（安全技术及工程专业论文）青藏铁路灾害分析及事故救援研究.pdf

北京交通大学硕 i 学位论文 劣气候、 风沙灾害等等。本文详细分析了灾害因素的性质、 对运 输组织的影响，并就灾害条件下的运输组织提出了方案;灾害因 素存在的未知性，使得事故的发生不能避免，本文对事故后的救 援组织、抢险施工提出了独到的见解;灾害条件下的青藏铁路运 能是否适合需求，本文给出了评价模型，并进行了运能适应性评 价;最后提出了建立青藏铁路灾害预警管理系统的必要性，并且 给出了灾害系统的目 标分析、特征分析、结构分析。 关键词:青藏铁路灾害因素事故救援 北京交通大学硕士学位论文 abs tract q i n g z a n g r a i l w a y w h o s e w h o l e l e n g t h i s a b o u t 1 9 5 6 k i l o m e t e r s i s t h e g r e a t a c t i o n o f t h e d e v e l o p m e n t o f t h e w e s t r e g i o n s o f o u r c o u n t ry . .a f t e r q i n g z a n g r a i l w a y i s b u i l t u p， w h i c h h a s e x t r e m e l y i m p o r t a n t p o l i t i c s , e c o n o m y , m i l i t a r y a n d w a y n e t w o r k m e a n i n g s . q i n g z a n g r a i lw a y h a s a s e r i e s o f u n i q u e e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s b e c a u s e o f q in g z a n g p l a t e a u， in c l u d i n g ma i n l y: h i g h a b o v e s e a l e v e l、l o w a t m o s p h e r i c p r e s s u r e ， l i t t l e o x y g e n， l o n g d i s t a n c e o f f r o z e n s o i l ， l o w t e m p e r a t u r e ， h e a v y w i n d s p e e d， h i g h e a rt h q u a k e i n t e n s i t y. g e n e r a l l y s p e a k i n g , p l a t e a u a n d f r o z e n s o i l q u e s t i o n a r e t w o m a j o r d i f f ic u l t p r o b l e m s o f t h i s r a i lw a y , i t s p a rt i c u l a r i t y a n d c o m p l e x i t y a r e u n i q u e i n t h e w o r l d . a f t e r b u i l d i n g u p , q i n g z a n g r a i l w a y w i l l b e t h e l o n g e s t p l a t e a u r a i l w a y in t h e w o r l d . a t p r e s e n t w e h a v e l i tt l e e x p e r i e n c e a b o u t r a i l w a y p l a t e a u , i n a d d i t io n o f ， t h e n a t u r a l e n v i r o n m e n t i s a r d u o u s a l o n g t h e r a i l w a y , t h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r e i s c o m p l i c a t e d , t h e w e a th e r c o n d i t i o n i s a b o m i n a b l e， u n d e r t h e e n v i r o n m e n t s o f q i n g z a n g p l a t e a u , t h is s p e c i a l o n e , d o s e h a v e t o o m u c h u n k n o w n f a c t o r s t o q i n g z a n g r a i lw a y . a b s o l u t e s e c u r i t y i s i m p o s s i b l e , a s s o o n a s a c c i d e n t s h a p p e n e d , h o w a b o u t r e s c u e , h o w t o o r g a n i z e t h e t r a i n t o b e c o m e t h e i m p o r t a n t p r o b l e m t h e x i g e r a i l w a y t h a t i s a s e c t i o n o f g i n g z a n g r a i l w a y i s t h e h i g h e s t o n e l i n e i n o u r c o u n t r y a t p r e s e n t , i t s n a t u r a l c o n d i t i o n s h a v e t o b e h e a v y s i m i l a r q u a l i t i e s o f g i n g z a n g r a i lw a y . t h i s t e x t a n a l y z e a n d s t u d y e q u i p m e n t f a u l t , d r i v i n g a c c i d e n t t h r o u g h f o u n d a t i o n h i s t o r i c a l ma t e r i a l s , f i n d o u t t h e ma i n r e a s o n w h i c h c a u s e s t h e a c c i d e n t . b e c a u s e o f t h e s i m i l a r q u a l i t i e s o f c o n d i t i o n , t h e e x p e r i e n c e f r o m x i g e r a i l w a y i s u s e t o g i n g z a n g r a i lw a y . t h e g e o lo g i c a l c o n d i t i o n t h a t q i n g z a n g r a i l w a y i s s p e c i a l i s e x t r e m e l y e a s y t o c a u s e t h e a c c i d e n t o f d r i v i n g , i t s c a l a m i t y f a c t o r i n c l u d e s m a i n ly : f r o z e n s o i l , a b o m in a b l e w e a t h e r , s a n d b l o w n b y t h e w i n d c a l a m i t y , e t c . t h e t e s t h a v e a n a l y s e d i n d e t a i l t h e n a t u r e o f t h e c a l a m i t y f a c t o r i s , t o t r a n s p o rt in g t h e i n fl u e n c e o r g a n i z e d i n t h i s t e x t , a n d t h e t r a n s p o r t u n d e r t h e c a l a m i t y c o n d i t i o n o r g a n i z e s t h e p r o p o s i t i o n s c h e m e ; c a l a m i t y f a c t o r s h a v e m o r e u n k n o w n a t p r e s e n t , w h i c h m a k e t h e e m e r g e n c e s o f a c c i d e n t a v o i d , t h i s t e x t w a s 北京交通大学硕士学位论文 o r g a n i z e d , r u s h e d t o d e a l w i t h a n e m e r g e n c y t o c o n s t r u c t a n d p u t f o r w a r d t h e o r i g i n a l o p i n i o n t o t h e r e s c u e a f t e r t h e a c c i d e n t ; c a l a m i t y t r a n s p o rt a n d s u i t d e m a n d b y q i n g z a n g r a i lw a y u n d e r t h e t e r m s , t h i s t e x t g iv e m o d e l s o f a p p r a i s in g , a n d h a s g o n e o n t h e t r a n s p o rt a d a p t a b i l i t y a p p r a i s a l ; p r o p o s e d s e t t i n g u p t h e n e c e s s i t y o f t h e c a l a m i t y a d m i n i s t r a t i v e s y s t e m o f q n g z a n g r a i l w a y a t l a s t , a n d t h e g o a l s o f s y s t e m s o f c a l a m i t y h a v e h a p p e n e d a n d a n a l y z e d , t h e c h a r a c t e r i s t i c i s a n a l y z e d , t h e s t r u c t u r e i s a n a l y z e d . k e y w o r d s : q i n g z a n g r a i l w a y c a l a m i t y f a c t o r a c c i d e n t r e s c u e 北京交通大学硕士学位论文 1 . 1 青藏铁路殊性分析 青藏铁路概况及其意义 1 . 1 . 1青藏铁路概况 青藏铁路是连接祖国内地与西藏自 治区的第一条铁路，起自 青海省省会西宁市， 终点为西藏自治区首府拉萨市， 全长 1 9 5 5 k m , 横贯青海、西藏两省区，是沟通我国内地与西南边疆的一条重要 干线。一期工程西宁至格尔木市南山口段 ( 简称西格段)8 4 3 k m , 己于1 9 8 4 年建成通车; 二期工程格尔木市南山口至拉萨段( 简称 格拉段)1 1 1 0 k m ，于2 0 0 1 年开始兴建，预计2 0 0 6 年建成通车 。 格拉段铁路等级为i 、1 1 级混合标准，线下工程标准i 级标准; 正线数目为单线:最小曲线半径8 0 0 m，困难地段6 0 0 m，格尔木 至南山口段维持既有5 0 0 m ; 最大坡度2 0 % o ; 牵引定数初步确定 为近期2 0 0 0 吨，远期3 0 0 0 吨;牵引种类为内燃机车，预留电化 条件;到发线有效长: 6 5 0 m ， 另加7 0 m ， 预留8 5 0 m ; 机车类型暂 定 d f 8 型 :闭塞类型为自 动站间闭塞;机车交路初步设计为格 尔术、拉萨两机务段机车套跑的特长交路，格尔木一那曲的货物 列车采用格尔木至那曲立即折返的特长交路。 格拉段近期拟开站 3 4 处， 其中格尔木为既有区段站， 南山口 为既有中间站，拉萨站为新建客运站，拉萨西站为具有区段站性 质的新建货运站，不冻泉、 沱沱河、安多、 那曲、当雄、 羊八井、 马乡等7 处为新建有客、货运作业的中间站，纳赤台、望昆、五 道梁、雁石坪、桑雄、谷露等6 处为新建有客运作业的中间站， 千沟、小南川、玉珠峰、楚玛尔河、秀水河、二道沟、乌丽、通 北京交通大学硕士学位论文 天河、唐古拉、扎加藏布、休冬曲、休玛、安多、嘎加、妥如、 乌玛塘、 达琼郭等1 7 处为新建会让站。 望昆、 当雄设有制动检修 所;沱沱河设区段列检分所;那曲设有机务整备所 ( 机车补油点 及列检所) ;拉萨西站设有站修所、主要列检所。 1 , 1 . 2青藏铁路意义 青藏铁路格拉段的修建，是党中央实施西部大开发战略的重 要举措。青海、西藏两省区是我国藏族同胞的主要聚居区，青藏 铁路建成后，对加强北京及内地与西藏的联系，促进藏族和各民 族的交往、维护祖国统一、增强国防后勤保障系统等方面均具有 极为重要的政治和军事意义。目 前，青藏公路承担进出藏货物的 8 5 % ， 进出藏客运量的s o % ,随着西部大开发的实施， 西藏地区以 公路为主体的格拉段主通道己不能满足经济发展的需要。西藏经 济的发展，离不开内地省分的支持。大量原材料和燃料的调入， 以及矿产品等资源的调出，离不开铁路、公路的支持，而在高寒 地区长途公路运输既不经济又不安全，铁路运输具有成本低、运 能大、 全天候、 速度快、 安全等特点， 更适合长距离运输的优势。 青藏铁路建成后，将进一步完善综合运输体系、强化进出藏格尔 木至拉萨主通道的综合运输能力，更好地适应西藏经济发展的需 要。青藏铁路建成通车后可以逐步完善西藏的区域铁路网，向东 直达林芝接滇藏铁路， 构成西南西北区际通道; 向西可达日喀则， 向南可达聂拉木、 亚东， 成为通往南亚次大陆地最短捷径。 因此， 青藏铁路格拉段的修建，具有重要的政治、军事、经济和路网意 义。 北京交通大学o ; i : 学位论文 1 . 2 青藏铁路特殊性及安全分析 r . 2 . t 青藏铁路特殊性 青藏线格拉段沿线具有人烟稀少、高海拔、低气压、缺氧、 高寒等自 然特征，生产、生活条件恶劣，全段 1 1 4 2 k m线路范围 内9 6 0 k m线路处于海拔4 0 0 0 m以上的高原地区，有5 4 7 k m线路 处于多年冻土地带。线路通过地区宏观上属高准平原地貌。整个 地势由西向东逐渐降低。线路通过的主要山系均呈东西走向，自 北向 南主要有昆仑山、可可西里山、烽火山、乌丽山、开心岭、 唐古拉山、头二九山、念青唐古拉山。其中昆仑山是柴达木内陆 河水系与长江水系的分水岭;唐古拉山是长江水系与怒江水系的 分水岭;念青唐古拉山是怒江水系与雅鲁藏布江水系的分水岭; 其间的其它山脉是源头各较大支流的次级的分水岭。这些山系除 昆 仑山北坡及羊八井峡谷地势险峻，相对高差大于 7 0 0 - 1 0 0 0 m , 其余山系多呈弯型起伏， 相对高程一般小于 3 0 0 m ,宏观地势相 当开阔，山岭浑圆而坡度平缓，山体窄，而沟谷宽，呈现 “ 远看 是山近看平川”的高原景色。格拉段北端南山口至昆仑山与南端 塞曲至苹八并.自然坡度较陡，局部地段线路需展线。中间地段 除翻越风火山、开心岭、九子纳等地段外，地形开阔平坦。 该段铁路由于高原地势形成一系列独特的环境条件， 主要是: 海拔高 ( 海拔在4 0 0 0 m以上地段有 9 6 5 k m ) 、气压低 ( 唐古拉山 娅口 气压5 4 4 m 6 ，比海平面低4 5 . 5 0% ) .含氧少 ( 海拔5 0 0 0 m 地区 为海平面的6 0 % ) 、冻土长 连续多年冻土地段有5 4 7 k m ) ，气温 低 ( 最低气温零下4 5 ，冻结期长达 s个月) 、风速大 (c 8 级以 上大风年均 1 0 0 - 1 6 0 天) 、 地震烈度高 ( 地壳活动活跃地区易发地 北京交通大学硕 卜 学位论文 震灾害， 雹降雪等 8 度以上地段3 9 9 k m ) 。此外，夏季还经常发生雷暴、 冰 表1 - 1青藏铁路沿线台站气象资料 年 平 均 气 温 最 高 气 温 最 低 气 温 平 均 降 水 量 n l n l 年 均蒸 发量 m m 平 均 相 对 湿 度 % 平 均 气 压 mb a 最 大 风 速 m/ s 五道梁 一 5 . 22 3 . 2- 3 7 7 2 9 0 . 91 3 1 6 . 95 7 5 7 8 . 93 1 风火山 一 6 . 52 1 . 0- 3 6 石 3 0 1 . 31 5 1 4 . 15 8 5 6 9 . 83 1 沱沱河 一 02 4 . 7一5 . 2 2 4 8 . 51 6 3 8 . 9 5 35 8 5 . 03 0 青藏高原的地理、 气候、生态环境条件， 如空气稀薄、寒冷、 干燥、紫外线辐射强、水蒸发快、沸点低等对人体和运营设备有 不利影响。其中，对人体影响最大的是空气稀薄所造成的缺氧。 职工生存环境和工作环境相当恶劣， 将影响劳动力的配置和使用。 同样由于高原缺氧和低压，内燃机车的功率要有一定的损失。此 外，多年冻土区的工程地质问题，如融沉、冻涨将给运营和维护 带来较大的困难。 总的来说， “ 高原”和“ 冻土”问题是青藏线的两大难题，其 特殊性和复杂性在世界上独一无二。 “ 高原” 问题主要是指高海拔 引起的气压降低、含氧量降低对人体造成生理、心理的不适及机 械功率的降低; “ 动土” 问 题是指高原土壤中水分的固液转相转化 及冷生构造作用，给常规工程措施和施工带来的困难及对日后运 营管理带来的影响。其具体影响主要有:冻土地段的融沉和冻涨 对线路的安全影响;恶劣的高原气候对青藏线的安全影响:长大 坡道对行车安全的影响:地震对运输组织的安全影响。 北京交通火学硕士学位论文 1 . 2 . 2 青藏铁路的安全问题 铁路运输安全是运输生产系统运行秩序正常、 旅客生命财产平 安无险、货物和运输设备完好无损的综合表现，也是在运输生产 全过程中为达到上述目的而进行的全部生产活动协调运作的结 果。铁路运输生产的根本任务就是把旅客和货物安全及时的运送 到目的地，而铁路运输生产的作用、性质和特点，决定了铁路运 输必须把安全生产摆在各项工作的首要位置。 铁路运输生产过程是一个由司乘人员的行为、 机车车辆设备的 状态、环境条件和运输组织管理组成的复杂系统，其中的任何一 个环节出了问题，都会导致铁路运输行车事故的发生。事故的发 生是任何人都不希望看到的， 但是安全是相对的， 危险是绝对的， 事故的发生是不可避免的。青藏铁路的特殊性使其对乘务人员、 机车车辆及其线路等等的影响存在着更多的未知因素，在这种情 况下，要想绝对避免事故的发生是不可能的，但是随着科学技术 的进步， 我们可以尽最大可能的预先发现、分析导致铁路行车事 故发生的灾害因素，采用科学的安全技术方法，把这些灾害因素 的影响降到最低程度，从而减小事故发生的概率。 事故发生的不可避免性使事故救援成为异常重要的一个环节。 铁路行车事故较一般事故后果更为严重，特别是重大、大事故地 发生，不但会造成行车中断，甚至会造成车毁人亡的严重后果。 事故发生以后，必须进行快速救援，以最大限度的抢救人民的生 命、财产安全。 北京交j 匝大学“i ! 士学位论义 2 青藏线西格段灾害事故分析 青减线西格段指的是从青海省会城市西宁到格尔木之间的一 段线路，西格段于1 9 7 9 年建成，1 9 8 4 年全段投入运营。西格段 位于青海省境内，全长8 1 5 k i n ，目前是我国既有铁路中海拔最高 的一条铁路。西宁海拔为2 2 0 0 m ，格尔木海拔为2 8 3 2 m ，西格段 海拔最高处为关角隧道，海拔3 6 9 0 m ，全段海拔平均在3 0 0 0 m 以 上。西格段干旱少雨，寒冷多风，日温差大，全段最高气温3 4 。9 ，最低气温为- - 3 7 ，2 。c ，年平均气温为2 7 c ，最低月平均气温为 - - 2 1 ，2 ，属严寒地区。是我国运营条件最为艰苦的铁路之一。 西格段属兰州铁路局西宁铁路分局管辖，现为内燃机车牵引，由 于海拔高，坡度大( 1 2 5 ) ，成本高，运量小，目前处于亏损状 卷。 青藏线格拉段建成通车后，其条件比西格段更为艰苦，但是 在某些方面这两段线路有着很大的相似性，研究西格段发生的故 障及其事故，找出其中共性的东西，总结其规律，对于格拉段来 说具有很重要的借鉴意义，有助于其预先采取措施，及早消除隐 患或降低隐患发生的概率，提高格拉段的安全水平，从而使整个 青藏线保持较好的安全状态。 2 。1 西格段行车设备故障统计 兰州铁路局西宁铁路分局安监室根据行车事故概况表的统 计，近年来，西格段行车设备故障主要集中在机车、车辆、道岔、 供电等方面： 1 、机车方面： 1 6 7 起故障，主要反映在机车的四大部分，柴油机部分故障 北京交通大学碗l 学位论文 7 2 起，占机车事故的4 3 1 ；电机电器部分故障5 9 起，占3 5 3 ：辅助传动部分故障3 2 起，占1 9 ，2 ；走行部分故障4 起，占 机车事故总数的2 4 。如图2 1 所示： 图2 1 机车故障分类图示 1 6 7 起机车故障，从发生故障地点来看，发生在站内的有1 1 4 起，占机车事故总数的6 8 3 ，发生在区吲共5 3 起，占总数的 3 1 7 。 2 、车辆方面 4 4 起车辆事故，主要反映在三个方面，车钩分离事故共2 0 起，占总数的4 55 ：配件作用不良共1 6 起，占总数的3 6 4 ； 主管与截断塞门间连接管断裂的是8 起，占车辆故障总数的1 8 2 ，见图2 2 ： 北京交通大学砸上学位论文 圈2 2 车辆事故分类 3 、道岔万面( 含轨道电跨) ： 3 6 起故障主要表现为以下方面：接合部共1 5 起，占总数的 4 17 ：机械部分1 2 起，占3 3 3 ：电器部分9 起，占2 5 a 4 、供电方面： 1 8 起供电故障，主要反映在：外电网电源电压过高或过低， 造成设备不能正常运用的占供电故瞳的7 2 2 ：外电网( 含农用 电) 5 起，占2 7 8 。 5 、其他方面： 1 9 起故障，主要反映在受外界影响，设备被盗等a 6 、小结： 1 9 8 1 2 0 0 1 的2 0 年间，西格段共发生行车设备故障2 8 4 起t 主要反映在机车、车辆、道岔、供电的行车设备方面，其中：机 车1 6 7 起，占总数的5 88 ：车辆4 4 起，占1 5 5 ：道岔3 6 起， 占1 2 7 ；供电18 起，占6 3 ；其他1 9 起，占6 6 。如下图 所示： 北京交通六掌预i 学位论文 图2 - 3 设备故障分类 2 2 西格段行车事故统计分析 从1 9 8 1 年至2 0 0 1 年，2 0 年来，西格段共发生行车事故5 4 5 起，按照事故性质分：重大事故8 起，占总数的1 4 7 ：险性事 故4 6 件，占总数的8 4 4 ：一般事故4 9 1 件，占总数的9 0 1 。 其原因主要有以下几种：机车司机操作失误，行车设备发生故障， 自然灾害。现就西格段发生的一起典型行车事故，分析其发生经 过、原因如下： 事故概况：1 9 9 2 年9 月1 5 日4 时5 8 分，由哈儿盖始发的0 8 4 次列车，现车3 3 辆，总重2 2 4 9 吨，计长3 6 o ，由西宁机务段本 务机d f 4 型2 9 9 号机车，重联机车d f 4 型6 1 3 3 号牵引行至青藏 线岳家村一一巴燕间6 4 1 湿 1 9 9 1 年同期降雨量3 . 8 m m 的 1 5 .7 倍，事故发生前 4小时还降雨，雨量达到 1 0 . 9 m m。分析 认为，由于持续降雨，雨水渗入地下，对泥质的坡、洪积物发生 软化和泥化作用，导致强度降低，渗流潜水压力引起软结构面的 渗透变形，地下水的潜蚀作用使颗粒级配不均匀的坡、洪积物中 的细粒物质随水迁移，产生 “ 掏空”效应，渗透雨水的大孔隙湿 陷性松散软弱的次生黄土中水的潜流溶解黄土中的易溶盐，破坏 黄土结构，带走黄土颗粒，使土体形成串珠暗穴。至巧日凌晨， 在双机牵引的重载列车的动载荷作用下，使受雨水侵蚀而极不稳 定的路基持力层土体发生不均匀的压缩变形，致使轨道几何尺寸 超限， 导致机后第 1 1 位车辆脱轨， 由此导致了本起重大事故的发 生。青藏线的冻土融沉、冻胀将更会引起线路的变形，从而给今 后的运营和维护带来很大的问题，这将是今后青藏线今后最值得 关注的问题。 2 . 3 西格段经验 从上面的行车设备故障统计资料分析可知，机车、车辆故障 北京交通大学硕 _ t : 学位论文 占这类故障的绝大多数， 青藏线需要采用适应其特殊条件的机车、 车辆。 针对青藏线的特殊情况， 在综合评价电力机车、内容机车、 燃气轮机车的基础之上，青藏线决定采用内燃机车，预留电气化 条件。 青藏线平均海拔 4 0 0 0 m以上， 在这种环境中， 机车的功率 折减系数大于 0 . 7 , 需要具有增压设备和供氧设备; 适应高原的旅 客列车， 在具有较高舒适性的基础上， 还应该备有防灾自 救系统， 并且在碰到突发事件的时候能够顺利启用。青藏线的机车、车辆 等设备，从设计、制造到运用、维修的全过程必须始终考虑青藏 铁路的特殊条件，切实保障设备的安全质量。 从上面的行车事故统计资料可以发现， 行车事故的原因多种 多样，但是环境灾害使路基变形，导致轨道失效，是其中的一个 重要因素。根据青藏线全线的工程地质、地貌情况，路基工程类 型有:档土墙工程:风沙路基工程;沼泽、湿地地基处理工程; 崩塌整治工程:冲刷防护工程;坡面防护工程;冰锥、冰丘处理 工程;热融湖塘路基处理工程;热融滑塌路基处理工程;雪灾路 基处理工程及高含冰量冻土路基处理工程。在这些路基中，最为 关键的是多年冻土区的路基危害，它主要表现为暖季的融沉和寒 季的冻胀。目前，国内外己经建成的冻土地区铁路、公路工程都 表明，路基处理不当，会产生大量的病害，比较突出的是融化下 沉、 冻胀隆起等， 严重危及着行车安全。 青藏铁路在建造过程中， 己经根据青藏的实际情况，并结合工程经验，采用新技术，开展 了不同形式的路基新结构研究，这在一定程度上延缓路基的融沉 是可能的，但是完全解决青藏高原多年冻土的技术条件短期内尚 不具备，且随着运营年限的增加，冻土地区线路的病害问题将更 加严重，因而全线限速的地段可能会有很多，这将严重影响列车 北京交通大学硕十学位论文 的运行速度和运行秩序。为了保证行车安全，应设置专门的路基 稳定性监测系统，根据该系统提供地监测数据，制定特殊地行车 组织方法。青藏沿线环境特殊，除了冻土灾害外，还有冰雪冻害 严重、风沙灾害肆虐，因此，青藏线应该配备青藏铁路灾害预警 管理系统，对灾害因素进行预测、分析等等，减少事故的发生， 提高全线的运营管理水平。 北京交通大学硕 卜 学位论文 3 青藏线灾害因素分析 铁路是乘务员、机车和车辆、轨道 ( 包括环境)三要素构成 的动态系统，三者相互协调、协同动作、可靠的运转时，铁路才 能保持安全状态，确保旅客、货物的安全;否则，一旦系统中的 任何一个因素发生意外，三者的匹配失调，铁路的安全性将不复 存在，灾害就会发生。根据西格段的统计资料分析和请铁路运输 领域的相关专家的预测，排除机车乘务员因素的影响，对其它形 成青藏铁路灾害的各原因按照重要程度，排序结果为线路因素、 车辆因素、气候因素、道路管理因素、沿线环境因素。青藏铁路 灾害事故的发生将是乘务员操作失误、车辆失控、道路环境突变 和管理失误这四种因素交互作用的结果， 由于青藏线横穿5 5 0 k m 的无人冻土区，融沉、冻胀规律的末知性将对线路的安全性产生 重大的影啊，从而使的道路环境突变和由此导致的管理失误将会 成为导致青藏铁路灾害的最深层原因。 在青藏铁路的人一 车一 路( 环境) 系统中， 可以 用如下的 抽象关 系式来描述事故的产生: 4 =f ( p , v , r , m)( 公 式3 . 1 ) 式中， a 一一发生铁路事故的行为; p 一一影响铁路安全的乘务员为因素: v 一一影响铁路安全的车辆因素; r 一一影响铁路安全的灾害因素: m一一影响铁路安全的管理因素; 青藏铁路由于高原地势处于特殊的环境之下，导致事故发生 的灾害因素非常多:冻土、雪害、风沙等都可能导致事故发生， 北京交通大学硕士学位论文 行车中断。 3 . 1 冻土灾害 3 . 1 . 1 冻土段分布及其主要组织问题 冻土是一种对温度十分敏感且性质极不稳定的土体，人类的 工程活动将极大的破坏土层中的水热平衡， 且冻土环境十分脆弱， 一旦破坏极难恢复。 青藏铁路格拉段全长1 1 4 2 公里， 其中有0 4 7 公里的线路处于多年冻土区，从在昆仑山北麓、西大滩东段直到 唐古拉山区断续分布，其中北段和南段均存在大片的连续分布， 最主要部分在西大滩到安多北。在大部分冻土区内，生活条件恶 劣，存在大片不适合人类居住的地区，也就是无人区。多年冻土 区内融区的发生、发展和特征，受到诸如气候、地质构造、水文 因素及地表覆盖条件等的制约和影响，其中地质构造又是一个长 时间起作用的背景因素， 且决定多年冻土与融区分布的主要因素。 而多年冻土区不良冻土现象主要包括:冰椎、冻胀石、厚层地下 冰、高含冰量冻土、融冻泥流、热融滑塌、热融潮塘、热融湿地 和冻土沼泽、寒冻石流等。但在冻土区修建铁路遇到的最主要问 题是冻胀问题和多年冻土区融沉问题。虽然线路设计和施工中做 了大量的预防工作，但根据国内外的经验，其引起路基冻害很难 避免，且路基冻害是严寒地区线路上分布很广和常见的病害。它 能促进道碴陷槽的发展，加快道床泥污的速度，并能引起路基产 生其它病害，降低路基的强度，影响路基的稳定性。由于路基变 形和道床受到泥污，使钢轨鱼尾板等轨道构造工作条件恶化，特 别是因为更换冻害垫板，轨枕寿命较正常情况下缩短很多，并给 北京交通大学硕士学位沦文 铁路线路养护维修及铁路行车安全带来许多问题。 线路和设备的维护上，冻土区发生病害的机率很高，但由于 条件限制，不可能将大量的养路机械和维修机械及人员安排在冻 土地区，设备一旦出现故障的快速维修问题如何解决，解决不好 的话，很可能对整个运输指挥秩序产生很不利的影响:日 常的维 护难度也很大，尤其是在恶劣气候条件下。但做好维护工作又是 减少设备故障、保证行车安全最重要的基础性工作，必须加以重 视。而要予以重视，就要多放人，多放设备，这与格拉段尤其是 冻土段减少设备人员安置的原则是相违背的。 除设备问题外，由于冻土区残酷的自 然条件，人员安排存在 着不小的问题。由于冻土带分布面广，距生活基地的距离很长， 工作人员的休息和轮班很难完成。能源的供应、恶劣气候条件下 的生活用品供应都可能发生困难:工作人员工作之余的休息时间 和质量很难保证。很难想象工作人员在长期的艰苦生活工作环境 下，能够精力充沛地投入到运输组织工作上去，而工作人员一旦 发生伤病，问题就更加危险。这也将构成安全生产的重大隐患。 需要决定的的内容有: 冻土无人区地带人员轮换问题:是正常倒班，还是考虑其它 特殊形式; 工作人员的休息地点问题: 是选择原地休息， 还是集中休息: 如集中休息，是到中心站休息，还是再设立若干个后勤保障分中 , , 后在分中心休息; 工作人员的工作时间标准问题:恶劣条件下，该段工作时间 标准是保持与全段一致，还是就冻土段单独设立较低的工作时间 标准。 北京交通大学硕士学位论文 备班人员的安排问题:由于存在着工作人员伤病的可能，必 然安排足量的备班人员， 但高原设备条件， 包括能源( 供电方式) 、 行车设备、线路站房条件都可能不同。如由中心站统一安排备班 人员，技术水平如何保证;而如每站安排备班人员，其数量与减 少人员的初衷违背。 如选择集中休息，来往工作地点和休息地的交通问题:由于 距离较长，旅客列车运行时间又无法保证，选择汽车往返的话， 开行班次是逐站开行，还是仅开一班。逐站开行消耗太大，也不 经济;仅开一班其开行时间较长，不利于工作人员的休息。 3 . 1 . 2 冻土段运输组织问题的解决方案 按己有研究的成果，青藏高原运输组织两条重要的原则就是 “ 快速通过” 和“ 减少定员” ， 在冻土无人区地段尤为如此， 这也 应是冻土无人区段运输组织遵循的主要准则。 3 . 1 . 2 . 1 自 然和设备因素的应对方案 冻土段近五十年来的平均气温变化及最冷月 ( 1月)和最热 月 ( 7 月) 平均气温变化见表4 - 2 、表4 - 3 和表4 - 4 . 表4 - 2 冻土段主要气象站五年平均气温( ) 6 6 一7 07 1 一 7 57 6一 8 0 8 1 一 8 58 6 -9 091 一9 5 9 6 -0 0 风火山 - 6 . 5- 6 . 6- 6 . 0 - 6 . 0一 5 石 沱沱河 - 4 石4. l一 3 . 9 碑刃- 4 . 3- 3 . 8 五道梁 - 6 . 0一 5 ， 2一 5 . 5 一 5 . 8一 5 . 2 5 刀 表 4 - 3 6 6一7 0 1 月冻土段主要气象站五年平均气温( ) 7 1 - 7 5 不6 二r n ! 9 1 一r 5 r 6 - 9 0 9 1 一9 59 6 - 0 0 风火山 - 1 7 . 8 - 1 8 .0 0 - 1 7 . 3 - 1 7 . 6 - 1 7 . 0 8 北京交通大学硕士学位论文 沱沱河 - 1 6 . 5- 1 5 3一 1 6 . 3- 1 6 . 4 4- 1 6 . 6 6- 1 6 . 4 0 五道梁 - 1 7 . 3 0- 1 6 . 2 一 1 6 . 9- 1 7 之8一 1 6 . 3- 1 6 . 8 表4 -0 ， 月冻土段主要气象站五年平均气温 ( ) 6 6 - 7 07 1 -7 57 6-8 08 1 一8 5 8 6 - 9 09 1 一9 59 6 - 0 0 风火山 4 . 24 . 5 5 24 . 75 . 1 沱沱河 7 . 57 . 8 6 . 87 . 27 . 97 . 4 五道梁 5 ， 2 5 . 8礴75 . 1 5 . 85 . 5 可以看出， 近4 0 年来平均气温是逐步升高的， 从时间分布上 则主要体现在冬季增幅较大，夏季增幅不明显。与世界其它地区 平均温度上升幅度相比，其增幅则明显偏低，如东北大兴安领地 区上升了1 .6摄氏度。因此判断:高原冻土发展趋势是，最低温 度上升、最高温度基本不变，且增幅有限。 因此，从冻土地段特点来说，冻涨问题所带来的路基损害与 列车运行关系相对简单，其发展趋势也是基本稳定的，运营中出 现的问题，主要依靠线路养护解决;但相对来说，热融现象可能 会有所发展，且格拉段运营后列车对路基的作用也可能加剧这种 影响;需要认真研究解决。 1 ) 充分掌握冻土带特点和发展情况，按连续多年冻土、岛 状多年冻土和季节冻土、融区等四类，重点的多年冻土区进一步 按中高山稳定区、低丘陵次稳定区、河谷平原不稳定区等三类地 段，分别总结制定出不同的养护办法，并应制定相应规定，要求 工务部门将观察冻土列入工作程序，并规定相应的统计指标，以 便于不断总结归纳，丰富管理经验。 北京交通大学硕士学位论文 ( 2 ) 对于 养护问 题， 可从两方面加以 解决。 一是 对于设备应 缩短大中修时间间隔，尤其对重点部位，如道碴陷槽、钢轨鱼尾 板、冻害垫板、轨枕等加以特别注意，再经过一段时间的摸索和 实践后，在试运行阶段后期要制定出全新的、有别于普通铁路、 具有高原特色的工务规程;二是针对可能增加的养护人员问题， 要大力加强机械化作业的程度，尽量实现以机械代替人员，实行 快速巡道和线路的自 动检测。 ( 3 )除线路检钡 外，车站部分检测和简单修理作业可考虑由 车站车务人员负责。由于列车对数有限，冻土区大部分车站又没 有客货运作业， 车站车务人员和保障人员 ( 不确定) 业务量较小， 完全可以担当部分工务任务， 如道岔的检查、 站内线路的巡查等。 当然， 要打破现有的管理体制，管理上难度是存在的，但青藏铁 路本身就是一个全新的尝试，要以制度创新的观念去对待这个问 题，关键是要加强对有关人员的培训工作。 3 . 1 .2 . 2 冻土地段人员安排应对方案 冻土地段人员安排的关键在于人员数量和技术水平的合理搭 配 。 在人员安排上，由于客货运量时间分布上的不均衡性，列车 数量在不同季节会有较大差别。对于列车数量较少的淡季，所需 通过能力下降，分布于冻土无人区的绝大部分车站都没有客货运 作业， 其设置的目 的主要在于保证必要的通过能力，当这种需求 下降的情况下，完全可以仅保留少量会让站，而封闭其它车站， 这样将可以 减少大量的用工需求， 冬季是生活条件最艰苦的时期， 封闭大部分车站可以有效减低后勤保障的难度。 人员倒班问题上， 如采用正常的班制，则人员的体息问 题难 北京交通大学硕_ l 学位论文 以解决，因此建议结合淡季的封站措施，不采取普通铁路的换班 方式， 旺季仅安排三班工作人员轮流上岗， 每班 1 2 小时， 不再安 排大休时间;淡季封闭部分车站，安排四班工作人员轮流上岗。 远期， 因2 4 小时休息时间内， 所能做的活动并不多， 可以考虑车 站由小组承包的方式进行组织，进一步减少人员 ( 远期措施尚需 斟酌) 。这样做的好处是，尽量调节工作人员的生活和工作间隙， 提高其休e 、 的效果和质量，有效避免工作人员长期坚持在无人区 局面的出现，建议公司予以考虑。 工作人员的休息地点问题，如选择原地休息，则休息质量难 以保证， 故建议休息地点确定为西宁或拉萨。 如选择中心站休息， 一是旅途消耗时间过多，二是冻土段长达 5 0 0 多公里，中心站生 活条件仍旧艰苦，休息 、 效果是否明显还不确定，而再设立若干个 后勤保障分中心则消耗太大，且必然引起一定的重复建设，应不 予考虑口 到中心站的时间， 如仅开1 班班车 ( 公路) ， 则按3 个中 心站平均距离约4 0 0 公里计算，往、返各站时间间隔太长，除大 休外，时间难以接受。故建议休息地点确定为本站，中心站也设 休息地点，职工乘坐旅客列车在中心站和其它车站之间往返。 工作人员的z作时间标准问题，因条件确实恶劣，且工作时 间休息 质量难以保证，较长时间的休息是必要的。建议其工作时 间标准不必机械套用 劳动法和西藏自治区性劳动法规，而单 就冻土无人区制定工作时间 标准， 但不得超过全段劳动时间 标准。 关于备班人员问题，由于各站设备条件多样，如由中心站统 一安排备班人员，操作上存在一定的困难， 尤其是其还可能兼任 一定的工务任务的情况下，技术上更难以实现;但格拉段行车量 本身有限，车站车务人员劳动强度不高，为充分挖掘现有人员潜 北京交通大学硕士学位论文 力，减少人员，建议不设专门的备班人员，如发生人员伤病，短 期主要依靠在站人员主动替班或安排替班。 如长期不能坚持工 作，则只有召回休息人员或培训新人上岗。 以上问题的关键，在于人员技术水平的培养，要求其既要是 通才，对本站各项工作都要能熟悉并操作，还要对站内工、电务 工作和生活设施管理有所了解;同时还要是专才，对本职工作精 通，在劳动时间相对较长情况下，仍要能良好地完成任务;其身 体条件也要有较高要求，尽量避免伤病的发生。鉴于青藏高原独 特的条件，虽然由于技术水平的原因，暂时仍主要依靠外来工作 人员，但建议远期大力加强本地工作人员的培训工作，争取早日 实现工作人员的本地化。好处非常清楚、对自 然条件更加适应， 扎根当地的意志比较坚定， 业务培训的态度良 好， 可塑性也较强。 虽然由于文化基础原因，培训难度可能较大，但是应该坚持不懈 的朝该方向发展 3 . 1 . 3 冻土病害对运输能力的影响 “ 高原与冻土”是青藏线格拉段所处的特殊的、恶劣的外部 环境， 而冻土地段线路的冻涨与融沉， 是格拉段线路的主要病害。 多年冻土地区的线路故障主要表现为暖季融沉和寒季的冻涨， 造 成路基、桥涵的变形与破坏，对线路平顺性和线路允许速度造成 影响;危及列车安全运行，影响列车通过能力。 有关研究资料表明，虽然青藏铁路穿过的多年冻土区近 5 5 0 k m ,实际上真正的冻土地段不到4 0 0 k m ， 而在这4 0 0 k m 中， 属 于较不稳定、不稳定多年冻土地区的不会超过 1 9 0 k m ，其中极不 稳定高温冻土地段则在1 0 0 k m 以内。 一般来说， 在多年冻土区内， 北京交通大学硕士学位论文 海拔相对较低、处于河谷附近的地段夏季温度较高，更容易出 现 冻土的热融冻涨病害，如清水河、秀水河、沱沱河、通天河河谷 地段。 由于季节气候变化，冻土地段线路会出现路基融冻变形病 害，从而造成线路限速地段多，为减少对冻土变形的影响以及保 证行车安全，货物列车需减重及慢速通过限速冻土地段。货物列 车降低牵引定数，会造成行车密度增大，加剧线路能力利用紧张 状况，甚至造成限制运输。相应地段慢行，将延长区间运行图周 期，也可能造成区段内限制区间的转移，降低线路通过能力和输 送能力。 序号 区间 区间距离 ( k m ) 下行上行 上下行 时间 ( m in ) 走行时间 ( mi n ) 平均速 度 ( k m / h ) 走行时 间 ( m