玻璃、2层软塑料,以及1层厚度为2-3毫米的防飞溅层,"即使行驶速度达到400-500公里,遭遇重1千克的飞石撞击,也不至于出现破碎的危险"。

但高铁遭飞鸟撞击前科并不鲜见,仅从去年开通的武广高铁的记录来看,就有多次被飞鸟撞击的案例。武汉铁路局动检基地人说,自武广高铁投入运营以来,不时可以看到维修的车体上粘有血迹。尽管对于高铁列车而言,一般的飞鸟与高铁列车相撞时,不会导致列车挡风玻璃破裂,但会导致高铁停运和晚点。另据台湾媒体曾报道武广高铁列车一趟走下来,车头经常会发现不少"鸟击"痕迹,目前尚无有效解决办法。

 

CRH380A驾驶室。为了防止飞石撞击,列车的挡风玻璃共有6层

 
     

京沪高铁脱轨系数小,但该系数不足以衡量高铁安全

京沪列车青岛四方公司设计师介绍,国际上高铁安全指标为脱轨系数,中国的动车CRH380A脱轨系数小于0.13,远低于国际标准的0.8。其中,高铁运行的平稳主要看它的转向架(相当于汽车的底盘,这是连接列车车厢和铁轨的部件),对于京沪高铁的高速转向架,高铁建设方曾希望有较高的临界速度,比如时速350公里高速列车转向架理论上是490公里。对于这个数字,西南交通大学在实验阶段做到了410公里,而最后的实验没有做下去。这份实验的结果显示,在394公里时,脱轨系数为0.13。

这个系数的确是比较低,不过高速列车的脱轨系数是从静态力学推导出来的参数,适用低速火车,对高铁未必适用。且有实验发现如果超过一定速度,列车脱轨系数不足以衡量高铁安全性。铁道部铁科院研究员,高铁轮对(机车车辆上与钢轨相接触的部分)专家臧其吉说,虽然人类可以在实验室中准确地模拟航天器飞行状态,但还无法模拟火车在轮轨上的运行状态:"我带博士研究了30年,还没有答案,全世界也没有突破,我们只能凭借经验,留下足够的安全冗余来提高安全系数。" [详细]

 

CRH380B转向架实物。西南交通大学的一份实验显示,在394公里时,列车脱轨系数为0.13。

 
     

高铁无重大事故记录,但小问题小故障并不少发

尽管中国高铁运营确实没有出过灾难性事故,不过铁道部原副总工程师张曙光在全国动车组质量安全会议上的讲话曾透露,仅在2009年上半年,全国高铁就曾发生影响行车20分钟以上、更换车底的动车组行车设备故障达数十件。在武广高铁在运营的前3个月内,仅媒体公开披露的因设备故障而导致列车晚点事件共有5次。据《河南商报》2010年2月8日报道,2010年2月7日,因设备故障,从郑州开往西安的最高时速为350公里的G2003次、G2007次和西安开往郑州的G2006次动车组列车全部停运;据《安徽商报》2010年8月16日报道,8月15日,合武客运专线上,汉口至上海D3001次等多趟动车,由于机车接收不到信号,只能在原地停车,经过两三个小时的抢修,这些列车才陆续恢复运行。

其中最为严重的一次发生在2009年3月27日。当时,一辆行驶在胶济客运专线上的CRH2动车组突然失去动力停车,后来发现,6号车车顶的受电弓已经丢失。事故发生时,这辆动车的运行速度,接近胶济客运专线设计的最高时速250公里。尽管"跑丢受电弓,这样的事情非常少见",但对于时速高达300公里的高铁列车来说,任何一点细小的差池都会被速度放大,电弓丢失严重者会导致列车脱轨。 [详细]

 

尽管跑丢受电弓的事情非常少见,但对于高铁列车来说,任何一点细小的差池都会被速度放大。

 
     

路基沉降:高铁长期运行不降速的建设挑战

高铁轨道的路基沉降,是影响列车安全运行的重要因素,如何按时速380公里的设计要求,在建成百年内把沉降要控制在5毫米以内?京沪高铁建设方的回应是:京沪高铁80%的线路是以桥代路,用很深的、坚固的桥墩来规避可能的沉降。但即便高铁有这样的预防沉降的方案,也不可避免在环境中出现很多不可控变量,例如在高铁试跑的前期,已经发现部分地段有挖砂取土、打井取水现象,这些都会损坏线路基础,造成铁路路基、桥墩沉降,危及桥梁安全。在1998年德国埃雪德高铁事故发生时,让事故恶化的原因就是脱轨的列车再一次撞在路桥支柱上。京沪高铁为保障稳定快速的时速,又因要避让土地、避免轨道沉降,而要行驶过244条高架桥,则为其安全增加一道风险。 [详细]

为控制高铁轨道桥梁稳定,京沪高铁地基处理采用水泥粉煤灰碎石桩处理方法,由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。这种桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样,由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小。据《纽约时报》今年2月一篇报道指出,一位业内人士指出高铁轨道架设高架桥所用的材料中,需要大剂量使用一种粉煤灰的物质让高架桥的混凝土硬度提升数倍。据中国一家铁路设计院2008年进行的研究,铁路建设速度远远超过粉煤灰的供应速度。假如相关设施质量不能达到350公里的要求,高铁的速度将因此逐年下降,最终将会因为轨道不够直、桥墩质量变化,速度降低到300公里以下。该报道披露,若建同样长度和质量的轨道在美国成本为4000-8000万美元。

 

从最初的五年工期到实际两年7个月完成铺轨,京沪高铁再改高铁建设速度记录这个时间,在国外建设高铁时,还不足留给路基自然沉降。

     
 

高速铁路的安全保障是一个综合系统,对于轮和轨接触时的安全性,气流影响引起的安全性,火灾等事故引起的安全性,系统出现故障引起的安全性等等,每一个环节都必须做系统的考虑,以做到万无一失。

 
京沪高铁特别策划    
 
京沪高铁 编辑:王暐NN028 视觉:张弛NN050
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