京沪高铁安全保障技术的基本情况

1.6　京沪高铁安全保障技术的基本情况

1.6.1　京沪高速铁路安全与防灾总体方案

京沪高速铁路属于大区域运行，预计每年全线发送旅客达4亿人次。由于行车密度大，整条线路上任一站段的事故、停车、晚点都势必影响到其他区间列车的运行，甚至导致其运行紊乱，会给行车安全带来一些不确定因素；站台上如果出现大量旅客的拥挤也可能引起踩踏事件，危及旅客人身安全；长时间停车，困在车上的旅客可能会出现强行下车从而导致不安全问题等的发生；京沪高速铁路全线气候差异也很大，跨越了多种气象特征的区域，不同地区、不同时节具有不同的气象条件，如大雪、大风以及冰冻天气大多出现于北方的冬季，而降雨大多集中于南方平原各地的汛期，因此，强风、大雨、大雪等恶劣天气条件会对京沪高速铁路的安全直接产生影响，这就需要针对不同天气、不同载荷制订合理的列车运行细则，以保证列车在不同气候包括恶劣天气条件下的安全运行；京沪高速铁路还跨越了多种不同的地理环境，地质条件复杂，不同地质条件的地面沉降不同，对沿线的路基、桥梁以及线桥之间的耦合影响不可忽视，因此，在沿线应设置监测系统，并实施有效的防护措施，以保证线路、桥梁等基础设施的高精度。图1－12为京沪高速铁路安全与防灾总体方案示意图。

京沪高速铁路有安全与防灾体系，可保证全天候安全运行，京沪高速铁路的安全是可靠的，其具体的技术情况为：①建立三维精测网，对全线线路沉降进行监控；②对各种可能发生的强风、暴雨、大雪、地震、雷击及火灾等自然灾害和坍方落石、异物侵入界限、列车事故及设备故障等突发性灾害实施全面的监测与防护；③对全线重要设施、场所进行视频监控；④对高速列车重要装置、部件运行状态进行实时监控。

图1－12　京沪高速铁路安全与防灾总体方案

1.6.2　京沪高速列车行车安全与防灾指标

京沪高速列车运行安全指标是保证京沪高速列车在高速条件下的行车安全的重要方面。

1.转向架稳定性指标

转向架是机车车辆的驱动及走行部。转向架对车辆稳定性和曲线通过性能影响最大的悬挂参数是一系水平定位刚度与二系回转阻力矩的匹配性以及抗蛇行减振器的阻尼；转向架高速中的稳定性和可靠性决定了列车高速运行安全；时速350km/h以上的高速列车需要安装转向架安全检测装置（图1－13），在异常情况时能够立即发出警报并启动紧急制动。

图1－13　转向架安全监测装置示意图

对于高速转向架而言，临界速度、轴重减载率以及脱轨系数是判断其稳定性的主要参数。对于京沪高速列车来说，具体指标如下：

式中：Q为轮轨横向力；P为轮轨垂向力；ΔP为垂向减载量。

2.转向架耐疲劳度指标

转向架关键零部件结构疲劳以及材料磨耗特性直接关系到高速动态品质和行车安全。对于不同的零部件以及材料都有不同的评价指标和标准，一般的关键部件多以疲劳强度及疲劳寿命作为评判标准，而材料的耐磨特性多以磨损率、抗压强度、抗弯强度、冲击等标准来评判。对于京沪高速列车的转向架来说，需要完成1 000万次载荷循环，疲劳寿命应满足至少20年的使用寿命要求。

3.紧急制动指标

在紧急情况下，为了让列车在尽可能短的距离内实现制动停车，必须采取适当的措施，在一定制动距离范围内，耗散制动过程中的全部能量，紧急制动系统必须满足仅采用空气紧急制动的最小安全距离的要求。良好的紧急制动系统是实现列车安全运行的必要条件。在京津城际铁路动车组制动技术的基础上，京沪高速列车制动系统需满足如下指标：制动初速度为350km/h时，紧急制动距离小于6 500m；制动初速度为380km/h时，紧急制动距离小于8 500 m。

4.防冲撞指标

提高列车的耐撞性，在车体的特定位置设置碰撞能量吸收装置和防爬装置，以实现发生碰撞时吸收大部分碰撞动能和防爬车目的，从而最大限度地减少人员伤亡和财产损失。京沪高速列车如果发生意外碰撞、断轴或者倾覆脱轨等重大事故，瞬间产生的巨大动能得不到有效的耗散，必然会导致严重的人身伤亡和财产损失。防冲撞的效果不仅与列车客室的强度和刚度结构有关，还与能量吸收装置和防爬装置有关。防冲撞的安全性能主要体现在列车的缓冲、减振与吸能上。车钩缓冲能力关联着列车碰撞条件下的缓冲吸能作用，直接影响着列车碰撞安全。车间减振器缓冲容量关联着列车碰撞条件下的辅助缓冲吸能作用，直接影响着列车间的碰撞安全；列车的吸能直接影响着在列车冲撞下的人员安全。安装吸收能量大、吸收效率高、性能稳定可靠的列车头部防碰撞装置；通过安装吸能效率较高的模块到车端，能够在碰撞后实现列车快速修理以及费时较少的维修量；较长的头车长度，具有较好的碰撞吸能性能。

5.防火指标

京沪高速列车的防火等级定义为防火2级。对于火灾的操控性应满足在发生大火时，列车能够以80km/h速度连续运行15min的能力，并且还要满足在起火情况下由于车体刚度丧失而引起的车体变形不应该妨碍列车以40km/h的速度运行的需求。

京沪高速列车车体内部以及连接处有大量的电线、电缆，由于高速运行带来的振动、摩擦，导致局部温升，容易加快电路老化以及引起易燃材料的温升，这些都是火灾隐患。并且火情蔓延速度与列车运行速度密切相关，高速列车发生火灾时，火情蔓延速度更快。其防火安全主要体现在如下方面。

（1）装备车内火灾报警系统。装备车内火灾报警系统，进行防火监控，是提高火灾隐患的预防和预警能力的重要举措。车内防火报警系统主要围绕提高系统安全检测、功能完善和可靠性展开。

（2）设置可靠的紧急排烟系统。设置可靠的紧急排烟系统能有效地避免烟雾弥漫对人员造成的伤害。

（3）阻燃材料的选用与火势的隔断。选用满足阻燃要求的车体地板材料，注重对车辆地板内部的电缆出口、压缩空气出口、水管出口的密封以及防火材料的选用，将整个车体地板下部区域与客车内部之间进行有效的隔断。每节半永久性车钩端部由车体端墙和双开滑门组成，滑门由阻燃玻璃以及金属框架构成。确保防火安全隔离门开闭和隔离的可靠性。在客室天花板到平顶天花板的过渡区域安装阻燃材料制成的防火隔断，防止烟火蔓延。把车下大功率部件均封闭在密闭的金属舱内，或者至少是带有钢盖板的金属舱。采取这些措施后，可以将部件起火所引发的火和烟封闭在容器内部，不会波及到车内。

（4）车内控制柜。装有大功率电气设备的设备舱尽量安放在车体外部。出于对防火导向一致性的考虑，装有大功率电气设备的车内控制柜都应具有一定的耐火等级。