中国高铁时代系列报道——飞奔中的安全

中国高铁时代系列报道——

飞奔中的安全

    □ 本报记者 徐建华/文

   列车开动15分钟后，涂先生像以往乘坐火车时一样，前往两节车厢连接处专门设置的吸烟处抽烟。

    不过这次清明假期，他第一次乘坐武广高铁，却未能找到这个吸烟处。

   询问列车乘务员后涂先生才知道，武广高铁是全程禁烟的。“本高速列车全封闭运行，全列禁烟，车内设置烟雾报警器，一旦旅客偷偷抽烟，触动报警器，会导致列车紧急制动。”乘务员告诉他。

   当高铁列车以时速350公里的速度在铁路上开始飞奔时，有关高铁的安全问题就成为了首要的问题，因为火车在如此高的速度下飞驰，一旦出现事故就是灾难性的。

   “我国高速铁路的安全性是完全有保障的。”面对外界的质疑和公众的担忧，铁道部总工程师何华武铿锵有力地回答道：“一是高速铁路的技术和设备先进可靠，完全符合国际公认的安全标准，并经过了充分联调联试和试运行；二是系统设计严格遵循故障导向安全的理念，当设备发生故障时，系统自动采取降速慢行、关闭信号、停车等故障导向安全的措施。大部分降速和停车都是系统导向安全造成的；三是建立了一整套完善的运营管理、安全管理、设备维护和应急措施等管理制度体系和运行机制；四是建立了一支经过不同层次技术培训、适应高铁岗位要求的运营管理及维护队伍；五是装备了功能全面、精确可靠的防灾报警监控和视频监视系统，能对异物侵线、大风、地震、雨雪等自然灾害及治安综合情况进行实时监测监控，通过列控系统和调度指挥及时进行防范。”

    先进控制系统助司机“看”得更远

   武广客运专线董事长王志坚表示，高铁建设，核心就是安全。安全和速度并不矛盾，它是以一整套高科技体系、质量和管理作保障的。

   列车运行控制系统，高铁列车行车指挥和控制的关键技术之一，是列车安全运营的中枢。目前世界上只有少数几个国家掌握这项技术。

   铁道部运输局综合部主任李军指出，铁路系统对“高速铁路”的定义已基本达成共识，高速铁路要符合三个标准：一是新建的客运专用铁路；二是时速在250公里以上的动车组列车；三是高速铁路最核心的技术是列车的运行控制系统，这种运行控制系统和普通速度的铁路是完全不同的，是一个计算机化的控制系统，普通铁路是以人控制为主、机器为辅，高速铁路是机器控制优先，人控为辅。所以说，运行控制系统的设计对于高铁是最核心、最关键的。

   “关于高速动车组行驶中的安全，这一点是不仅是旅客最关注的，同时也是我们动车组制造企业最关注的问题。动车组的行车安全是靠整个高铁的各个系统来保证的，其中最为重要的列车运行控制系统，就是采用了我国自主研发的CTCS-3列车运行控制系统。”中国北车股份有限公司董事长崔殿国说：“适合中国国情的CTCS-3世界先进列控系统，能对列车运行速度进行监督与控制，自动调整各列车间的追踪间隔，能满足时速350公里以上，动车间隔3分钟以内的列车运行指挥和控制要求，实现了运营的高速度、高密度、高正点率和高可靠性，并能实现本线时速350公里高速列车与跨线时速250公里列车共线运行。”

   据武广客运专线项目总设计师许克亮介绍，为武广高铁开发的列车控制系统，代表了世界先进水平。实行双保险监控，全线每隔一段距离就有一座数据接收塔，像移动通讯一样，监测全线有无人、牲口等进入，这是无线监控。轨道上还设有有线监控。铁轨上几毫米的变形和下沉，都看得十分清楚。一旦前方有不速之客侵入铁路，监控系统会立刻指令列车自动停车。

   崔殿国指出，动车组装上新的列控系统，司机“看”得更远。由于信息收集能力的提高，驾驶室的显示屏上，能看到前方32公里的路况信息，而原来只有8公里。武广客专从350公里的时速平稳停车，一般需要11公里的距离。32公里的“视距”，可以让司机可以对紧急情况从容地作出反应。同时，全自动电子控制驾驶系统可以使列车在风、雪、雨、雾、雷等各种气候条件下安全运行。

   在轨道交通自动化控制中，为了高可靠性和一旦发生故障时的应急处理之需，通常会采用具有冗余的系统架构的计算机控制系统。所谓冗余，即是重复配置系统的一些部件，当某一部件发生故障或损坏的时候，冗余配置的部件便会自动介入并承担故障部件的工作，即是一个“备份”的意义，以减少系统的故障时间。

   这项需求道理简单，但实现起来却有相当难度。我国高铁就采用了有自主发明专利的“计算机冗余系统”。该系统，包括两个中央处理板，至少一个外设板，每个中央处理板上安装有两个CPU（中央处理器），每个外设板上安装有两个CPU，这些CPU均连接有各自的总线收发器，通过各自的总线收发器再一一连接，构成通信线路，从而达到冗余。当一个中央处理板出现故障时，外设板依然可以继续进行数据交互并实现其自身功能。

   “在牵引系统和网络控制系统我们采取了冗余设计，从而使整车具有较高的电气稳定性与可靠性。”崔殿国说。

    减速玻璃让景物移动“变慢”

   临上车之前，涂先生的很多朋友都建议他买点晕车药。“听说高铁的时速比飞机还快，我又有坐汽车晕车的毛病，所以朋友们才会有这样的建议。”涂先生说。

   虽然不能抽烟，但涂先生的香烟却没“闲着”——它被直立在面前的折叠桌上，虽然列车在不断加速，香烟仍然一动不动。

   尽管坐在窗边，涂先生也没有明显找到“飞”和“晕”的感觉。后来才找到原因：车窗玻璃全部是减速玻璃。“我们的动车组车头上安装的减速玻璃，利用光线折射原理给乘客制造了视觉上的误差，让景物移动‘变慢’，高速行驶旅客也不会有明显头晕的感觉。”崔殿国说：“我们知道，飞机如果被鸟撞上会很危险，减速玻璃实际上还是防弹玻璃，不要说鸟撞上没事，就是石头砸在上面都不怕，最多也就出现些裂纹，绝对不会碎。”

   更让涂先生感到欣慰的是，即使发生火灾，高铁也是相对比较安全的。原来高铁动车组还综合考虑了大量非金属材料制造的内装结构的防火安全性、电气系统的防火安全性，采用难燃、阻燃材料和稳定的电气系统，使列车具有优异的防火安全性。在发生意外火灾的情况下，车厢防火系统自动启动，并且保证在15分钟内火势不会蔓延到相邻车厢，同时保证列车在发生火灾的10分钟内仍可以每小时80公里以上的速度驶离难以实施救援的桥、隧区段，最大限度地保障旅客的生命财产安全。

   其实类似这样的安全设计，在高铁里几乎无处不在。崔殿国告诉记者，为了确保动车组的安全，在设计方面，作为列车的“腿”，转向架的安全性能非常重要，北车研制的CRH3高速转向架，试验室试验时速高达520公里，只跑350公里每小时，可以说是游刃有余。另外，当动车高速通过隧道的时候，产生活塞效应，压力会发生急剧的变化，列车进隧道的时候整车要承受150吨的压力，出来的时候要承受150吨的张力。这比飞机在高空飞行的时候压力变化大得多，但动车组采用的高强度铝合金车体非常结实。

    “黑匣子”自动纠正人为误操作

   铁道部副总工程师兼运输局局长张曙光介绍说，动车组过隧道时，车外压力达到6000帕，而车内最高只能有200帕，才能在人体可接受范围。很多国外同行因为不能解决这一技术难题，因此过隧道时只能减速。当列车连续过隧道时，列车两侧的压力差达到3000帕，处理不好列车会横向移动、打晃，而现在中国已经解决了这些技术难题。

   更神奇的是，高铁动车组可以在紧急情况下实现自动驾驶。这类列车也有类似飞机的“黑匣子”，它收集了大量精确的信息，凭借这些数据，设计出速度曲线，列车按设计好的速度自动驾驶时，即使有人为误操作，列车会自动跳闸，“即使自动驾驶停靠车站，误差也只有5厘米”。

   同时，列车还会像人一样提醒司机。当司机睡着了或者出现意外，没有按时踩呼唤踏板，列车会自动提醒，第一次列车会通过光、声发出提醒；如司机没反应，第二次列车会发出警告；第三次列车会自动降速，甚至停车。

   如今，武广高铁线上的动车组已累计高速奔驰300万公里，故障率仅为十万分之四。这是一个国际一流的数据。正是依靠中国人自己搭建起来的“车、路、信号”这个庞大的高铁体系技术平台，我国高铁安全地飞奔在祖国的神州大地上。《中国质量报》