“把飛機(jī)翅膀拿掉,就是我們的高鐵”,這不僅僅說出來高鐵的快,也敲響一記“一旦失控,就會(huì)車毀人亡”的警鐘。史上最快的高鐵—中國武廣高鐵在像疾風(fēng)一樣飛過時(shí),究竟是怎樣保障運(yùn)行安全的呢? 2009 年12月18日,格蕾絲踏進(jìn)巴黎開往英國倫敦的“歐洲之星”高速列車。歐洲各地正驟降暴雪,她可不想搭乘飛機(jī)或者輪船穿越英吉利海峽。而高速列車則夠快、夠穩(wěn)、也夠安全。
還有30分鐘就要到倫敦了,格蕾絲給家人報(bào)平安的短信才發(fā)出,列車卻停下了,停在了洶涌的海底下。又過了30分鐘,列車電源崩潰,格蕾絲被困在這個(gè)離英國肯特郡?？怂雇?萬多米的隧道中。此時(shí),共有4列“歐洲之星”被困在英吉利海峽的隧道里。這一幕,在隨后的12月19日和1月7日兩度重演。
雖然格蕾絲幸運(yùn)地趕上了回家過圣誕節(jié),但被困16小時(shí)之后,她患上了“高鐵恐懼癥”。
像照顧飛機(jī)一樣小心 這樣的恐懼通過網(wǎng)絡(luò)傳染到了中國。
在武廣高鐵試運(yùn)行當(dāng)天,天涯社區(qū)的網(wǎng)友們對(duì)這條即將運(yùn)行的史上最快,線路最長的高鐵的安全性發(fā)出質(zhì)疑:“不敢坐,萬一出事和飛機(jī)掉下來是一樣的”,“一次能拉的人不少啊,不知道會(huì)出什么狀況,我可不想搭乘一輛開往天堂的快速列車。”
究竟高鐵的安全性怎么樣,武廣高鐵安防系統(tǒng)是否完善?能否安全、快速兩全其美?
“武廣安全性不用擔(dān)心,從最初的設(shè)計(jì),到隨后的施工和運(yùn)營,安全都是第一要素。畢竟,沒有安全做保障,高速、舒適又有什么意義。我們借鑒的是日本新干線,要知道新干線有著40多年無重大事故的記錄,號(hào)稱全世界最安全的列車。”汪敏說,他是鐵四院(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院)工程師,參與了武廣高鐵的設(shè)計(jì)。
“歐洲之星”事件之后,人們終于找到了元兇—暴雪。在此前一周,歐洲大陸氣溫驟降,持續(xù)降雪,有一些細(xì)微的雪粉沖進(jìn)了列車的發(fā)動(dòng)機(jī)里。當(dāng)列車從低于0℃的法國北部平原駛?cè)胗⒓５姿淼?4℃的環(huán)境后,雪粉凝為水滴后滲入了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電路,最終導(dǎo)致電力和能源系統(tǒng)故障,不得不“拋錨”在英吉利海峽底下。類似的事故已不是第一次降臨到“歐洲之星”上了,7年前的寒冬,就發(fā)生過因水汽進(jìn)入電子系統(tǒng)而導(dǎo)致停駛的事故。
“雖然世事難料,但決不能以暴雪為借口。極端天氣會(huì)越來越頻繁出現(xiàn),日本的新干線也曾遭遇大雪,但就沒有發(fā)生像‘歐洲之星’那樣的問題。”汪敏說。“日本的新干線是飛機(jī)級(jí)的氣密系統(tǒng),每到深夜,新干線養(yǎng)護(hù)隊(duì)就要在自己負(fù)責(zé)的鐵路管區(qū),用裝備有精密儀器的機(jī)械車輛對(duì)機(jī)車、鐵軌和路基進(jìn)行全面細(xì)致的檢查。武廣高鐵也是如此,每日的0?4點(diǎn)是無運(yùn)營的,用于各項(xiàng)檢查。”
“安全,不能僅靠現(xiàn)代化的先進(jìn)列車。那遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,必須要有良好的、連接所有列車和各信號(hào)點(diǎn)的安全運(yùn)營控制系統(tǒng)。”汪敏介紹說。“日本白天同時(shí) .行150多條新干線,每輛列車運(yùn)營數(shù)據(jù)都直接連接至‘大腦’,也就是新干線綜合指令所。‘大腦’不僅從每列列車上獲得運(yùn)營數(shù)據(jù),還在每個(gè)路段設(shè)置了運(yùn)營監(jiān)控信號(hào)裝置。這一裝置可以從列車在該路段是否達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行速度上了解列車運(yùn)營的最新信息。甚至可以利用列車與鐵軌摩擦的聲音等轉(zhuǎn)化而來的數(shù)據(jù)來處理列車遇到的問題。”
實(shí)際上,武廣高鐵就參照了這種模式,整條線路的調(diào)度設(shè)置實(shí)行集中管理,“這樣也能避免‘歐洲之星’事發(fā)后互相推諉責(zé)任的情況。”
與極端天氣過招 軌道和機(jī)車車輛是高速列車安全與否兩個(gè)重要保證。汪敏說,從軌道上講,技術(shù)人員采取了一系列措施,由于“高鐵無法在現(xiàn)有的線路上運(yùn)行,必須對(duì)線路進(jìn)行改進(jìn),比如更換提速道岔、改造大彎道、更換無縫鋼軌(見本期辭典)、封閉一些區(qū)段的線路、道口平交改立交、橋梁加固等等。以前的軌道完全無法承受高鐵的速度,因?yàn)楫?dāng)列車時(shí)速超過了道岔允許的通過速度時(shí),就可能會(huì)‘掉道’,所以我們搭建了一條全新的鋪軌,使用的是混凝土板。”傳統(tǒng)的軌道會(huì)因高鐵的速度而變形,而混凝土板足以承受350千米/小時(shí)的高速列車,且因軌道變形小,養(yǎng)護(hù)成本也低。
換成混凝土鐵軌之后,人們?cè)僖猜牪坏交疖嚨倪郛?dāng)咣當(dāng)聲。而替代這種懷舊感的則是,當(dāng)風(fēng)景在車窗上飛速后退時(shí),車內(nèi)卻非常平穩(wěn),在桌上豎一支筆甚至都不會(huì)倒。
此外,面對(duì)類似暴雪這樣極端氣候的挑戰(zhàn),武廣高鐵依然有備而來:“從湖南境內(nèi)起的700多千米軌道上都設(shè)置有自動(dòng)融雪裝置,當(dāng)冰雪達(dá)到一定程度,裝置會(huì)自動(dòng)開啟并換道。也不用怕雨水多,路基以外的水不讓它們往路基上面流,自然降雨,則能快速地向路基以外排走。”汪敏說。“這甚至都要比新干線先進(jìn)了,新干線對(duì)付積雪的辦法是噴熱水讓軌道的雪融化、在前面的車廂掛上犁耙把雪掃開,以及在電纜外層涂上化學(xué)物質(zhì)不讓雪粘在上面等等。”
軌道除雪是一方面,電力保障也至關(guān)重要。同樣是2008年春運(yùn)期間的雪災(zāi),京廣鐵路衡陽至郴州段的很多高壓鐵塔倒塌,導(dǎo)致京廣鐵路癱瘓。“武廣高鐵出現(xiàn)這樣狀況的可能性不大,為了安全,每個(gè)動(dòng)力牽引站都架設(shè)了兩條高壓線,而且高壓電線的覆冰能力設(shè)計(jì)也由10毫米提高到20~25毫米。”
分布式動(dòng)力應(yīng)對(duì)突發(fā)事故 有了調(diào)度和軌道的保障,剩下的就是機(jī)車自身。機(jī)車自身安全保障的核心是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)又包含兩個(gè)方面:一個(gè)是沿線像移動(dòng)通訊一樣的無線監(jiān)測(cè)網(wǎng);一個(gè)是列車上安裝的有線列控。
“武廣高鐵的最高時(shí)速是394千米/小時(shí),一旦發(fā)生事故,和飛機(jī)事故沒什么兩樣”,汪敏說:“列車必須隨時(shí)與前方行駛的列車保持一定的距離,以保證運(yùn)行的安全性。在車站的停車處、彎道、道岔等處也需要進(jìn)行速度控制,因?yàn)橥ǔＴ谶@些情況下,司機(jī)以確認(rèn)信號(hào)的方式進(jìn)行速度控制會(huì)出現(xiàn)許多問題。”
“機(jī)車配備車載設(shè)備,確定列車位置。在車輪上安裝速度傳感器,在車體也裝有雷達(dá),還有無數(shù)攝像頭、激光掃描儀、小型傳感器以及實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),監(jiān)視著機(jī)車的每一個(gè)角落。能夠?qū)崟r(shí)測(cè)試列車速度,向司機(jī)顯示并提供語音提示。這些都是高鐵的眼線,這些眼線成為它360°的眼睛,幫助它對(duì)具有潛在危險(xiǎn)的不明物體進(jìn)行勘查,制定可能的排除故障方案。”
出現(xiàn)狀況就得停車,這需要良好的減速效率。“新干線全面采用動(dòng)力分布式設(shè)計(jì)。武廣高鐵也是,不同西方慣用的動(dòng)力集中式車輛,采用動(dòng)力分布式車輛,能提高加減速效率,并且減低重量與軌道負(fù)荷。”在發(fā)生突發(fā)情況時(shí),可在65秒內(nèi)將時(shí)速300千米的列車停下,其間列車行進(jìn)約3.5千米。
如果把一個(gè)控制系統(tǒng)安裝在飛機(jī)里,不斷進(jìn)步的技術(shù)通常要從復(fù)雜中尋求簡單。高鐵也是如此。“以前,司機(jī)坐在一個(gè)復(fù)雜的操作系統(tǒng)中間,到處都是按鈕,儀表盤上是花花綠綠的顏色。但簡化了這些,廢棄了地面信號(hào)機(jī)而采用直接將信號(hào)顯示于駕駛臺(tái)上。該信號(hào)不用顏色表示,而是直接用數(shù)字顯示速度,以及運(yùn)行前方一定區(qū)間的線路狀態(tài),列車正常運(yùn)行時(shí),完全由控制中心的安全控制系統(tǒng)控制,保證了列車運(yùn)行的安全性。”
依據(jù)汪敏的介紹,“武廣高鐵裝備了激光掃描儀去觀察路軌情況,實(shí)時(shí)系統(tǒng)能預(yù)測(cè)故障發(fā)生;橋梁和隧道安裝有傳感器,動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)能確保火車高速暢通運(yùn)行。而攝像頭與監(jiān)控室的通信,也是有保障的,在鐵路線上,每隔2千米,就有一個(gè)鐵塔,形成一個(gè)信號(hào)強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò),保證車地之間無線對(duì)話;在軌道上,還有檢測(cè)電路,實(shí)現(xiàn)有線控制;在鐵軌下,還有數(shù)量龐大的應(yīng)答器。這一套立體通信網(wǎng)絡(luò),可以保證高速飛馳的列車時(shí)刻處于監(jiān)控和有效的指揮之中。”
“把飛機(jī)翅膀拿掉,就是高鐵。”曾有人這樣來形容高鐵的快速和高科技。而這個(gè)形容本身,也對(duì)高鐵的設(shè)計(jì)提出更高的安全要求。因?yàn)?誰都知道飛機(jī)一旦失事就成了空難。
