德国、法国、日本高速铁路防灾安全监控系统简介

德国高速铁路防灾安全监控系统简介德国高速铁路防灾安全监控系统简介 德国高速铁路属客 货混运型 且隧道约占线路长度的 1 3 因此 隧道 内的行车安全成为德国高速铁路安全保障的重点 德铁制定了非常严格有效的 防范措施 例如 禁止无加固和防护措施的货物列车或装有危险货物的列车驶 入隧道 尽可能减少客 贷列车在隧道内交会 并要求限速运行 专门制造了 两列隧道救援列车 随车带有医疗卫生救助设备 并同地方政府共同组织消防 救援队 当出现意外事故时 能及时进行抢救 此外 在高速新线上也采用了新型防灾报警系统 MAS90 除可监督线路装 备的运用状况外 还可识别和及时报告环境对行车安全的影响 以及移动设备 发生破损的情况 该警报系统在全线南 北 中段设有中央控制单元 SZE 相互连通 每个 SZE 又连接若干设在沿线总站信号楼内的各种报警和记录单元 MRE 并与之进行信息和命令交换 MRE 接受安装在沿线的探测报警仪器采 集的信息 这些探测报警仪器主要有 HOA903 型热轴探测器 LSMA 隧道气流 报警器 在长度大于 1 5 km 的隧道内安装 WMA 风测量仪 在所有桥梁上安装 BMA 火灾报警仪 沿线设置防护开关 隧道口坍方报警信号装置 EMA 隧道 两端及隧道内每 1 000 m 早期 600 m 设置应急电话 NR 仅需扳动手柄就可 打开电话箱 紧急呼叫的信息具有绝对优先权 德国的计算机辅助列车监控 或称行车调度 LZB 系统 可起到安全调度功能 图为德国新建高速铁路防灾报警系统配置示意图 图 德国新建高速铁路防灾报警系统配置图 探测设备 HOA 热轴探测设备 WMA 风力测量报警设备 LSMA 气流报警设 备 BMA 火灾报警设备 EMA 塌方报警设备 Whz 道岔加热设备 处理设备 ZSE 集中控制单元 MRE 报警显示和记录装置 BFA BFB BFC 车站 A B C 法国高速铁路防灾安全监控系统简介法国高速铁路防灾安全监控系统简介 法国高速铁路创造了当前世界上轮轨系交通的最高试验速度 515 3 km h 运营最高速度达到 300 320 km h 虽然发生过行车事故 但未造成旅客伤亡 这应归功于其无所不包的安全保障技术 法国高速铁路采用了以机车信号为主的列车自动控制系统 在型号为 TV M430 的列车自动控制系统 ATC 中 除完成列车速度自动控制外 增加了设备 状态和自然环境检测 报警子系统 进一步强化了列车安全运行的保障功能 包括列车自动检测 轮轴不转或防滑系统双重故障 万向节的失衡和断裂 转 向架的稳定性能检测 接触网电压检测 热轴检测 降雨监测 降雪监测 大风监测 立交桥下落物监测 7 个子系统装置 法国高速铁路沿线设有防护开 关和应急电话 法铁还和国家地震局在地中海线设置了地震监测系统 图 新干线安全设备控制关系示意图 英法海底隧道的安全工程 是作为一个特殊问题考虑的 隧道总长 50 5 km 海下部分长 38 km 从设计到建成投入运营的各个阶段中 突出考虑了 隧道火警及紧急安全救援系统 首先确定了可能出现的主要危险项目 地震 洪水 涌水 停电 运送危险物品 火车相撞 列车脱轨 火灾 恐怖活动及 综合危险等 为防止以上灾害的发生 从设计 防灾装备 材料选择 供电 通风系统 通讯 调度指挥诸方面作了仔细的安排 如在 50 km 的隧道内 安 装了 31 个火情检测设备对隧道内的空气质量连续进行分析 一旦发生火情可 起动自动灭火系统 并与车上互通信息 确保发生紧急情况下的旅客安全 此 外还备有火灾发生后旅客可在 2 3 min 内安全撤离措施 着火车厢采取灭火 与火源隔离 将车辆撤离火场等措施 海峡隧道高速铁路是一条客货混运线路 为此增添了新的设施 如运送汽 车采用特种穿梭列车运送车辆和乘务人员 列车采用特殊防火材料制造 即使 在高温下也无 癣和不放或少放有毒气体 通道内设置正常通风和事故 火灾 紧 急通风两套系统 并具有适应隧道内风流向和风压瞬变的调节特性 这些措施 都是建立在过去事故的经验及其分析研究基础上的 在海峡隧道工程的每一个 设计和施工阶段 都要进行安全方面的评估 所以当 1996 年隧道穿梭列车上 的汽车发生严重火灾时 无人员伤亡并很快控制了局势 但是这次重大事件也 暴露了很多应变中的问题 日本高速铁路防灾安全监控系统简介日本高速铁路防灾安全监控系统简介 文章来源 车务在线 更新时间 2007 2 14 11 17 12 日本是一个灾害多发国家 台风 暴雨 大雪 地震等自然灾害频繁 新干线自 1964 年 10 月 开业至今 保持着无一乘客伤亡的优异成绩 每天运行列车 750 列 运送旅客 75 万人次以上 列车晚 点平均小于 1min 首先应归功于日臻完善的防灾安全保障体系 一 沿线灾害监测及管制措施 1 地震监测及运行管制 日本是一个多地震国家 除在沿线 大部分在变电所 设置加速度报警检测仪及显示用地震仪外 东北 上越 长野新干线还沿海岸线设置地震监测系统 以便提前检测到 40 Gal 以上的地震波 东海 道和山阳新干线由于距东海及关东地震区很近 则采用了更为先进的 地震 P 波早期监测警报系统 Ur EDAS 利用沿线地震报警仪 设定 40 Gal 和 M 震级 距震中心距 图 对运行管制区域进行判 断和管制 图 1 为日本地震信息系统示意图 图 2 图 3 为发生地震时的列车运行管制范围和过程 表 1 表 3 为发生地震时的列车运行管制规则 图 1 日本地震信息系统示意图 图 2 甲 乙 丙 丁所代表的范围 图 3 日本地震发生时的处理过程框图 2 风速监测和运行管制 在易发生强风及突然大风的高架桥 河川等地安装风向风速仪 其信息在中央调度 所的显示盘上或 CRT 上显示 Cathod Ray Tube 是调度员和信息处理系统的电脑互相交换 情报的人 机装置 日本对列车运行进行管制的风速值 全部为瞬时风速值 管制标准 各地区不尽相同 在设置了挡风墙的地段 对强风进行运行管制的标准可适当放宽 表 1 地震发生时列车运行规则 东海道新干线 行 车 规 则 地震强度 停 车限 速 运 行 甲在规定的区间停车 在规定的区间限速 70 km h 以下 特例 30 km h 以 下 乙在规定的区间停车 在规定的区间限速 70 km h 以下 特例 30 km h 以 下 丙 在规定的区间限速 70 km h 以下 特例 30 km h 以 下 丁 注 1 地震强度 是 UrEDAS 早期监测系统判定的地震烈度 2 特例 是指下列情况之一 连续雨量达 120 mm 以上降雨时发生地震 气温上升 轨温达 50 以上时发生地震 日落以后 包括浓雾 时发生地震 地震强度丙时除外 3 甲 乙 丙 丁系根据震级 震中距关系曲线划分的为恢复行车而采取相应措施 的 4 档规定 甲 停车后对全线巡检 乙 停车后对部分区间巡检 丙 停车后 从 70 km h 逐 步提速 J 无停车后规定 表 2 发生地震时列车运行规则及其他 山阳新干线 运行规则紧 急 巡检提 速感震器 最 大值 Gal 判定 震度停车限 速 地面 巡检 添乘巡检 30 km h 70 km h 70 km h 3 以下 感震器监管范围内 70 km h 以下 但判定震度未明确 前 30 kin h 以下 特例 30 kin h 以下 无 特例时 同 限速 区 间 设备电 气 设备 40 80 4 以上 感震器监管范围内 30 km h 以下 但有设备及电气人 员添乘 70 km h 以下 特 例 30 kin h 以下 特例时同 限速 区间 设备电 气 设备电 气 设备 3 以下 同上 同上 设备电 气 设备电 气 设备 4 感震器 监管范 围内 感震器监管范围内 有设 备 电气人员添乘 70 km h 以下 特例 30 km h 以下 停车 区 间的 特 定地 点 同上 设备电 气 设备电 气 设备 40 120 5 以上同上同上 停车 区间 同上 设备电 气 设备电 气 设备 120 同上同上同上同上 设备电 气 设备电 气 设备 注 其他 是指工程施工或灾害注意地点 根据养路工长或电力区长的报告确定限 速值 设备电气 指提速时有设备及电气人员添乘 特例 是指下列情况之一 连续雨量达 120 mm 以上降雨时发生地震 日落以后 包括浓雾 发生地震 但 行的情况除外 气温上升 轨温达 50cI 以上时发生地震 此表摘自 日本新干线安全对策概要 1999 年 12 月日文版 防止强风灾害 是铁道行业的重要课题 与强风相关的问题及其相互关系见图 4 人 们关心的是强风可能造成列车的脱轨倾覆 在弯道行驶的车辆主要受到重力 横向振动 力 离心力和风压力的影响 它们的合力若落在左右车轮与钢轨接触点之内则不会倾覆 合力若正好通过接触点 此时称之为临界倾覆状态 记为危险率 D 1 O 见图 5 挡风 墙 fl 算时考虑安全系数 则取 D 0 8 表 3 发生地震时列车停车后的运行规则 东北 上越 长野新干线 行 车规则紧急巡检 Gal 值 沿线 停 车限 速 徒步巡 检 添乘巡检 80 Gal 以下根据调度员的命令恢复运行无无 80Gal 以上 120 Gal 以下 超过 80 Gal 的感震器点两端 12 km 范围内 开始供电后 30 km h 以下 有设备 电力人 员添乘 70 kin h 以下 但下列情况 30 km h 以下 有碴轨道区间钢轨温度 55 以上时 发生地震 日落 包括浓雾 大雪 后发生 地震时特别规定的区间 实行地面巡检的除外 无 对限速区 间进行添 乘巡检 120 Gal 以上 超过 120 Gal 时 在感震 器动作点与 相邻感震器 间 超过 120 伽的感震器与相邻感震器间 地面 巡检完后 70 km h 以下 但下列情况 30 km h 以下 有碴轨道轨温 55 以上时发生地震 对停车 区间进 行徒步 巡检 对限速区 间进行添 乘巡检 图 4 关于强风对策研究项目关联框图 图 5 列车受力示意图 日本东北新干线长 553 k 孟 设置了 47 段大风限速区间 上越新干线长 334 km 设置 了 21 段大风限速区间 在这些限制区内设置了风速计 根据风速等级逐级限制车速 警 报标准如表 4 所示 近年来 由于增设挡风墙 不断改善车辆断面而逐渐降低了对列车 限速的要求 表 4 强风时列车运行管制规则 东北 上越 长野新干线 风速 m s 1一般 区 间设置一定标准的挡风墙区间 20 风速 25列车限速 160 km h 以下不限速 25 风速 30 列车限速 70 km h 以下 也可视具体情况 停运 列车限速 160 km h 以下 30 风速64 12 748停止运行 60 8 82670 km h 慢行 58 8 826温度观测 53 8 826温度观测 484564 12 748停止运行 60 10 78770 km h 慢行 58 10 787温度观测 53 10 787温度观测 4845 10 787B 区间特别巡检 注 特别巡检是指在轨温达到该规定时 由工区派人到认为有危险的地点 如路肩 狭窄处 由于路基下沉如厚道床所致 路桥过渡段等 进入第一道防护栅 在邻近线路 防护栅外巡检 用目测线路方向 水平等 A B 区间是指有轨缝线路地段纵向稳定系数不同的地点 6 降雪对策 驾驶规则和运行限制 暴风雪形成的雪堆 过高时影响行车安全 日本在风口地段设置防雪栅或防护林 防止在线路和设施上形成雪堆 同时在适当地点应设置防雪崩桩或檐棚 阻止斜坡发生 雪崩 列车底架粘附积雪 将造成车下设备损坏 或当积雪融化下落时 威胁线路两侧地 面设备和引起道碴飞溅 这些亦应采取相应措施 雪还会影响道岔正常工作 雪害监测设备包括 降雪计 积雪深度计 自动控制部分及除雪 融雪 设备等 7 限界障碍监测 主要指因塌方 落石 与公路或既有线交叉 平行地段 可能造成高速线路被侵限 事故的监测 日本主要采用栅网 柱式压力感应电缆或光缆式传感器进行监测 二 特殊地段防灾措施 1 长大隧道的防灾设备 为了预防长大隧道内的列车火灾等事故 装备以下设备 联络设备 消防设备 照 明设备 距离出口显示 接触网特殊供电设备 列车防护开关等 对于海底长大隧道 还装备有火警检测 换气排烟 预防地震等防灾监测系统和涌水监测 隧道壁纵 横向 应变监测等设备 2 长大桥梁的防灾措施 对河川水位监测 需设置水位计 雨量计 在与公路和既有线平行 立体交叉处 安装必要的限界障碍检测和桥墩防护工程 3 大型车站的防灾 大型客运站内设防灾中心 其职责是将站内防火 防烟设备信息集中处理控制 在 非常事态发生时 对旅客进行有效地疏导 主要设备包括 各种感烟 感热 火 探测器 通风 排烟 防火 防烟门监控 通道 出口及滚梯监控 防灾监控台 非常通讯及广 播 CRT 及图像显示器 车站站台旅客安全与信息设备主要包括 车站广播设备 ITV 设备 以及站台防护栏 列车防护开关和旅客问询 导向系统 HC 三 列车的防火对策与车上监测装置 1 车内防火措施包括 1 严格采用不燃和阻燃材料 表 6 7 10 列出日本高速车辆防火设计要求 2 提高客车结构的抗火性 确保火灾初期结构不变形 给疏散旅客提供时间保证 3 从车辆结构设计上隔断火源 设挡火墙 板 防止或减缓火焰蔓延 门窗设计要有 利疏散旅客 4 每节车厢设有火警报警开关 灭火设施 并设有与司机联络的电话 2 车上监测装置 车上监测装置指集中管理列车运行及监测车上主要设备 重要零部件工作状态的自 诊断系统 为车上乘务人员及综合调度中心提供信息 动车上设有故障信息集中及发送 装置 显示故障种类和位置 向上一级安全监控系统发送故障信息 并为维修段提供状 态数据 该系统本身具有极高的可靠性 监控内容主要有 1 轴温监测 2 车门控制系统 3 防滑装置 4 供电系统 包括接触网诊断 5 空调系统 6 制动系统 7 火灾监测 8 走行部分监测 四 安全管理措施 1 法律措施 日本新干线正式开通运营之前 日本政府及运输省即以法律形式 针对破坏铁路设 备及影响行车安全的行为分别颁布了新干线特例法和实施细则 2 防护措施 沿线设