高铁站无站台柱雨棚脱落风险防控

高铁站无站台柱雨棚脱落风险防控程学庆;贾江涛;符倍维;蒋玉国【摘要】高铁站无站台柱雨棚脱落不仅影响高铁系统正常运行，还给旅客人身安全带来威胁，因此，预防无站台柱雨棚脱落事故的发生显得十分重要.本文将鱼刺图法运用于无站台柱雨棚脱落事故原因的分析,在识别出各种风险因素的基础上从完善规范、标准和制度，提高工程设计、建设质量,加强运营期间的维护、管理等三方面提出防范措施以预防无站台柱雨棚脱落事故的发生，提升安全风险管理水平.％Non-platform-columnshelter'sfallingnotonlyaffectsthenormaloperationofthehigh-speedrailsystem,butalsobringsthreatstothepassengersafety.So,itisveryimportanttopreventnon-platform-columnshelter'sfallingaccident.Thispaperappliedfishbonefiguretoanalyzethecausesofnonplatform-columnshelter'sfallingaccident,andproposedsomepreventivemeasures,includingperfectingvariousnorms,standardsandregulations,improvingengineeringdesignandconstructionquality,strengtheningmaintenanceandmanagementduringtheoperationperiodbasedonidentifyingallthekindsofriskfactors,whichwouldpreventnon-platformcolumnshelterfallingaccidentsandimprovethelevelofsafetyriskmanagement.【期刊名称】《交通运输工程与信息学报》【年(卷)，期】2016(014)002【总页数】7页(P42-47,62)【关键词】鱼刺图;无站台柱雨棚;脱落【作者】程学庆;贾江涛;符倍维;蒋玉国【作者单位】西南交通大学，交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学，综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室，成都610031;西南交通大学，交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学，交通运输与物流学院，成都610031;上海铁路局，连云港站，江苏，连云港222000【正文语种】中文【中图分类】U298;X951大体量、大跨度、形式新颖、极具现代感的高铁车站无站台柱雨棚（以下简称为无柱雨棚）因给旅客带来大方、通透、飘逸的视觉美感和舒适、宽敞的体验效果而得到广泛应用，然而，随着无柱雨棚建设规模和使用年限的不断增加，由于前期设计、施工、运营期间维护管理不到位等造成的安全隐患日益凸显，一旦外界影响达到一定程度，极易引发雨棚脱落（包含屋面板、吊顶板、檐口等）事故，直接影响旅客人身及高铁行车安全。2012年3月23日，京沪高铁天津南站，近600m2无柱雨棚屋面彩钢板被大风吹落，大部分悬挂在接触网上，致使接触网上下行跳闸，烧坏该站二道正线接触网承力索，中断高铁上线行车3小时16分。该事故就是固定彩钢板的金属支架数量不足且强度不够，彩钢板相互之间锁边不紧、固定不牢，设计不合理、施工质量不高造成的［1］。目前，国内对无站台柱雨棚的研究仍处在起步发展阶段，研究多集中在结构、设计方面。如李厚均等［2］采用AUTOCAD软件建模，运用MIDAS软件计算分析成都火车东站站台无柱雨棚结构。陈鹏［3］根据影响站台雨棚设计的主要因素，采用设计软件3D3S对两台两线无柱雨棚模型进行计算，对每种雨棚结构应力比、挠度和用钢量进行分析。针对无柱雨棚使用过程中发现的问题和质量隐患，王利民等人［4-7］结合各自实际进行了介绍分析，并给出了一些建议，但未对无柱雨棚脱落风险进行专门的研究。因此，本文采用鱼刺图法对高铁站无台柱雨棚脱落事故进行系统分析。鱼刺图法［8］又称因果分析图法，该方法是把系统中产生事故的原因及造成的结果所构成错综复杂的因果关系，采用简明文字和线条加以全面表示，用于表述事故发生的原因与结果的图形像一条完整的鱼，有骨也有刺，故名鱼刺图。该方法可以使复杂的原因系统化、条块化，而且直观、逻辑性强，因果关系明确，便于把主要原因弄清楚，明确防范措施。通过大量的文献查阅和现场实地考察，笔者发现造成无柱雨棚脱落是由前期设计缺陷、工程建设质量差、产品自身质量差、运营期间维护管理不当以及外界环境影响这五个方面因素共同作用的结果。基于鱼刺图法对无柱雨棚脱落事故进行分析得到的图形如图1所示。2.1设计缺陷设计缺陷主要有缺乏专门的设计规范标准、设计深化力度不够、未做防腐设计、未设计维护上人设施等四个方面。（1） 缺乏专门的设计规范标准。到目前为止还没有专门针对高铁站无柱雨棚的设计规范标准，在设计时多以其结构形式类比其他建筑再增加一定系数确定，难以满足无柱雨棚所处环境和所受影响的实际需求。（2） 设计深化力度不够。设计单位的部分深化设计缺少结构计算书，也没有详细的施工节点详图，还有一些深化设计由施工单位技术人员完成，设计图纸的准确度存在一定风险，这些都直接影响后续施工质量和最终的工程质量，增大了无柱雨棚脱落的风险。（3） 未做防腐设计。由于高铁站无柱雨棚的引进、使用时间并不久，设计人员对雨棚的结构研究不是很深入，进而在设计过程中并未将防腐设计摆在重要位置，对部分固定构件既未做详细的使用说明，也未做防腐设计要求，当构件锈蚀后极易造成面板松动脱落。（4） 未设计维护上人设施。设计人员在设计时没有充分考虑无柱雨棚后期的检查、维护需求而未设置上人设施（巡检马道等）或考虑空间限制而设置不当，增加了无柱雨棚维护难度，增大了无柱雨棚脱落的风险。2.2工程建设质量差工程建设质量差主要原因有未严格按照设计方案施工、监理工作不到位、竣工验收不到位、业主提前介入开展不到位等四个方面。（1） 未严格按设计方案施工。部分施工人员责任心不强，不能严格按照设计要求施工，施工精度达不到要求；施工单位为了赶工期和追求经济效益而简化程序、偷工减料，致使部分地方缺少应有的固定扣件，或固定强度不足，这是导致无柱雨棚（屋面板、吊顶板）松动脱落的一个很重要原因。（2） 监理工作不到位。工程监理单位资质不合格，专业配备不齐，在审查审批环节对进场材料、深化设计和施工方案审核不严。监理人员现场管理失控，对关键部位、关键工序监控不严，检验工作流于形式；对于发现问题的整改监控不严，动态跟踪不到位，影响工程质量。（3） 竣工验收不到位。由于高铁站无柱雨棚多采用新材料、新工艺，人员培训滞后，验收时缺竣工图纸和施工设计交底材料造成验收工作缺乏依据，验收人员只能凭以往经验和常规知识实施验收，使验收质量打了折扣，增大了无柱雨棚脱落的风险。（4）提前介入开展不到位。通过业主提前介入本可以对关键工序、隐蔽工程实施全程的监督把关，实现建设和运营的无缝对接，从源头上防止工程遗留问题。但现实中由于提前介入组织机构、人员不足，工作开展中监督把关不严格，致使提前介入工作开展效果不好，未能起到应有的作用。2.3产品质量差建设中所选用的材料、部件等产品的质量对整个无柱雨棚结构的质量有直接的影响，所选屋面板、吊顶板、固定扣件等产品自身的可靠性低、安全性差、可维修性低、耐久性差、强度不够都会使无柱雨棚的整体质量打极大的折扣，在一定外界环境的影响下，极易造成脱落事故。与此同时，为配合追求整体结构造型的美观，而没有充分考虑选材的实用性，所选材料容易锈蚀、老化，也增大了无柱雨棚脱落的风险。2.4维护管理不当维护管理不当主要原因有维护管理制度不完善、天窗点不满足维护要求、专业维护设备配置不足、缺少专业维修管理人员等四个方面。（1） 维护管理制度不完善。目前，设计和施工单位较少能够提供维修养护技术资料，维修周期需要经过积累才能确定，相应的检查、维护技术性规范还不完善，无法为日常维护管理工作提供指导性意见，而现有的维护管理标准以及房建段经过实践摸索制定的一些维修管理办法，与现场操作实际需求仍存在较大差距，检查缺失、维修不及时现象时有发生，影响无柱雨棚的使用安全。（2） 天窗点不满足维护要求。目前，高铁站无柱雨棚的维修作业纳入营业线维修项目，均利用维修天窗实施。然而，夜间施工，照明、视线等都较弱，作业效率低，有效作业时间短，尤其是开行动卧后，现有天窗时间内常常无法完成吊顶板的抢修作业。同时，营业线施工纳入天窗管理的相关规定也限制了工程遗留问题的整改，给无柱雨棚的维护和加固补强带来许多问题。以郑州东站某广场无柱雨棚下方加装检修马道的工程为例，据施工单位测算，若仅在天窗点内进行，工期将需要数年方能完成，严重影响了对无柱雨棚的维护和检修。（3） 专业维护设备配备不足。由于无柱雨棚顶通常都距地面十几米以上，维修作业区域较高且无检修马道。在没有配备专业悬臂式或垂直式液压升降平台以及外租大型登高设备无法进入高铁站房内进行作业的情况下，通常的登高设施或无法满足要求，或使用周期较长，对高铁行车影响很大，而切割机、屋面锁边机等专业维修工具设备配置不足或根本没有配置都造成日常维护工作无法正常进行。无柱雨棚带病工作现象时有发生，极大地增加了无柱雨棚的脱落风险。（4）缺少专业维护管理人员。无柱雨棚的维护管理属于房建段（非一线运输站段），每年退休人员远大于新进人员，班组一线普遍缺员，而需要维护管理的无柱雨棚等设备随着铁路的发展不断增多，工作任务量极大，另外卜高空作业需要具备专业资质，多数职工年龄大，缺乏经验，系统性培训又跟不上，专业维护管理人才匮乏，极大的影响了日常维护和抢修作业，增大了无柱雨棚脱落的风险。2.5夕卜界环境影响外界环境的影响可以分为自然灾害和高铁行车通过影响等两个方面。（1）自然灾害。无柱雨棚多处于室外，受恶劣天气影响较大，近年来随着全球气候的异常变化，强风、暴雪、高温等极端气候频频出现，一旦超过所能承受的载荷，无柱雨棚便有脱落的危险。除天气外，地震的晃动超过一定程度也会破坏无柱雨棚的结构，造成脱落。现以强风作用为例说明夕卜界环境对无柱雨棚的影响。无柱雨棚造型各异，结构跨度大，周边未封闭，其上下表面均存在着风的分离、再附、旋涡、回流等多种复杂三维流动现象，风载荷分布复杂、差异大。雨棚的边缘部分（其中主要包括雨棚悬挑端部）压力随风向的变化最为剧烈，且表面平均风压值的最大点通常都出现在该区域［9］。在强风情况下，风载荷超过该区域的承受范围，边缘部分就会先被掀起，进而影响到整个雨棚结构，造成脱落。（2）高铁行车通过影响。高速动车组通过时形成的高速气流会在列车和雨棚之间产生空气活塞效应引起雨棚附加风载荷［10］和高压震动，而截止目前无柱雨棚脱落事故多集中发生在时速300km/h的线路上，且基本为通过站的现状与之有多大关联，仍需进一步的观察、试验分析和研究。本文系统的提出防范措施，首先从完善各项规范、标准和制度入手，为无柱雨棚生命周期管理（从需求设计开始，到淘汰报废的全部生命历程）提供依据和支持；然后在设计、施工、监理、验收等阶段采取措施以提高工程质量；最后从天窗设置、人员、设备等方面采取措施来加强运营期间的维护、管理，确保无柱雨棚使用安全，避免脱落发生。3.1完善规范、标准和制度（1） 完善各阶段所需规范、标准。无柱雨棚大多位于正线、接触网上方，其牢固程度关系着旅客人身和高铁行车安全，因此很有必要对其技术标准进行明确，应与各相关单位以及高校等研究机构合作，针对高铁站无柱雨棚的设计、施工、验收、维护管理尽快制订相应的专门规范，明确相应技术值标准，规范管理行为，为各个阶段的开展提供依据和支撑。（2） 完善工程质量保证和运营维护管理制度。在设计、施工、监理、验收阶段继续强化责任制的基础上，建立完善工程质量保证制度，设计、施工、监理单位以及材料供应商都应提供完善的工程资料和维护手册，并签订相应的质量保证书，交付一定的质量保证金，对影响高铁站人身及高铁行车安全，造成事故的应追究责任，扣除保证金，向所在行业通报。在运营阶段，房建段应根据设计、施工单位提供的资料和指导意见制定系统、详细的检修方案和维护管理制度，保证维护检修和加固补强工作的进行。通过上述制度从宏观上确保无柱雨棚的建设和使用安全。3.2提高工程设计、建设质量（1）在设计工作开始之前，设计单位应加强与运营单位（路局）的沟通交流，做足做全调研，多听取意见和问题的汇总，充分考虑车站规模、站型布置、周围环境等诸多因素，结合风洞试验，合理选定无柱雨棚的材料和结构，科学制定设计方案。对于高速运行的正线上方的跨越设计，应慎之又慎。（2） 设计时要系统考虑无柱雨棚全生命周期需求，完善计算结构书和施工节点详图等深化设计，确保每个连接处都有设计方案且图纸参数标示清楚。增加上人维修设施，防坠落安全设施等以方便房建段的日常检修作业。从源头上提高无柱雨棚的设计质量，减小后续施工、运营维护的难度，降低维护费用。（3） 为应对外界环境的影响，首先应提高抗风能力，比如增设防风夹具，在雨棚的边缘布置屋面支撑，加强屋面的整体性。其次应将防腐设计摆在重要位置，对选材做防腐处理，或直接选取不锈钢材料、镀锌材料。最后还可将雨棚悬挑端上方拉索改为拉压杆，以抵消部分向上或向下的载荷作用，增强抵御外卜界环境影响的能力。（4） 加强施工、验收管理。严格要求施工单位按照施工图纸、标准工序正确施工，确保施工精度，提高各构件间的连接有效性和可靠性，保证屋面板和吊顶板等的固定强度和效果。增强监理单位责任意识，认真制定监理细则，严格监理控制程序和进场材料的检查。加强施工验收人员的培训教育，继续推进、巩固运营单位提前介入工作的开展，完善机构，增加人员，协调沟通，提升监督把关效果。3.3加强运营的维护和管理（1） 灵活的天窗设置。针对目前无柱雨棚维修天窗点，均在夜间，照明、视线条件不好，人员注意力难集中，有效作业时间短，作业效率低下的情况，应在路局的主持下，结合各高铁站运营实际，综合协调其他专业，合理设置天窗点，增加维修时间，并上报路局记录备案，同时应积极探讨增开高铁白天天窗的可行性。（2） 加大设备投入和人才引进。为确保检修质量，应积极引进适合日常检修的专用登高作业设备，配置完备专业维修工具，解决高空维修作业困难和维修工具不足问题。为缓解人员压力，要积极引进具有专业技能的大学生，充实维修人员队伍，同时，应注重对作业人员的教育和实作培训，加强技术人员储备，从根本上缓解并解决设备、人员不足掣肘无柱雨棚维修效率的问题。考虑委外服务。在现有状况下，维护管理人员和设备的配备完善不可能一蹴而就，需要一个过程。因此，在这个过程中可以考虑将无柱雨棚的养护维修工作外包给具备条件且符合要求的专业公司，房建段负