http://bfqmb.cn 2011-11-18 11:18 來源:今日自動化
背景:2011年6月30日,京滬高鐵正式開通運(yùn)營。在運(yùn)營的一個多月內(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,供電中斷一個半小時;7月12日,列車受電弓損傷,引發(fā)弓網(wǎng)故障,供電中斷超過兩個小時;7月13日,G114次列車牽引變壓器出現(xiàn)接觸不良故障,限制了牽引電流,導(dǎo)致該列車運(yùn)行時速僅為160公里;7月23日,甬溫線發(fā)生特大鐵路交通事故,D301次列車與D3115次列車發(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,中國高鐵仍然迎來了發(fā)展的高速期,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?中國高鐵在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時,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,中國高鐵是否可以駛?cè)?ldquo;安全軌道”?中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院高級工程師王術(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。
“接觸網(wǎng)故障”下的安全保障
在京滬高鐵運(yùn)營初期出現(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)車的供電來源幾乎全部來自于接觸網(wǎng),接觸網(wǎng)的故障會導(dǎo)致整個運(yùn)營的電力供應(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)等極端天氣的影響之后,是否就會出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的情況,進(jìn)而影響列車的正常運(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,這必然會產(chǎn)生更高的建造成本。”中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院高級工程師王術(shù)合說道。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)一般不會按照最高的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造。同時,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,第三軌供電也是一種電氣化鐵路的供電方式,也就是說在列車行走軌道外,架設(shè)第三條軌道專用于供電。第三軌供電無需架設(shè)高架電纜,也就不容易受天氣影響。但由于列車無法在高速運(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)生故障的時候停下來,就說明其安全性是滿足要求的。”王術(shù)合說道。那么,在列車停止的過程中,如何確保乘客的安全與機(jī)車內(nèi)部的舒適性呢?據(jù)了解,除了通過受電弓接收接觸網(wǎng)輸電外,機(jī)車自身還有備用蓄電池。盡管蓄電池不能夠驅(qū)動機(jī)車?yán)^續(xù)向前行駛,但可以在一定程度上保證機(jī)車內(nèi)部的應(yīng)急照明與通風(fēng)。在這種情況下,機(jī)車車門也能夠手動打開,以保證電力用盡后的通風(fēng)和乘客的疏散。如果列車由于故障滯留在半路且故障在短時間內(nèi)無法修復(fù)的話,那么只能通過其他機(jī)車,如燃?xì)鉁u輪機(jī)車等來將乘客運(yùn)送至更安全的地點(diǎn)。也有專家指出,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)營中的安全問題。因此,如何確保列車故障發(fā)生情況下的人員安全,勢必是高鐵安全技術(shù)提升的重要標(biāo)準(zhǔn)。
安全與效率孰輕孰重?
在國內(nèi)某知名鐵路技術(shù)論壇上,一網(wǎng)友對“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,于是給后車發(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,如果列控中心沒有檢測到這些邏輯不一致,或檢測到了但無視之,那么計(jì)算結(jié)果就可能包含了錯誤,甚至導(dǎo)致危險。
據(jù)他介紹,鐵路既有線多條相鄰軌道電路之間是通過繼電器和收發(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,因此除非通過人為改變電路來變更算法和結(jié)果,否則是不會出現(xiàn)問題的;但客專C2則不同,其取消了區(qū)間軌道電路之間的繼電器等電路,改由列控中心計(jì)算機(jī)來實(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,太容易改動就造成了算法受人的影響更大,很容易將人的失誤無意識帶進(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,頻繁出現(xiàn)的故障也讓列車的運(yùn)輸效率降低。那么,如何解決這個棘手的問題呢?目前的狀況是軌道電路的故障率無法降低,只好從列控中心的算法入手,放寬對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,將某些看起來危險性不大的軌道電路信息組合視為安全狀態(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,這種方法對于列車運(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)算法就可以做得很嚴(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法大幅提高。因此,對于中國高鐵來說,在引進(jìn)國外技術(shù)的同時,消化吸收再創(chuàng)新的過程中是否出現(xiàn)了“消化不良”?面對安全與效率,中國高鐵該如何抉擇?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)按照時刻表聯(lián)調(diào)聯(lián)試一年,甚至更長時間,這樣,包括固定設(shè)施、移動設(shè)備、控制以及運(yùn)營管理等高鐵子系統(tǒng)之間才能得到充分的磨合,將中國高鐵順利駛出“雷區(qū)”。因此,安全與效率,其實(shí)并不矛盾。高鐵技術(shù)在中國的“磨合”是需要時間的,一方面需要相關(guān)政策的細(xì)化和完善,同時,更需要的是高鐵從業(yè)人員對技術(shù)的吸收與沉淀。