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1、高速铁路安全评价存在问题及其对策论文lDissertation高速铁路安全评价存在问题及其对策山东交通学院李海青【摘要l随着高速铁路建设进入高速发展期,各方舆论对其安全性的关注也逐渐增强,高速运行环境下承载结构的可靠性,系统稳定性,以及产生诸如振动,冲击,噪声,电磁辐射,生态平衡等问题已备受关注.本文通过分析现阶段我国高速铁路安全评价和运营中普遍存在的问题,提出了相应对策和建议,希望能对今后我国高速铁路建设及营运起到一定的指导作用.【关键词】高速铁路安全评价对策随着我国经济社会的快速发展,交通运量也El益增长,传统的铁路已不能满足人们对交通运能的需求,高速铁路以其速度快,运量大,安全可靠,全天
2、候,污染轻,能耗低,占地少,效益高,舒适等优势受到世界各国的高度关注,然而由于其起步晚,很多技术难题没有克服,其安全性也越来越受到质疑.一,现存问题诱发高速铁路出现事故的因素是多方面的,笔者搜集了一些国内外高速铁路建设与营运的相关资料,并与专家进行了深入交流,认为现阶段我国高速铁路安全评价主要存在以下五个方面的问题:1,高速列车线路安全评价的问题高速铁路线路是保证列车安全,高速,平稳运行的基础,与普通铁路不同,它是全立交,全封闭,高精度,高质量,高平顺性的线路;其要求轨道的高低,水平,扭曲和轨距最大误差不能超过2mm;线路中心距较既有铁路要大,为5m;桥梁设计按照车一线一桥动态耦合64West
3、ernTransportDecember2010理论进行,要求桥梁变形量更加小,竖横向刚度更大;隧道断面及其洞口形式充分考虑高速行车时产生的空气动力学效应,隧道的静空面积为100平方米;高速铁路要求路基具有较大的刚度,并且连续,均匀.当高速列车以每小时350公里的速度开过时,实际上要高于飞机起飞速度,在这种高速条件下,机车对路基要求特别严,稍有不慎就会造成暂时性脱轨,遇到横风或者弯道时,安全性极易受到威胁,如何做好并保证路基的质量安全评价已成为行业内研究的重点之一.2,高速运行条件下机车结构安全评价的问题机车车轮,车轴,转向架和轴承等是铁路车辆运行的重要部件,在铁路运输向重载和高速化发展的同时
4、,可靠性方面暴露出的问题越来越多,要确保铁路车辆的行车安全,就必须对机车重要部件的可靠性和使用期限提出更高的要求.由于车辆在不同区段行驶时,机车走行部件负荷条件也时常变化,加之轨道不平顺等因素影响,从而使得零部件承受着极为复杂的随机载荷,因此车轮,车轴和轴承等是典型的疲劳件.高速条件下,机车承载结构的疲劳强度会有所改变,由于其速度快,质量大,惯性力特别大,如何评价质量,刚度与疲劳强度在某个速度范围内的安全性能,以及它们之间的关系和关键承载结构的安全评价已成为列车安全运行的主要因素之一.3,高速运行条件中列车系统安全评价的问题(1)为了保证各个系统的正常运行,高速列车在各个子系统上均设置了大量的
5、检测仪器,探测设备,传感器,如牵引变压器,牵引变流器,牵弓1电机,包括温度的传感器,振动的传感器,速度的传感器,压力的传感器等,这些设备设施即对确保列车在高速运行中的信号和自身控制极为重要,这些铁路信号既包括通信信号,也包括列车运行区段的路况,前车及后车的行进状态,以及每个路段的限制条件.(2)由于高速铁路速度快,一旦发现障碍物,很难采取应变措施,因此,在设计,施工和运营管理过程中,对事故预防论文Dissertation系统进行充分的考虑和足够的重视非常重要.广深(广州一深圳)铁路是我国首次设计并投入运营的准高速铁路;秦沈(秦皇岛沈阳)铁路是我国首次按高速铁路技术标准设计的高速铁路客运专线.这
6、两条线在设计过程中已采取了防止事故发生的一些措施,比如设计全立交道,在铁路两侧设置铁栅栏等,但它们对高速铁路事故预防系统还没有提出相应的研究措施.4,评价安全标准体系问题目前,我国尚无完整的高速铁路安全影响评价标准,尤其在运营中引起的建筑振动,生态平衡,二次结构辐射,噪声和文物振动速度评价等方面缺乏可操作的预测评价方法和可执行的标准.因此,构建一个较完整科学的,可根据主体行为风险的特点选择可以衡量风险大小的综合评价模型已成为急需解决的问题之一二,建议与对策1,高速列车路基安全方面路基,即控制沉降和纵向刚度均匀性变化,是高速铁路路基设计和施工的关键,它不同于普通列车行驶路基的安全要求,也不能单一
7、只满足某些安全指标.(1)保证刚度的措施:表层(0.7m级配碎石)或混凝土,沥青混凝土等;基床底层(2.3mA,B或改良土);路基本体(A,B,粗粒c或改良土);保证刚度连续,均匀的措施:严格控制工后沉降刚度的连续,均匀性,上部(路桥,涵等),渡段下部(地基处理).(2)在路基施工方面客运专线路基工程施工经验,加强路基填料和地基勘探工作,重视路基的强度,刚度,沉降和过渡段的施工质量,严格控制施工工序和施工质量监测,确保高速铁路轨下基础纵向刚度连续均匀变化.(3)路基施工中应注意的问题:补钻,进一步探明地厨1青况;软土及松软土地基地段应选择代表性地段提前修筑实验路堤,以检验设计(地基处理方式,确
8、定最佳含水量),指导施工;在软土及松软土地基上填筑路堤时,应进行水平,垂直位移观测,这样不仅可以控制填土速率,同时还可以进行动态设备检测;建立专门实验室;施工过程中要加强排水;要注意和站后专业密切配合;在堤状路基地段,一定高度范围内要采用混凝土墙进行保护.(4)其他问题:铁路结构中承受列车活载反复应力的焊接或非焊接的受拉或拉压钢结构构件及混凝土受弯构件,应按下列要求进行疲劳承载力验算:铁路结构的疲劳荷载可采用根据不周运量等级线路调查统计分析制定的典型疲劳列车及疲劳作用幢力)谱,标准荷载效应比谱;铁路结构疲劳承载能力极限状态验算,宜采用等效等幅重复应力法.2,高速运行条件下机车结构安全方面机车车
9、辆结构的安全使用评价是机车车辆产品性能的重要体现,可靠性分析需要对规定可靠度下产品结构的安全使用寿命予以科学的预估为了获得精确的结果,评价模型可靠性必须具有较高的精度,并且应该使模型具有参数化的能力.由于机车车轮的结构及形状非常复杂,建议采用20节点六面体单元,其求解精度和效率要高于四面体,2o节点单元可以更加精确地适应结构形状复杂的零部件,而且所选择的单元还支持塑生分析.根据棚车走行部件在不同车速不同静载荷及动载荷作用位置进行应力,位移及自由度的约束.以车轮为例,大致分为:直线运行工况,线运行工况,道岔工况.目前,我国正在进行应用线性累积损伤理论的深入研究,为了最大限度减轻自重和减少空气阻力
10、,车体外壳采用铝合金或不锈钢做成轻型整体结构,并特别注意列车的流线型化问题.高速客车除了具各必须的最小自重,优良的空气动力学性能,可靠的相互连接和完善的芾l动性能之外,还要提供舒适,方便的旅行生活条件,不断提高服务质量.还将利用飞机航空技术,解决好高速行驶时的车体密封,污物处理等一系列问题.3,高速运行条件中列车系统安全评价方面系统可靠度校准是用可靠度方法分析按传统方法所设计系统的可靠度水平,也是确定设计时采用的可靠指标的基础,校准中所选取的监测样本应具有代表性.系统可靠度校准可采用下列步骤:(1)确定校准范围,如选取类型(供电系统,制动系统,报警系统,牵引力系统,信号系统等)或形式(整车,某
11、一节车厢等),根据目标可靠指标的适用范围选取代表性的检测对象(包括系统的破坏形式);(2)确定设计中基本变量的取值范围,如可变作用的标准值与永久作用的标准值比值的范围;(3)分析传统设计方法的表达式,如受电磁干扰,天气情况表达式等;(4)计算不同系统的可靠指标;(5)根据系统在在工程中的应用数量和重要性,确定一组权重系数,要想满足所校准系统可靠指标的加权平均系统或子系统的目标可靠指标,应根据可靠度校准的经综合分析判断确定.铁路系统安全是保证铁路安全,有效运输的基础设施,不同等级及性质的铁路应具有与之相适应的安全系统级别和可靠性高低,意在实现通信自动化,管理容易化,控制智能化,安全有保障,遇到紧
12、急情况能快速识别和排除隐患.高速铁路在通信网,调度系统,运营管理,维护管理等方面都存在着很大挑战.需要以后做进一步的研究.4,高速铁路预防系统安全评价方面列车的运行预防安全系统是旅客和铁路职工普遍关心的事,比如列车速度的提高可以明显地缩短旅程时间,但这首先得要安全第一,行车安全作保证,否则就容易造成交通事故.例如:北京一齐齐哈尔特快列车(T72次)在会安站突然翻车,主要是由于列车速度过高,在进入岔道时引起的,所以随着列车速度的提高,速度与安全之间的关系就更加突出,甚至有必要预先研究套列车速度控制系统的措施,以达到列车在不同区段内,不同条件下速度控制在一定范围内.目前,当轨道上有障碍物出现时,列
13、车会自动减速停车,如若挡道障碍西部交通运输2010年12月号65Dissertation物是前面的列车,后面的列车会通过ATC自动停车;当障碍物不是火车时,就不能被ATC显示,就只能用紧急刹车停车,但这些方法对速度高,刹车距离长的高速铁路列车是不够的,因此,有必要开发一套系统来查明障碍和使火车立即停车.列车速度控制系统的实现方法主要是:规定设计速度,通知司机设计速度及遵守设计速度和减速原则.每一条铁路设计线路或提速后的运营线路,都有列车运行的最大设计速度,在没有特殊速度限制的情况下,可以达到最大设计速度,但在以下情况必须减速:接近前面列车时;进站时;轨道曲线半径小时;轨道保养差或轨道状况不佳时
14、.为了发现闯入轨道的汽车或其他车辆,指示仪器装设在其他任何铁路或公路较近的地方.一旦发生故障,装置自动切断电路,使ATC显示停止信号.沿着铁路每250m都设有列车防护开关,供巡道工使用.紧急情况下推此开关,轨道电路短路,ATC显示停车信号.另外,还可以将整条线路围以栅栏,防行人人内,并禁止非法侵占轨道.5,评价安全标准体系方面建议安全部门应尽快制定高速铁路安全影响评价的标准体系,尤其是对城市间引起建筑物的振动,二次辐射和文物保护建筑振动评价方法和评价执行标准等内容加以研究,制定相关标准,同时对经过郊区,野生保护区的高速铁路对生态环境的影响加以特别考虑,这可以通过综合这些因素后,举办由环境保护主管部门,文物主管部门,设计部门,环境评价单位,相关科研单位,以及公众等共同参加的全国高速铁路建设安全评价研讨会进行商讨确定.利用科学方法并结合实际,通过对高速铁路建设和运行中可能出现的安全问题进行分析,直观反映了当前高速铁路建设的安全隐患,也希望提出的应对之策,能为今后高铁安全营运提供理论依据和参考.编辑:张爱红66WesternTransportDecember2010近年来,按照甘肃省交通运输厅运用现代科学技术改造传统运输产业的指导思想,全省道路运输行业逐步拉开
