现代高速铁路十篇

现代高速铁路 篇1

一、高速铁路应用现代通信技术的重要性

在科技高速发展情况下,现代通信技术也朝着数字化、宽带化、智能化、高速化及个人化等各个方面发展,通过现代通信技术的有效应用,使用者能够在任何时间、地点通过视频、数据以及语音等实现信息交流,提升生活品质,提高工作效率。在高速铁路中应用现代通信技术,不但能够让列车上的乘客真正感受到现代化通信技术带来的方便与快捷,还能让乘客坐在车厢中犹如坐在办公室一样,完全不受任通信硬件设施的阻碍,正常的与外界进行信息传递,获取自己想要的信息资源,实现移动办公。

高速铁路的重要特征之一就是运行速度高,不仅运行速度高,还要更安全、更方便,自然技术要求就更高。然而想要实现这些要求,必须要通过现代通信技术来支撑,只有构建出技术先进、功能完善的通信网络,并辅以界面友好的交互界面,才能够实现高速铁路的自动控制、提升运输速度及运输效率,给铁路系统提供出全方位通信业务。

二、高速铁路中应用现代通信技术

高速铁路应用现代通信技术范围比较多,本文就选择几个重要方面阐述其应用。

2.1将GSM-R应用于列车调度系统

GSM-R是Globle Systen of Mobile for Railway的缩写,意思为铁路移动全球系统。它是为了满足铁路在移动通信方面的特殊需求而设计的专用系统,在系统功能上已经超越了GSM,是一项比较成熟的实用性技术。

近年来由于铁路的提速以及铁路运输的不断发展,为了能让运输过程变得更高效、更安全,列车调度系统针对那些运输压力大的铁路干线,都陆续开通了某些新的数据业务,以便缓解通信方面的压力。除此之外,还必须对原系统中的天线高度以及天线方向进行适当的调整,使沿线的场强能在覆盖范围上得到拓展;而弱场问题要想得到有效地改善,就应该添置相应的设备让地面与列车之间形成一个双向无线通信系统。采用了GSM-R列车调度系统,能够将列车运行经过地点以及沿途各个站点动态情况显示在大屏幕上,调度中心经过网络就可以发出各种指令。一旦出现突发事件,能够利用该网络平台通过无线通信业务,指挥人员能够实时掌握各个救援情况,掌握调度人员、助理值班员、车站值班员及机车司机等,能够及时指挥与控制事件。如今高速铁路上主要是采用无线列调为主,通过该网络平台能够轻松进行行车调度,实现机车司机、调度员及车站值班人员间通信,以及机车司机、车站值班人员与运转车长间各种通信。

2.2应用于安全监控车辆系统中

随着科学技术的不断发展,铁路部分在其发展过程中,也提出了必须继续深化铁路信息化建设的要求,而要想真正达到这一要求,必须要采用通信传输技术与信息网络强化安全运行控制管理。主要是以动态图像监控货车运行故障、红外线探测轴温智能跟踪等,联合形成多专业、多层次及多部门安全运行监控体系,进而确保整个运行线的安全监控水平。尤其是应用了短距离Wi Max及Wi Fi的无线传输技术有机结合的传感器,以及长距离的有线线路共同形成网络,给铁路安全监控提供移动装备条件。在红外线探测轴温系统中(THDS),每间隔30公里就需要安装上红外线探头,用来测试红外线的轴温,同时结合六十万辆的货车配备RFID标签,能够检测车辆号码及每一根轴轮温度,如今在这个方面已经逐渐实现了集中报警、分散检测、网络运行、信息共享及远程监控的防范预警体系,提升了车辆安全能力。同时还在机车与客运车辆上加设传感系统,能够静态和动态测定线路钢轨、隧道及桥梁的数据,进而实现了双重检测监控,有效提升了高速铁路运行中整体安全系数。除了THDS之外,还有TPDS(地面安全检测运行状态系统)、TADS(轨边诊断早期故障系统)等,这些系统形成铁路车辆监控安全系统,该系统主要是应用网络化、智能化及信息化技术,实现了对高速客货车进行数据集中、动态检测、联网运行、信息共享以及远程监控。如今所有货车车辆与机车上均安装上了电子标签,在各个编组站、区段站、分界站等都安装上了地面识别设备,还把车号识别信息传送到铁路总局。总局中建立有全路车辆的动态库,就能够计算出各个路局目前车辆的保有量,经过和确报信息匹配,就能够掌握车辆是空还是重状态,以及重车装置的内容与去向,掌握车辆的位置、机动车的位置等。

同时安全监控系统中所用通信网络也在逐渐加强自身网络安全建设,其一是实行了外部访问服务网、生产服务网以及内部服务网三者分离,内外网间需要通过身份认证进行动态隔离与交换技术。主要涉及到了计算机控制平台、路由器、防火墙等各个系统的调试。现在如果有500个事情同时并发,隔离装置能够在两秒之内进行控制;并且采取统一IP地址,构建出身份认证体系,每一个铁路局与总局分别构建出IA,这样来构成身份认证体系。其二总局通过广域网和局域网实行公匙加密技术,就实现了信息加密传输等各种控制。

2.3将智能化应用到在线监测系统中

经过几次大提速之后,一些区段中货车行驶的速度已经达到了250公里每小时。随着列车的速度提升,自然对线路、配套设施以及车辆都提出了相应要求,所以必须要建立一个连续的及密集型的巡检工作。同时列车高速运行时,巡视检测一定要将人身安全作为第一要素。在进行作业时一定要密切观察来往车辆,及时到下道避让。因此使用智能化在线检测非常重要,也是解决运行装备的巡检工作合理方案。

通过移动设备检测固定设备技术措施,极大满足了线路中密切巡检所需。比如机车上装上了轨道动态检测设备,能够检测轨道的线路状况,一种方法就是测出轨道的基本参数,这种装置大多数安装到机车的车体上,而机车的监控记录器就是记录里程错表与车速,一旦车体的振动速度超过了门限值,能够将测到的加速值和坐标信息、车速共同放进储存器中,再经过转储器将数据转送到微机打印检测结果。另外一种就是和高速摄像技术相结合,同时应用上GPS定位技术、图像处理技术等,能够高速拍摄出钢轨的表面,同时进行故障识别与故障定位。这种智能系统安装比较便利,可以安装到轨道车及行李车上,还可以安装到客车上,在行驶中不间断高速拍摄钢轨情况,自动将故障情况判断出来并且确定出精确里程。当然该检测功能并不单一,而是要包含自动识别擦伤、掉块、裂纹、错牙,还要自动检测轨缝等等,将这种智能化的在线检测系统使用到线路与客运专线上,就可以代替人工进行作业,而具备了高速度、高效率、全天候等各种作业特征,实现数字化检测结果,进而形成了线路的图像数据库。

在线检测机车车辆的踏面擦伤系统属于检测车轮状况装置,主要是检测车轮的局部擦伤或者踏面损伤,一旦发生这些故障能够准确预报出超差车辆擦伤大小以及位置,避免因车轮和轨道之间碰撞造成轴承损坏或者钢轨毁坏,进而引发出列车事故,保证了高速铁路运行安全。这种检测系统是室内设备与室外设备两个部分共同组成。室外设备包含了振动传感器、车轮传感器、配管配线、室外分线箱以及相关附件;而室内设备主要包含信号采集电路、工业控制计算机以及信号预处理装置。

事实上高速铁路许多地方都应用上了现代通信技术,比如车列尾部的风压无线传输监控系统、铁路智能运输系统等各个方面,这样实现了高速铁路现代化、高速化,同时也加大了安全性。

三、结束语

随着近些年科学技术高速发展,我国铁路发展到了跨时代阶段,并且客货列车都进入到了重载、高速的现代化水平。特别在高速铁路、货运专线、客运专线以及城际铁路大规模建设,都促进了我国铁路的网络化发展。在发展铁路同时应用现代通信技术在必然趋势,也是提速、确保安全的有力保障。

摘要：随科学技术的飞速发展以及人们生活水平的不断提高,乘客对于铁路运输的服务质量及运输速度都提出了更高的要求。当前高速铁路正以其服务质量好、运输速度快以及安全性能高等特点,引起了人们的广泛关注,然而人们更加关注的是当提高了列车的运行速度之后,其通信技术是否还能真正满足高速铁路的运行要求。本文就高速铁路运输中应用到的通信技术进行阐述,为相关研究者提供理论参考依据。

关键词：通信技术,高速铁路

参考文献

[1]郑义军.铁路通信系统的接入网工艺及发展趋势[J].科技与生活,2010(6):13~16.

[2]徐言斌.谈铁路通信工程接入通信工程技术及应用[J].科海故事博览,2009(4):341~343.

[3]宋开启.铁路通车系统中新技术的应用与发展[J].中国新技术新产品,2009(21):92~94.

[4]王争花.接入网技术在铁路通信中的应用探讨[J].现代商贸工业,2009(10):270.

[5]洪挺屹.关于通信术在铁路通信中的应用探讨[J].科技信息,2011(8):34~36.

[6]苏玮.浅谈通信技术在铁路通信中的应用[J].科技创新导报,2011(21):10

现代高速铁路 篇2

我国首列高速铁路 (下文简称“高铁”) “体检车”已在繁忙的春节铁路运输中投入使用。目前, 先在沪宁城际高铁中亮相, 以后投入到其他高铁线路中。这是中国铁道科学研究院与上海铁路局联合成功研发的我国第一台高铁设备综合巡检车。

以往, 对铁路线路的巡检都采用人工现场检查、手工记录及分析, 不仅效率低且常出现差错。现在“体检车”在线路上一次巡检, 可同时完成高铁轨道结构、供电接触网状态和线路周边环境等多项内容的检查、分析和预警。平均每小时可检测线路75公里, 检测效率比以往提高了20多倍。

这一“体检车”给高铁设备日常检查养护工作带来了重大变革。据有关方面介绍, “体检车”集成了摄像采集、激光扫描、计算机图像处理、RFID精确定位和智能化分析判断等先进技术。在高铁线路上一次巡检, 可对高铁轨面水平、轨距误差、轨面擦伤和磨耗、钢轨链接扣件是否异常、供电接触网状态是否良好、线路有无障碍物侵入, 以及可能引发的隐患等多项内容进行实时记录。而且, 经过计算机分析处理, 能在第一时间形成设备缺陷评估报告, 为现场设备的养护与维修提供翔实、完整的第一手资料, 确保高铁运行的安全。

现代高速铁路 篇3

关键词： 高速铁路快捷货运 现代物流 第三方物流 运输组织

传统意义上，我国铁路货物运输基本上以大宗货物运输为主，诸如煤炭、石油、建材、矿石、粮食、化肥等物质，但是随着我国经济结构的调整、产业结构的优化升级以及人们生活水平的日益提高等一系列因素，使得大宗货物的运输不会再现类似前些年的增长势头，取而代之的是高附加值产成品、农副产品以及生鲜食品的运输需求迅猛增长起来。这些快捷货物运输产品具有存储时间短、小批量、多批次等特点，对运输的便捷性、安全性要求都很高。我国高速铁路网的建成为铁路开发时效性更高的快捷货运产品提供了有利条件和运力保证。

近几年， 基于现代物流的高速铁路快捷货运的运输组织来迅猛发展，本文主要通过查阅国内外资料、相关文献，追踪浏览相关网页，在基于现代物流理论的基础上展开了对高速铁路快捷货运的运输组织的进一步研究，发现了不足之处并提出了相关建议。

一、现代物流理论

现代物流是以满足消费者的需求为目标，把制造、运输、销售等市场情况统一起来考虑的一种战略措施。这与传统物流把它仅看作是“后勤保障系统”和“销售活动中起桥梁作用”的概念相比，在深度和广度上又有了进一步的含义。

宏观上讲，现代物流就是现代管理制度、管理组织、管理技术、管理方法在物流中的运用。具体包括物流专业化、管理系统化、运输合理化、仓储自动化、包装服务标准化、装卸机械化、加式配送一体化、信息网络化。

在当今的电子商务时代，全球物流产业有了新的发展趋势。现代物流服务的核心目标是在物流全过程中以最小的综合成本来满足顾客的需求。

第三方物流是20世纪80年代中期在欧美发达国家出现的概念。目前，国际上对此尚无统一界定。一般来说是指专业化的物流中间人（或称为代理人）以签订合同的方式为其委托人提供所有的或某一部分的物流服务，又称“综合物流”或“一体化物流”。第三方物流是物流领域中的一个重要组成因素。在欧洲，使用第三方物流的企业占76%，在美国则占58%，而且，欧洲有62%和美国33%的非第三方物流代理的企业正考虑改用第三方物流。第三方物流出现在物流自身一体化中，而我国正处于物流自身一体化的初期。

1、高速铁路快捷货运向现代物流拓展的紧迫性及必要性

作为一种具有竞争力的物流模式，铁路物流必然有着良好的发展前景，但是从根本上来讲，我国的铁路和物流相结合还处于初级阶段，不可避免的存在着一些问题。

以下是高速铁路快捷货运的SWOT分析模型：

表1-1 高速铁路快捷货运的SWOT分析模型

近年来，由于消费者需求越来越个性化，现代货物运输的趋势已逐步向高附加值、小批量、多批次、短周期、多品种的方向发展，对货物运输在快捷性、机动性、准确性、安全性方面提出了更高的要求。不断上涨的油价刺激了铁路运输的再次繁荣，“高铁快运”不仅实现了铁路与其他各种交通方式之间优势互补，更进一步地提供高质量、低成本的运输服务（如铁汽联运、铁海联运）。

铁路行业是一个全网络、全系统、单一的主体。基于铁路网络的全国性物流平台能够提供全网络、低成本、低货损、长距离、门到门的物流服务。高铁与物流公司的合作，不仅互为对方提供开展货物运输合作项目所需要的场地、仓储、装卸搬运、货物交付交接等工作支持；建立信息共享平台，为双方合作提供强大的信息支持；还将有效地整合物流企业网络资源与铁路运输资源，进一步提升速递物流的服务品质。

根据我国特定国情，铁路发挥着与其他运输方式不可替代的作用。目前，在物流行业中，铁路承担2/3的物流业务，铁路运输业尽早融入现代物流不仅关系到铁路自身的长远发展，而且关系到中国物流业的发展。

2、高速铁路快捷货运发展第三方物流的模式

随着现代物流运作模式的变化，国际上使用物流服务的模式主要表现为4种形式：自有仓储，自有运输，外包仓储，外包运输。从目前物流市场的服务模式和当前我国铁路快速货物运输的实际情况及市场需求来看，第三方物流是适合我国铁路快速货物运输发展现代物流的服务模式，其中第三方物流的发展模式如图1所示。

图1 第三方物流发展模式

二、高速铁路快捷货运的运输系统及其构成

高速铁路快捷货运系统是以高附加值、高时效的货物为主要服务对象，以高等级铁路和通达的城市为基础，依托多层次、网络化的货运站场集散货源，使用高铁技术的先进性、高铁运行的快捷性和高铁服务的优质性，结构合理的车队载运货物，利用高效的通信信息技术作为管理手段，通过科学有效的运输组织，构筑完整的综合价值链，实现货物和信息安全、准确、快速流动的铁路货运系统，从而能客户提供一体化、专业化、全方位、全过程的优质服务。

基于高速铁路快速货运系统的概念可知，该系统与公路货运系统的构成基本一致，涉及六大基本要素，即快运货物、铁路设施、站场设施、运输装备、通信信息和运输组织。六要素功能各异、相互协调，如图2所示。

图2 高速铁路快捷货运系统构成

三、高速铁路快捷货运的运输组织模式分析

铁路快捷货运是指依靠铁路网络，利用铁路旅客列车的行李车箱、铁路包车为运输工具，进行货物运输的物流服务。以客户价值最大化，交易成本最小化为目标，重点在于对流通环节设计和灵活的运作模式来控制物流成本。依靠先进的信息管理系统和仓储配送体系，为客户提供更具性价比和更多增值服务物流解决方案。它主要提供行包和邮件等高附加值货物的快运服务，开行专门化的快运邮政列车，并大力发展集装箱多式联运。目前我国的铁路快捷货物运输产品主要有五定班列、行包专列、行邮专列和行李包租车。以下主要介绍了具有代表性的行包专列和行邮专列，并且对其运输组织方式提出了自己的一些看法。

1.行包专列

行包专列是我国铁路继“五定班列”之后发展快捷货运的新产品。按照旅客列车运输方式组织，使用专用货车编组，整列装载和运输大批量货物的运输方式。对于运输原材料、化工用品等大宗货物最为适合。行包专列的运输线路图如下图所示：

图3 行包专列的运输线路图

2.行邮专列

行邮专列当前运输时效最快、安全性最高、 发车和到达最准时的铁路运输方式，主要适用于高价值、高附加值 、小物件产品的运输。开行时速为达160km，其运输组织原则是“分期组织，适当集中，汽车集散，邮件互发”。其中分期组织是指邮件及运输组织按期逐步进行。行邮专列主要集中地为：北京、哈尔滨、天津、广州、成都、南京、深圳、上海、重庆等。

我国铁路快捷货运系统具有较高的运达速度，从运输服务看，铁路主要提供行包和邮件等高附加值货物的快运服务，开行专门化的快运邮政列车，并大力发展集装箱多式联运。

尽管规划建设并且陆续开通运营了货运专线、全面调整了运输生产力布局，以及对铁路六次大面积提速调度，但是同世界其它发达国家相比，我国路网规模还是普遍偏小，技术装备普遍较差，对有线客货共线运输、运输密度高、运能紧张的状况也同样需要逐步改善，针对以上，主要提出以下几点建议：

对整个路网采取以大秦煤运专线等铁路货物运输为主导、条件不成熟的线路、地区为辅相结合的运输组织模式，从而进一步地扩大路网规模。

由资源限制型向资源适应型转变。对于行包专列这种专业化运输、重载运输、大宗货物直达运输应尽可能采取由资源限制型向资源适应型转变的运输组织模式。

由集结中转型向直达型转变。对于行邮专列这种适用于高价值、高附加值 、小物件产品的运输，应该在满足运输效益与成本支出之间的平衡的前提下，开行快捷货运直达列车。

对于运输密度比较高、运力比较紧张的铁路线路，应考虑开行快运专列的临界值，如已经达到上限则不能再开行。

现代高速铁路列车控制系统的应用 篇4

列车运行控制系统（以下简称CTCS系统）作为新知识、新技术，还没有被我们所认识，尤其是CTCS系统与工、电部门的联系我们还知知甚少，通过这次CTCS系统论文的编写有了一定的了解。也给我们在铁路未来的施工中指明了方向。

第一章

CTCS系统的概要 第一节

相关术语介绍 1、1、1相关名词术语 1、1、1、1名词术语

允许速度：列车运行过程中允许达到的最高安全速度。目标速度：列车运行前方目标点允许的最高速度。目标距离：列车前端至运行前方目标点的距离。

目标距离模式曲线：以目标速度、目标距离、线路条件、列车特性为基础生成的保证列车安全运行的一次制动模式曲线。1、1、1、2缩写语

ATP（Automatic Train Protection），列车超速防护。CTC（Centralized Traffic Control）,调度集中。

高速铁路道岔检修过程控制 篇5

1 ZYJ7 型道岔简介

道岔转换设备的基本功能是转换、锁闭、监督, 是保障行车安全、提高运输效率的关键设施, 是实现信号联锁关系的基础设备。装备ZYJ7型电液转辙机的提速道岔, 在我国的既有线提速区段、新建高铁和客专线上广泛投入使用。ZYJ7型道岔由ZYJ7型电液转辙机和SH6转换锁闭器组成。锁闭方式道岔尖轨采用分动钩型外锁闭方式, 道岔心轨锁闭方式采用钩型外锁闭方式。道岔尖轨部分密贴段牵引点间设置密贴检查器, 检查牵引点间尖轨与基本轨的密贴。ZYJ7型道岔的可靠性与稳定性比原有普通道岔有了很大提高, 但在使用中也会发生故障。为了确保行车安全, 保障行车效率, 必须加强ZYJ7型道岔的维修管理, 提升维修质量, 减少道岔故障的发生。

2 ZYJ7 道岔常见故障分析

ZYJ7道岔出现较多的故障有道岔转换过程中卡阻故障、动作正常无表示故障, 密检器故障等。

2.1 道岔转换过程中卡阻

道岔故障中转换过程中卡阻故障所占比例最大, 引起卡阻的原因主要由外锁闭装置引起。外锁闭装置结构复杂, 直接与钢轨连接, 受外界影响较大, 在使用过程中, 常常发生因外锁闭装置别劲磨卡造成道岔无法转换到位, 转辙机空转。常见故障有:基本轨窜动, 使两锁框不在与基本轨相垂直的同一直线上, 造成锁闭杆在锁闭框运动时磨卡受阻;密贴调整过紧造成外锁闭不解锁或不锁闭。夏日中午高温, 尖轨涨轨带动连接铁和锁钩向岔口爬行, 锁钩相对与锁框的位置发生变化倾斜, 此时单操道岔, 很容易发生锁钩别劲不解锁的故障。ZYJ7道岔的袖套里容易进水, 在冬天结冰会影响道岔的正常转换, 入冬前必须对检查袖套内部情况, 做好防潮措施。

2.2 道岔动作正常无表示故障

道岔动作正常无表示故障分为表示杆卡口和表示电路电气特性不良。引起ZYJ7道岔转辙机卡口故障的原因是缺口调整不当。调整表示缺口前应保证表示杆各连接部位无旷动, 密贴良好, 调整道岔缺口后螺丝紧固无缝隙。表示杆旷动或密贴调整过松会造成缺口在使用中发生变化, 影响表示。

表示电路电气特性不良的主要原因是接点接触不良。转辙机内部动接点与静接点脏, 机内进潮气在动静接点上凝成薄冰, 接点片变形, 接点片压力不足等等均会引起接点接触不良。造成道岔操纵到位却不能给出表示, 甚至在过车时因震动而失去表示引起挤岔报警。道岔检修时应加强对接点组的检查检修, 保证其接点清洁, 接触良好, 压力达标, 打入深度符合要求, 底座稳固, 转辙机内的防尘, 防潮良好。

2.3 密检器故障

密检器依靠机内弹簧推动接点柱沟通表示电路。在冬天弹簧上的水汽结冰和弹簧生锈造成弹簧失效, 接点打中。故应对密检器弹簧定期做专项检查, 发现生锈和弹性不好的及时更换, 加注钟表油, 并做好防潮防锈措施。

3 ZYJ7 道岔检修作业控制

为保证ZJY7道岔的可靠稳定运用, 必须严格按检修标准和周期对ZJY7道岔进行检修。高铁车间更应该加强对ZJY7道岔维修管理, 建立道岔检修履历, 严格检修过程控制, 落实责任制度, 提升ZJY7道岔检修质量水平。在现在天窗要求集中作业的模式下, 车间可将各工区优秀的技术人员组成固定的道岔检修专项小组, 负责管内各站的道岔检修工作, 保证检修质量。

3.1 道岔检修人员素质卡控

为提升道岔检修人员素质, 应定期进行学习标准化作业程序和故障案例, 并进行考试测评。安排道岔检修作业时, 成立道岔检修小组, 由检修员和验收员组成, 并按需要设置驻站员和现场防护员。小组成员中检修员两名, 分别负责转辙机主副机检修和外锁闭装置及相关杆件的检修;验收员一名, 由工长或车间干部承担, 对检修过程全程监督, 设备检修质量进行验收, 并对故障易发生点等关键部位进行卡控。道岔检修人员要求技术够硬, 责任心强, 熟练掌握ZYJ7标准化作业流程, 突出检修重点, 能够严格按检修标准完成作业。

3.2 道岔检修过程卡控

作业前施工负责人向检修小组明确本次检修作业内容, 强调重点, 提出有针对性要求;作业中检修员按道岔检修标准对道岔进行检修, 发现问题及时克服, 不留隐患;验收员对检修过程进行卡控监督, 避免漏项, 对检修结果进行验收, 卡控检修质量, 对关键部位和故障易发生的部位进行复核检查, 发现问题及时整改。验收员携带验收表格, 按要求记录检修作业过程和重点部位的检查情况, 作业调整情况, 作业过程中发现的问题及克服情况, 设备加锁及复查情况, 作业完工具材料清点情况, 确保各项工作都能做到位。

3.3 建立道岔检修履历

加强道岔维修管理, 车间和工区应建立道岔检修履历, 为每一组道岔做好检修记录。道岔履历内容包括, 道岔设备的安装信息, 检修维护记录, 发现的问题及克服记录, 专项检查的进行情况, 计划作业内容及完成情况, 故障分析。通过道岔履历可以掌握所有道岔的历史检修情况, 每组道岔需要进行的工作, 以便更好安排检修作业。

参考文献

[1]林瑜筠.高速铁路信号技术[M].北京:中国铁道出版社, 2012.

高速铁路运营面临的潜在危险 篇6

铁路总体安全通常包括两大类, 即事故预防和事故减轻。在线路走廊以及在其上运行的车辆的设计中均可纳入事故预防和事故减轻特性。事故预防和事故减轻措施组合在一起决定了特定系统的总体安全。

系统内包含事故预防措施首先是为了避免事故的发生。事故预防措施的例子包括尽职的员工、主动列车控制 (PTC) 系统、车辆维护规划和线路走廊 (ROW) 维护规划, 以及适当隔离其他交通。多个事故预防措施组合在一起比单个事故预防措施预防的事故范围更大。

系统内包含事故减轻措施是基于并不是所有的事故均可预防。虽然系统的设计引入了事故预防措施, 可将某些事故情景发生的可能性降到很低的水平, 但在以后的运用中, 系统本身可能会存在其设计者并不知晓的危险。事故减轻措施力图减小未被阻止事故的负面结果, 包括尽可能减少受伤的数量和严重程度, 以及死亡数量。事故减轻措施的例子包括占用体积的完整性 (OVI) 、碰撞能量管理 (CEM) 、轨道车辆侧墙和车顶强度、乘客保护措施和防爬措施。

尽管系统设计期间最初选择了一些事故预防和事故减轻措施, 但实际运营期间持续保持反馈, 以更准确地反应系统面临的潜在危险是很重要的。根据系统运营期间暴露的具体危险增加事故预防和/或事故减轻策略是合适的。

本文介绍了设计高速铁路系统要重点考虑的许多事故情景。本文尤其研究了PTC系统不能预防的, 或者尽管安装了PTC系统仍然发生的事故。本文在讨论每个事故情景时, 还介绍了潜在的预防和减轻策略。选取的这些事故是现代铁路运营必须面临的典型危险, 但不考虑包含高速铁路系统可能面临的所有潜在危险。同时, 并不是本文所讨论的所有事故实例均在高速铁路上发生过, 但从每个事故中汲取的教训是与高速铁路运营相关的。

2 主动列车控制 (PTC) 可预防的事故

主动列车控制是为预防某些类型的列车事故而设计的一套系统。按照美国联邦铁路局 (FRA) 的定义, 主动列车控制指能够预防列车-列车碰撞、超速脱轨, 以及预防由于列车越权侵入对在其权限范围内工作的铁路工人 (如线路维护工、桥梁工、信号维护工) 造成伤亡的技术。PTC也能够预防列车通过处于错误位置的道岔[1]。

事故预防措施将会减小系统设计预防的事故的频率 (数量) 和严重程度 (速度) 。如果安装了PTC系统并且该系统运行正常, 不会发生的事故称为PTC可预防的事故。

3 PTC不可预防的事故

即使铁路系统采用了PTC系统, PTC系统能力范围之外的事故仍可能会发生。在某些情况下, PTC系统能够减轻事故后果, 诸如通过在撞到线路前方的障碍物前将列车速度降下来。例如, 断轨会中断轨道电路, 促使PTC系统在列车驶近断轨的过程中实施制动。如果列车行驶速度很快, 在驶上断轨前, 列车速度会减慢, 但不会完全停下来。由于通过现有的技术还不能预防所有的事故, 因此, 系统中引入事故减轻措施是很重要的。其实, 在轨道车辆的设计中已经包括了很多事故减轻措施。

美国历来就将这些事故减轻措施规定为轨道客车的设计要求。其中一些涉及事故减轻措施的设计要求为占用空间的端部静强度、碰撞柱和角柱要求、侧墙和车顶强度要求, 以及车辆座椅和内部装饰件要求。在美国, 对于速度超过201km/h (125mile/h) 的铁路运营, 采用Ⅱ级装备要求, 该要求包括与低速度的Ⅰ级客运装备要求等效或更严格的要求。

了解铁路装备面临的运营环境对方便研究已发生的事故是很重要的。为此, 本文提出了3种假定的运营环境。这3种运营环境均以高速铁路运营为特色, 从完全专用的高速铁路系统到高速列车与通勤车和货车共享线路, 包括了一系列可能的情况。按照线路走廊允许的装备的类型, 讨论限制性最强到限制性最弱的运营环境。当环境限制性变小时, 以前通过运营环境设计解决的额外危险又会出现。可以通过在车辆设计中采取合适的措施来减小这些额外危险。

4 运营环境1

运营环境1为高速铁路装备在专用线路走廊上运行。该环境不包括任何其他类型的列车运输形式和平交道口。最高速度的运营出现在运营环境1中。该环境需要高效的列车控制系统, 其能力应该满足或超过本文先前讨论的PTC系统。该环境还需要线路维护安全规划、关于车辆和运营环境本身维护的严格标准。

4.1 运营环境1面临的潜在危险

本文讨论运营环境1中常见的4种危险:

(1) 脱轨 (车轮破裂、钢轨断裂、自然灾害等) ;

(2) 列车控制系统失效, 使得列车脱离控制;

(3) 线路维护设备未被列车控制系统跟踪到;

(4) 线路上遇到碎片。

4.1.1 脱轨实例

2007年2月23日, 英国坎布里亚Grayrigg附近1辆维尔京Pendolino列车以约153km/h (95mile/h) 的速度通过一个道岔。该道岔处于非正常状态, 列车驶过时, 道岔尖轨可以移动。列车所有车辆脱轨, 好几辆车冲下路基并发生侧翻。事故列车的照片见图1, 图1标注了列车每辆车的位置。事故最终造成1名乘客受致命伤, 28名乘客和2名乘务人员严重受伤[2]。

尽管这起列车脱轨事故使一些车辆发生侧翻, 但车辆的占用体积基本上未受到损失。本次事故中大多数受伤是由二次碰撞造成的, 并不是由于占用体积损失造成。装备设计的事故减轻措施, 尤其是侧墙强度和车内配置, 成功地减小了这次特定事故的负面后果。由于发生了这起事故, 对1 473个道岔进行了检查, 以确定同样设计的其他道岔是否与事故道岔处于同一状态。检查并没有发现其他道岔与事故道岔处于同一状态, 但确实发现一些部件有失效的预兆[2]。这次对线路部件维护的强化检查是通过线路维护预防事故的一个很好的例子。

4.1.2 控制失效实例

2009年6月22日, 华盛顿地铁系统发生了列车与列车碰撞事故。地铁系统安装了列车控制系统, 该系统不仅能够使列车在合适的位置停车, 而且还能够使列车加速到允许速度并维持在该速度。在这起事故中, 112次列车紧跟在214次列车后面。214次列车接收到并编译了一个停车信号。然而, 检测信号闭塞区间内列车存在的道旁硬件发生故障失灵, 并没有“看见”停止的列车。其结果是112次列车得到指示继续前行, 就好像前方的线路未被占用一样[3]。

第二列车的司机看见前方线路上停止的列车, 立即采取了紧急制动。然而, 两列车之间的空间不足以使第二列车停下来, 致使第二列车撞向静止列车的尾部。后面列车的头车大部分长度被压缩, 造成9人死亡。图2为两列车事故发生后的位置状态。

在这起特定的事故中, 后面列车头车占用体积遭受了相当大的损失。美国国家运输安全委员会 (NTSB) 在这起事故的报告中作了如下陈述:

关于事故的幸存性, 调查发现1000系轨道车辆的结构设计几乎没有防止碰撞中生存空间遭受灾难性损失的措施, 从而导致乘客伤亡惨重[3]。

虽然运营环境安装了预防两列车相撞的尖端的列车控制系统, 但系统却以这样一种方式失效, 从而导致事故发生。在本报告中, 国家运输安全委员会指出, 2005年曾发生同样的信号系统故障, 导致两列车差点发生碰撞。在2005年的事故中, 由于工作人员的干预, 防止了碰撞的发生。报告也阐述了尽管制定了强化检验程序, 以确保控制系统工作正常, 但执行这些程序的技术人员对这些程序并不熟悉。

在这起事故中, 系统安全方面出现了多起缺陷, 损害了事故预防和减轻策略。列车控制系统失效, 没有防止两列车试图占用同一闭塞区间。虽然同样的系统失效早已出现过, 但并不是所有的负责检测这些部件的工作人员均遵守改进的维护程序。列车本身没有设置足以防止撞击列车头车占用体积损失的事故减轻措施。

4.1.3 轨道上线路维护设备事故实例

2006年9月22日, 德国拉滕磁悬浮试验线出现了一起事故。当时, 1辆确保线路走廊无碎片的线路维护车辆正在线路上运行。一列运送在试验场工作的公司员工的列车以约193km/h (120mile/h) 的速度撞向维护车辆[4]。事故造成23名乘客死亡、10名乘客重伤。尽管这条线路确实有能够预防这类事故发生的安全系统, 但该系统在事故发生时没有开启[5]。图3为磁悬浮列车损坏的头车。

从公开的信息还不清楚磁悬浮车辆设计中采用了何种防碰撞特性。系统中设计的事故预防特性确实包含了如果两列车存在相撞危险时预防两列车碰撞的自动制动系统。然而, 控制系统在安全系统未开启的情况下却允许列车在线路上运行。

4.1.4 线路上碎片实例

第4个可能在运营环境1中发生的事故实例为2001年2月28日在英国塞尔比发生的铁路事故 (图4) 。在这起特定的事故中, 一名汽车驾驶者驾驶着一辆SUV, 并拖着一辆汽车。SUV偏离公路, 穿过栅栏, 越过田野, 又穿过第二道栅栏, 最后停在了公路下方的列车线路上。SUV司机联系警察通知铁路部门他的车辆阻塞了线路。在联系上铁路部门之前, 一列客运列车以约201km/h (125mile/h) 的速度撞向汽车, 致使列车脱轨, 侵入线路走廊中的另一条线路。然后列车又继续沿线路走廊向前移动, 撞上了被其侵入的相邻线路上迎面驶来的货物列车[7]。在这起事故中, 客车上死亡10人, 其中包括列车工程师。虽然运营环境1并不包括货物列车, 但在这种类型的事故中, 另一列客车会卷入其中, 其后果与前一列客车一样严重。

在这起事故中, 在列车撞到汽车前, 没有足够时间用于SUV司机联系警察———警察通知铁路部门———铁路部门联系列车工程师———工程师把列车停下来。尽管存在警告列车工程师障碍物侵入线路走廊的技术, 但这些警告的有效性存在实际局限。即使列车工程师能立即被通知前面有障碍物, 但是列车需要时间 (距离) 才能停下来。健康安全委员会 (HSC) 在调查塞尔比事故期间, 检查了大量涉及公路汽车的铁路事故。他们得出的结论是:防止汽车进入铁路线路走廊, 而不是防止列车撞汽车, 才是减小危险的最好办法[7]。

随着高速列车最高运行速度的提高, 制动距离也随之增加。对于高速运营, 设计系统时防止诸如汽车和货车这样的大型障碍物进入线路走廊尤为重要。图5为一系列假定的速度-距离制动曲线, 用于估算初始速度322km/h (200mile/h) 停下来需要的距离。每条曲线均代表1个制动率。如图5所示, 采用假定的最大制动率3.2 (km/h) /s (2.0 (mile/h) /s) , 以322km/h行驶的列车需要将近4.57km (15 000ft) 才能停下来。

在美国, 尽管将列车与列车碰撞从高速运营担忧的事故情景排除的主要理由是采用了有效的列车控制系统, 但列车控制系统仅能用于减轻某些碰撞的后果, 而不能完全防止碰撞的发生。认识到在装有PTC系统的线路上有发生碰撞的可能性 (即使速度较低) 是很重要的。虽然在塞尔比列车与挡在线路上的汽车相撞只导致了部分脱轨, 但是与迎面驶来的货车相撞后果非常严重。为减小这类事故的负面结果, 事故减轻策略仍是总体系统安全的合理组成部分。

5 运营环境2

运营环境2为高速轨道车辆在共享线路走廊内的专用线路上运行。该环境以高速运营为特色, 运营速度低于环境1。不与其他形式的车辆共享线路, 但是, 货车或者常规速度的客车可以在线路走廊内相邻的线路上运行。该环境特征还包括有限数量的平交道口, 所有这些平交道口均增强了安全措施。与环境1一样, 环境2采用高效的列车控制系统。环境2也需要严格的维护标准和线路维护安全规划。

运营环境2面临的潜在危险如下。

影响运营环境1的潜在危险同样也是影响运营环境2的潜在危险。另外, 运营环境2还包括一个额外的危险:常规装备脱轨堵塞线路走廊。

以下是常规装备脱轨实例。

这个特定的例子说明了在共享 (或者隔离但相邻近) 线路走廊专用线路上运行的不同类型的装备相关的潜在危险。在科罗拉多州首府丹佛, 轻轨列车在与货运铁路紧邻的线路上运营。2007年12月11日, 一列运煤列车在临近轻轨线路的货运线路上脱轨, 约有20辆车脱轨, 煤炭散落到轻轨线路走廊内[9]。运煤列车脱轨时, 一列轻轨列车正在靠近货运线路走廊的线路上运行。轻轨列车未能及时停止, 并撞到阻塞线路的煤炭上。造成轻轨列车脱轨, 但没出现死亡 (图6) 。

这起事故强调了不同的铁路装备在临近线路走廊内运行的潜在危险。把不同的铁路装备安排在隔离线路走廊运营, 可以防止由于两列车在同一线路区段运行导致的列车与列车碰撞。这个情况表明, 要真正防止运营装备与脱轨装备发生碰撞, 必须采用更有效的隔离线路走廊的措施。在存在发生此类碰撞可能性的情况下, 仔细考虑客车的设计和选择合适的防碰撞特性来减轻此类碰撞的后果很重要。

由于货运列车脱轨与轻轨列车通过间的时间非常短, 给轻轨线路安装侵入探测元件也不可能防止这起事故。在存在发生此类碰撞可能性的情况下, 仔细考虑客车的设计和选择合适的防碰撞特性来减轻此类碰撞的后果很重要。

6 运营环境3

运营环境3为高速轨道车辆在常规速度线路上运行。不管何种装备在常规线路上运行, 其速度均限制到常规速度。高速轨道车辆可能与通勤列车、城际列车或者货运列车共享线路。这样线路承受的载荷会增加, 需要合适的维护。该环境可能有公路-铁路平交道口。有效的列车控制、车辆的合理维护、线路维护安全规划都是环境3的特征。

6.1 运营环境3面临的潜在危险

影响运营环境1和运营环境2的潜在危险同样也是运营环境3的潜在危险。另外, 运营环境3还包括2个额外的危险:

(1) 公路车辆阻塞平交道口, 被高速列车碰撞;

(2) 与常规装备碰撞。

6.1.1 公路车辆被高速列车碰撞实例

在法国, TGV高速列车既在专用高速线路走廊运营, 也在常规线路上运营。当高速列车在常规线路上运行时, 其速度会限制到常规速度。常规运营环境的特征之一就是存在公路-铁路平交道口。

1997年9月25日, 一列TGV列车在常规线路上运行, 在比耶讷附近与1辆陷在平交道口的沥青铺装车相撞[11]。碰撞时, 列车的速度约130 km/h (81mile/h) 。图7显示了动力头车碰撞后侧躺在地面上的情景。

在这起事故中未出现死亡。部分程度上要归功于卷入这起事故的TGV列车的防碰撞设计。1998年, 在法国瓦龙发生了类似的事故, 一列TGV列车在平交道口以109km/h (68mile/h) 的速度撞向1辆重型卡车。这起碰撞事故造成2人死亡, 正是这起事故成了后来开展TGV防碰撞性研究项目的催化剂[12]。在这2起事故中, 重型装备均陷在平交道口。

有多种事故预防措施可用来增加平交道口的安全性。改进公路设计, 减小车辆陷在平交道口的可能性, 改进栅栏, 防止司机在列车即将到来前进入平交道口, 均可以减小列车通过时公路车辆在线路上的可能性。限制列车通过平交道口的速度, 可增大发现障碍物停住列车的可能性, 以及减小不可避免碰撞的后果。取消平交道口可进一步减小轨道车辆撞击公路车辆的可能性。

6.1.2 与常规铁路装备碰撞实例

东北走廊是一条连接华盛顿与马萨诸塞州波士顿的铁路, Acela Express列车、Amtrak Regional列车和通勤列车都在这条线路上运行。在东北走廊的最窄处, 线路为复线。

2008年3月24日, 1辆装有木材的货车停在私有岔线上。货车未固定, 溜出了货场, 且没有脱轨。货车向山下驶去, 来到了东北走廊上。

同时, 一列通勤列车正在东北走廊上朝着货车下来的方向运行, 通勤列车工程师意识到信号指示前方线路被占用, 并将列车停下来。在通勤列车后退前货车撞向了通勤列车。碰撞后损伤的货车和机车见图8。

尽管货车速度估计只有40 km/h~64 km/h (25mile/h~40mile/h) , 但冲击力足以驱动静止的列车移动约14.3m (47ft) [13]。在这起事故中未发生死亡, 但报道有150人受伤。

该事故证明, 即使有列车控制系统的环境也需要防碰撞的车辆。尽管有防止货车溜出岔线的预防措施, 但未能把车辆留在岔线上。信号系统工作正常, 并警告通勤列车工程师前方线路有东西。通勤列车工程师采取了正确措施, 并将列车停下来。然而, 在这个时刻, 机车工程师未能采取进一步的措施防止列车被撞。在这起事故中, 机车和客车具有足够的防碰撞性, 保护了乘务人员和乘客, 使其免于遭受致命伤害。

7 结论

有效的列车控制系统包括PTC系统, 能预防某些类型的列车事故, 包括超速脱轨、列车-列车碰撞、侵入工作区, 以及通过不正确的道岔。但是, 控制系统并不能预防所有类型的事故。即使采用尖端的列车控制系统和对列车进行细致管理, 威胁乘务人员和乘客生命的事故仍会发生。

尽管组合各种事故预防策略可以减小某些类型事故的严重程度和发生频率, 但还是会有事故发生。如果事故未被系统设计完全预防, 可以通过在高速轨道车辆上引入防碰撞设计, 来减轻对乘客和乘务人员的伤害。系统总体安全取决于运营环境应用的事故预防措施和事故减轻策略的组合。

摘要：介绍了一系列可能会影响美国高速客运列车安全运营的潜在危险的情景实例。由于可以设计不同的运营环境来限制某类事故发生的可能性, 因此, 本文讨论了3种不同的假定高速运营环境。但在所有运营环境中, 认识到需要列车防碰撞特性来减轻潜在事故的后果是很重要的。

关键词：高速铁路,运营,安全,美国

参考文献

[1]Positive Train Control.Federal Railroad Adminstration[EB/OL].[2010-10-26].http://www.fra.dot.gov/Pages/1521.shtml.

[2]Report20/2008.Rail Accident Report:Derailment at Grayrigg, 23February 2007.Rail Accident Investigation Branch, Department for Transport.[EB/OL].[2010-10-27].www.raib.gov.uk.

[3]Railroad Accident Report NTSB/RAR-10/02.Collision of Two Washington Metropolitan Area Transit Authority Metrorail Trains Near Fort Totten Station, Washington, D.C., June 22, 2009.National Transportation Safety Board.[EB/OL]. (2009-6-22) [2010-10-27].http://www.ntsb.gov/publictn/2010/RAR1002.pdf.

高速铁路路基过渡段施工探讨 篇7

一、高速铁路路基过渡段存在的问题及原因

1. 路基变形所造成的沉降现象

高速铁路在建造过程中, 过渡段通常情况下会采用填土作为填料。由于填料颗粒之间存在一定的空隙, 而这些空隙在施工使其无法完全被压实, 在后期的长期使用中, 受到自身重力及外力的共同作用, 填料就会逐渐压缩下沉。同时, 由于过渡段通常位置较为特殊, 在施工过程中难以压实, 就容易导致路基的填土密实度达不到设计要求, 使路基发生较大的沉降。

2. 高速铁路运营过程中地基的沉降

高速铁路在运营过程中, 由于地基与桥梁等横向结构之间的刚度不一样, 会发生不同程度的沉降变化。这时在过渡位置就会出现不同程度的跳车现象, 路基会下沉变形, 铁路轨道也容易遭到破坏, 严重影响了高速铁路的运营安全。

3. 高速铁路设计中的不合理

在进行高速铁路过渡段的设计时, 如果没有提出较为合理的设计方案, 没有将铁路的过渡段作为一种特殊的结构来进行设计。在设计时, 如果对过渡段的施工碾压过程没有完整的规划、对所用的填料没有进行严格都要求, 都会影响到路基过渡段的施工质量。

二、高速铁路路基过渡段施工步骤

1. 施工前的准备工作

在高速铁路的施工开始之前一定要做好施工的准备工作, 保证施工的顺利进行。首先, 要对施工图纸进行严格的审核, 对高速铁路过渡段的结构、位置、高程以及各个部件的尺寸等进行详细的检查, 如果发现与设计图纸有差异的要及时反映给设计单位;其次, 要对施工区域的地质情况进行勘察, 收集该区域内的完整的地质水文信息;然后, 要准备好施工材料和施工机械, 选择适宜级配的碎石填料, 建立级配碎石拌合站, 同时还要对碎石的施工配合比进行合理的选择;最后, 要编制一份科学合理的作业指导书, 在指导书中要明确之处施工的关键工序、质量标准、检测方法以及具体的施工工艺。另外, 还要准备好施工所要用到的机械设备。

2. 高速铁路路基过渡段的地基处理

(1) 浅层地基的处理

浅层地基如果达不到设计要求, 可以通过开挖换填的方式进行处理。对地基浅层的软土进行全部或部分挖除, 然后利用砂砾、卵石等渗水较强的材料或者拥有较高前度的牯性土进行填充。这样可以从根本上改善地基情况, 提高地基的质量, 保证铁路的安全运营。

(2) 排水固结法

排水固结法是指地基在受到外力的作用时, 通过在地基周围布置竖向排水井, 使地基中的水分渗透到排水井中, 使地基发生固结变形, 提高地基的强度。按照排水技术措施的不同, 可以将排水固结法分为砂井排水法、袋装砂井排水法、塑料板排水法以及电渗法。

(3) 地基的预压

地基的预压主要分为地基荷载预压法、降水预压法、真空预压法及符合预压法等。

3. 测量放样、埋设沉降观测桩

利用全站仪进行放样, 然后按照工程设计要求确定沉降观测桩位置, 并按照要求埋设好沉降观测桩。另外, 还需要测量出地面的标高, 并按照标高计算过渡段的尺寸, 再用石灰线标示出路基过渡段的填筑范围。

4. 混合料的拌制

混合料的拌制必须要选择准确度高的拌制设备, 以保证混合料的配合比例的精确度, 保证工程质量。同时还要求拌制设备的性能良好, 能保证混合料中的颗粒具有较高的完好率。在进行混合料拌制的过程中, 水泥必须要选择干燥的区域进行存放, 避免因潮湿造成的水泥结块而影响计量的准确度, 在入料口需要安装合适的筛网将超大粒径的进行排出。另外, 还要保证拌制的混合料不能出现明显的离析现象。如果发生明显的离析现象, 必须要及时采取措施, 以免影响工程质量。在混合料的拌制现场必须要安排一名经验丰富的实验人员对混合料的各种配合比进行控制, 并对拌制的情况进行随机抽查并记录。如果发生异常情况, 应立即停止生产。

5. 混合料的运输

根据施工现场的地理特点, 选择合适的自卸式运输车。将拌制好的混合料从拌制设备中直接卸入运输车, 尽快运到施工现场。在运输过程中, 要对混合料进行保护, 尽量减少混合料中水分的流失。为了防治混合料在运输过程中发生离析反应, 在运输过程中, 要选择合理的运输限量, 尽量选择路况较好的路段行驶。同时, 在运输车的选择上最好选择吨位较大的车辆。在运输的过程中, 运输车要匀速行驶, 避免出现紧急刹车的情况。

6. 混合料的摊铺

混合料在运输到施工现场后, 应及时利用平地机进行混合料的摊铺作业。在进行摊铺作业时, 为了避免离析, 平地机应尽量保持匀速行驶。对部分发生离析的位置, 要及时进行修补。在摊铺的过程中, 松铺的厚度要控制在33 cm左右。保证在压实之后, 摊铺层的厚度在30 cm以内。桥台台后由于不能使用压路机, 松铺时要将厚度控制在15 cm左右。

7. 摊铺层压实

当混合料摊铺好后还处于最佳含水量的阶段时, 应立即对其进行碾压作业。在碾压过程中, 要按照静压1遍、微振1遍、强振3遍、微振1遍、最后再静压1遍的顺序对混合料进行压实, 然后检测碾压层是否合格。如果不合格, 继续进行振动碾压。每碾压一次后, 进行一次检测, 直到各项指标合格为止。

8. 路基的养护

在碾合格后, 若要停止下一层摊铺的施工则需要立即用布覆盖摊铺层, 并洒水养护, 每天至少要补充洒水1次。在养护期间, 严禁任何车辆的通行。

三、结语

近几年来, 国内的高速铁路事业得到了飞速发展。在高速铁路的建设过程中, 为了避免路基与桥梁等横向连接物之间的刚度差异而出现的不同沉降会影响列车运行的安全和舒适度, 需要在这之间设置过渡段。在过渡段的施工中, 要严格按照设计要求施工, 控制好施工的工序, 确保过渡段路基的施工质量, 保证高速铁路的运营安全, 推动中国高速铁路的发展。

摘要：近年来, 随着我国经济的高速发展, 高速铁路也较快的发展起来。为了保证高铁的行驶安全, 就需要对高速铁路的施工质量提出较高的要求。本文就对高速铁路路基过渡段的施工进行了一定的探讨。

关键词：高速公路,路基,过渡段,施工

参考文献

[1]范亚峰.高速铁路路基过渡段施工质量控制技术[J].科技传播, 2010.

高速铁路沉降观测与控制 篇8

【关键词】高速铁路；沉降；观测；控制

高速铁路是当代铁路高新技术发展的产物，代表着未来铁路的发展方向。高速铁路的主要特点就是速度快，追求的是舒适性和安全性，所以高速铁路对轨道的质量技术要求非常高，另外，它的维修和保养成本比普通铁路也高出很多，所以一旦出现沉降变形，将会给国家和社会带来非常严重的后果，和不可估量的经济损失。所以做好高速铁路沉降观测的工作至关重要，它直接关系到我国高铁未来的健康发展。

1、高速铁路沉降观测

1.1简要概述。高速铁路沉降观测是铁路部门的一项重要工作，属于铁路轨道日常维修与保养的一部分，做好轨道沉降观测，对于未来高速铁路的发展建设以及运营管理起着非常重要的作用。由于高速铁路运行速度非常快，一般铺设的是无砟轨道，这种铺设方法对工程竣工后轨道沉降的要求极其严格，一定要保证施工后轨道沉降不能于高15毫米；而对于路桥以及路隧结构物的过渡路段，要求其轨道不均匀的沉降差一定不能高于5毫米；其纵向变形折角要低于千分之一。另外，轨道铺设期间，一定要确保按照轨道设计的要求对其沉降进行全面系统的观测，以确保高铁轨道的铺设质量。

1.2观测方法。一般情况下，高速铁路在建设和运行阶段都会做一项非常重要的工作，就是对其轨道的沉降进行观测，过程中，由于沉降观测的目标不太一致，所运用的沉降观测方法也不同，常用的几种观测方法有：运用液体静力水准测量；精密水准测量；卫星导航定位系统测量；精密的三角高程测量；雷达干涉测量等等。

1.3沉降观测点的设计要求。沉降观测点一般分为变形观测点，基准观测点和工作基点。其中变形观测点最好选在已经发生变形的轨道上，要求观测点牢固，方便观测，外形美观，并且不能破坏其外观；基准观测点要选在可以长时间保存的位置，每个观测网至少设置三个以上稳定的基准观测点，并且每个观测点的间距要小于1千米；工作基点最好是在比较稳定的位置，另外，这些基点在观测的过程中不能有变化，一般是200米左右的间距。

1.4观测仪器的使用及要求。高速铁路为了达到高稳定性和安全性的要求，已经不再使用精密光学水准仪进行轨道沉降观测，目前运用的是精密数字水准仪，这个改变不但减少了人为误差的产生，同时还提高了观测数据信息的准确性和有效性。另外，考虑到沉降观测数据的准确性很容易受到外来的一些因素影响，沉降观测的过程中首先要确定好观测的路线，观测的方法以及观测人员，另外，还要检查测量仪器是否完好。

2、沉降观测数据的管理

2.1前期工作安排。沉降观测之前的准备工作非常重要，决定着未来该项工作是否能够顺利进行，各相关的部门或单位要就此事组织一次会议，明确一下各单位或部门的工作内容，工作要求，以及具体分工事宜，并作出相应的工作文件报告。主要分析讨论的是：沉降观测工作的人员构成；对观测精度及观测方法的具体要求；对一些非常规数据的分析及应对方案；特殊情况的处理方案等等。

2.2辅助资料的整理。沉降观测要想做到程序化的管理，相关部门或单位要提交有关沉降观测的一次性文件，文件的内容主要是：项目的施工情况，以及一些观测点和观测控制网的相关情况。另外，设计单位或部门也要把其负责的相关工作做成文件，提交给其他相关单位。

2.3监督管理。沉降观测工作开始前，相关施工单位要配合项目监理部门的审查，审查内容一般主要有：沉降观测控制网的设置；观测仪器的置备以及观测标志的设定等等。除此之外，监理部门还要审查外业沉降观测人员的相关工作资质以及观测仪器的相关证书，并做好沉降观测的审查报告。在正式开展沉降观测工作的过程中监理部门还要组织好专业人员对其它相关施工单位进行站立式现场监督与管理。

3、观测数据质量的控制方法

3.1常规检查必不可少。沉降观测数据信息在入库和生产的过程中，常规检查是数据质量控制的首要工作。在沉降观测工作开始前，一定要仔细现场检查沉降观测各个观测点的布置情况，必须确定每个观测网点的布置都能符合沉降观测工作的基本要求；在沉降观测工作过程中，为了能够确定每位沉降观测人员都能按照相关要求进行观测，监理部门有必要在实施过程中，派相关人员对观测的整个过程进行站立式管理与监督，对于工作中出现的一些问题随时做现场指导；相关监督管理人员要在对沉降观测数据信息进行处理和打包入库时，进行严格审查监督，以保证数据的客观性与准确性，同时也能保证所有程序都能规范化进行，不受任何人为原因的打扰。

3.2设置监测试验段。高速铁路的建设是一项极其复杂并且技术含量非常高的系统化工程项目，涉及到很多高新技术领域，所以国家要求承接高速铁路建设项目的相关施工单位，一定要提前分析研究高速铁路建设要用到的一些核心技术。那么，沉降观测工作也要这样，需要先设置沉降观测的试验路段，并严格按照相关要求实施，在沉降观测过程中汇总问题，并充分进行分析和讨论，在实践中总结经验和教训，为接下来全面的观测工作做好充分准备。

3.3建立优化数据质量的知识库。高速铁路工程项目的建设涉及到的知识领域非常广，而其中的沉降观测工作也需要掌握多方面的专业知识和和相关经验，人们很难全部掌握，因此把这些复杂的行业准则，技术规范和专家的经验汇聚在一起，建立优化数据质量的知识库有利于更好的控制沉降观测工作，从而优化沉降观测的数据质量。沉降观测信息数据非常巨大，只靠人工控制和管理没有办法完成数据的审查工作，必须运用电脑进行操作管理，如果把现有的识别异常数据的经验，转变成电脑可以识别的知识库，就可以有效的帮助观测工作人员对观测数据进行控制和管理，从而提高工作效率。

3.4提高工作人员的素质。沉降观测的监测工作，关系到整个高速铁路建设这个大项目的未来发展。所以从主观层面讲，要求其工作人员必须对此要有足够的知识技能，并且要有极强的工作责任感；从客观层面讲，沉降观测人员是获得准确观测数据的主要力量，对他们必须严格要求，要求全面掌握沉降观测的方法和技能，还应考取从事该工作的相应资质。

4、结语

总之，在我国高速铁路建设高速发展的今天，高速铁路的安全性和稳定性也随之成为人们普遍关注的问题，为了能实现高速铁路的健康可持续发展，让其长期的造福于人民，造福于社会，中国铁路部门时刻都不能放松对高铁轨道沉降的观测，并要随时反馈监测的数据信息，对存在安全隐患的地方进行及时有效的控制。

参考文献

[1]吴大勇，杨宇鹏，胡晓军.高速铁路沉降观测数据管理分析[J].铁道科学与工程学报，2013，7（2）8：9-92.

[2]陈善雄，宋剑等.高速铁路沉降变形观测评估理论与实践[M].北京：中国铁道出版社，2011.

高速铁路论文 篇9

论文

高速铁路在不同国家不同时代有不同规定。中国国家铁路局的定义为：新建设计开行250公里/小时（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200公里/小时的客运专线铁路。高速铁路是一种新型的交通运输方式，其运输生产设施包括线路、动车组、牵引供电系统、信号与通信系统、客运站，各设施功能各异，各司其职，但又联系紧密，缺一不可，从而组成一个统一的整体。

高速铁路的线路与普速铁路相比有很大的不同，为了达到安全运营要求，高速铁路基础设施既要为高速度运行的机车车辆提供高平顺性与高稳定性的轨面条件，又要保证线路各组成部分具有一定的稳定性与耐久性，使其在运营条件下保持良好状态。因此，高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路的平顺性为主，尽可能地降低列车的横向和竖向加速度，减小列车各种振动叠加可能性，从而提高旅客的乘坐舒适度，同时也要考虑到减小工程量、降低造价、便于施工、运营、维修等。

高速铁路的车辆也进行了更新，使用最新型的车辆—动车组。动车组的动力来源分布在列车各个车厢上的发动机，而不是集中在铁路机车上。电力动车组又分为直流电力动车组和交流电力动车组两种。电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。

高速铁路普遍使用电力牵引，其具有功率大、效率高、清洁无污染、能够综合利用各种一次能源的优点。但是高速铁路上运行的动车组必须依靠专门的外部装置提供电能，动车组通过列车受流装置获得电能以后，需要对电压和电流进行适当的变换，驱动电动机运行，从而为列车行走提供牵引动力。

我国铁路通信系统正在处于向数字通信技术方向发展的阶段，如今我国高铁发展GSM-R的目标是：在全路建立一张移动通信网络，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接，确保列车平稳、高速、安全地运行。GSM-R 将在铁路信息化和自动化领域发挥重要作用。在GSM-R平台上，实现车同步操作控制系统、列车控制系统的安全信息传输；替代无线列调，建立有线无线融合的调度通信；实现列车尾部风压的信息传递；在旅客列车上、机车上，实现移动信息综合接人系统，满足车、机、工、供电、运输、服务等的需要。

高速铁路暴雨灾害防控技术研究 篇10

高速铁路沿线暴雨灾害防控技术是指暴雨警戒区间的确定及风险评估, 这一研究关系到高铁沿线雨监测布点的科学性和采集雨量、雨强的代表性及可靠性, 并会为行车指挥控制系统提供较为合理的限速指令信息, 或为启动应急预案提供决策依据, 从而达到安全、高效行车的目的。

目前世界各国已建成和正在建成的高速铁路均将综合安全保障体系研究放在首位。如何针对可能发生的各类危及行车安全的灾害, 建立安全、可靠、实时、准确的安全防控监控和信息传输体系, 制定科学有效的预警机制和应急预案以及在灾害发生前或发生后及时控制运行列车减速或停车, 使各种多发、随机的铁路灾害造成的破坏力降低到最低程度或避免灾害的发生是研究的主要目的。因此, 本项研究对于我国高速铁路科学合理地调度列车、指挥运行, 确保客运专线运行安全有着重大的现实意义。

1、暴雨监测的必要性

暴雨监测技术是高速铁路安全防灾暴雨对策中的基本项目。通过高速铁路沿线我国7 3 8个基本气象站近4 0年各月各等级暴雨观测数据的科学分析, 掌握高速铁路沿线各里程的暴雨类型和特征, 确定不同区域和路段的暴雨监测技术, 如使用雨量传感器进行暴雨监测, 在动车组运行前确认暴雨是否达到限制标准, 从而进行暴雨天气下动车组的运行管制, 当某铁路路段10min最大降水量达到2.0mm时, 即启动铁路暴雨预警系统, 这样可以有效地保证暴雨洪水发生时列车的运行安全。因此, 高速铁路暴雨监测是防控技术中十分重要的环节。

1.1 暴雨警戒区域

以一日最大降水量5年一遇设计值 (1) R5m a x和1 0 m i n最大雨量为主控因素, 采用等概率方法进行分区, 分为3级进行风险评估, 按照以下标准选定警戒的区域, 进行警戒区域的雨量计设置和雨强监测。

(1) 暴雨警戒区间R5m a x 5 0~1 0 0m m, 对应1 0 m i n最大降水量2~4 m m区间。

(2) 暴雨警戒危险区间R5max100~150mm, 对应10min最大降水量5~6 m m区间。

(3) 暴雨警戒重度危险区间R5m a x 1 5 0~2 0 0 m m, 对应1 0 m i n最大降水量7~8 m m区间。

1.2 安全防灾雨量监测站

高速铁路安全防灾雨量监测站必须具有代表性、准确性、比较性。

代表性:雨监测记录不仅要反映测点的雨量和雨强, 更要反映监测点周围一定范围内的一日最大降水量状况。防雨安全监控站在选择站址和仪器性能并确定仪器安装位置时要充分满足记录的代表性要求。

准确性:雨量监测记录要真实地反映沿线降水量的实况。安全防灾系统雨量监测站使用的观测仪器性能和制定的监测方法要充分满足气象行业规范规定的准确度要求。

比较性:不同里程的安全防灾系统雨量监测站在同一时间监测的雨量和雨强值, 或同一个防雨安全监控站在不同时间监测的雨量和雨强值能进行比较, 从而能分别表示出暴雨的水平分布特征和随时间变化的特点。安全防灾系统雨量监测站在监测时间、监测仪器、监测方法和数据处理等方面要保持高度统一。以一日最大降水量5年一遇设计值、1 0 m i n最大雨量为主控要素, 结合各级暴雨日数来确定暴雨区间。在暴雨区间具有代表性的里程 (暴雨警戒区域) 建立安全防灾系统雨量监测站, 每个监测站设置一套传感器。

2、降水量的定义

从天空降落到地面上的雨水, 未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的水层深度, 称为降雨量, 以m m为单位, 它可以直观地表示降雨的多少。

国家气象局规定:2 4小时内的降雨量称之为日降雨量, 凡是日最大降水量在1 0 m m以下称为小雨, 10.0~24.9mm为中雨, 25.0~49.9 m m为大雨, 暴雨为5 0.0~9 9.9 m m, 大暴雨为1 0 0.0~2 5 0.0 m m, 超过2 5 0.0 m m的称为特大暴雨。

3、暴雨特征

我国高速铁路沿线暴雨主要由两种天气系统形成:第一种是西风带低值系统, 包括锋、气旋、切变线、低涡和槽等, 影响全国大部分地区, 形成大面积暴雨洪水。这类暴雨一般持续时间长、范围大、降水总量大。往往在大江大河上形成流域性的暴雨洪水, 常造成干支流洪水遭遇、洪峰叠加的严重洪水灾害。第二种是低纬度热带天气系统, 包括热带风暴和台风, 主要影响东南沿海和华南地区。当热带风暴和台风登陆后, 一般表现为低气压消失, 如气团移动转而北上, 深入内陆, 与北方冷空气相遇, 这可能形成大范围强降雨, 这类暴雨在中国北方地区出现的大暴雨中占很大比重。如1 9 7 5年8月淮河大水, 1996年8月海河大水。此外, 在干旱或半干旱地区, 因气流的强对流作用, 常出现局部雷暴雨, 形成洪峰高、陡涨陡落、来势迅猛的山洪, 导致局部地区的洪灾。我国高速铁路沿线的暴雨具有季节性明显、暴雨强度大、分布范围广、区域差距大等主要特征。

受特殊自然地理和气候条件所决定, 我国高速铁路沿线的降水时空分布极不均匀。降水空间分布总体情况是, 自西向东年降水量逐渐增加。沿线降水量季节分配很不均匀, 大多数区间降水量集中于5月~10月, 这一时段降水一般占全年降水量的80%左右。依据各地降水量年内季节分配的特点, 可将全国高速铁路沿线暴雨划分为6种不同的降水年变化类型, 以我国高速铁路沿线日最大降水量≥5 0 m m天数为例。6种暴雨类型为: (1) 京津、石太、哈大、长吉等夏雨型; (2) 沪宁、京沪等春雨梅雨型; (3) 广佛江珠城际铁路、武广、海南东环线、东南沿海双雨季型, 如图4.0-1~图4.0-3所示。5月和6月受夏季风影响出现前汛期雨季, 雨带北移后受台风和东风波等热带系统影响而出现第二雨季; (4) 达成复线夏秋暴雨型, 受西南季风影响, 雨季较长, 从5月开始持续到10月, 如图4.0-4所示; (5) 郑西、兰新等干旱型, 全年少雨, 如图4.0-5所示。 (6) 川黔高速铁路沿线全年阴雨型, 四季多雨, 春夏季降水最多, 如图4.0-6所示。

4、一日最大降水量不同概率设计值研究

以全国高速铁路沿线738个基本气象站, 近40年 (1971~2009年) 各月以及全年一日最大降水量资料为基础, 采用雨监测技术、气象学、铁道工程技术、数理统计与概率论相结合的方法, 应用皮尔逊Ⅲ (简称P-Ⅲ) 概率模式, 计算全国高速铁路沿线738个基本气象站一日最大降水量频率理论分布, 并且进行ω2检验, 通过率90%。

4.1 皮尔逊Ⅲ型曲线的概率密度函数

皮尔逊Ⅲ型曲线是一条一端有限一端无限的不对称单峰、正偏曲线, 数学上常称伽玛分布, 其概率密度函数为:

式中:Γ (α) -α的伽玛函数;α、β、a0-分别为皮尔逊Ⅲ型分布的形状尺度和位置未知参数, α﹥0, β﹥0。显然, 三个参数确定以后, 该密度函数随之可以确定。可以推证, 这三个参数与常用的三个参数、Cv、C S具有如下关系:

因此, 皮尔逊Ⅲ型频率曲线的密度函数可表示为以、C v、C S为参数的函数。

4.2 频率曲线统计参数的估计和确定

对于高速铁路沿线7 3 8个基本气象站近4 0年全年一日最大降水量系列, 可采用矩法参数计算公式, 计算各统计参数:

式中Xi为高速铁路沿线各气象站历年一日最大降水量系列变量 (i=1, …, n) ;n为系列项数。

4.3 皮尔逊Ⅲ型频率曲线

高速铁路沿线暴雨设计值计算中, 一般需要求出指定频率P所对应的一日最大降水量取值x p, 这就需要对密度函数进行积分, 确定其下限x p, 即:

求出等于及大于x p的累积频率P值。直接由式 (5-4-1) 计算P值非常麻烦, 实际做法是通过变量转换, 变换成下面的积分形式:

式 (5-3-2) 中被积函数只含有一个待定参数C s, 其他两个参数、Cv都包含在Φ中, 是标准化变量, 称为离均系数Φ。Φ的均值为0, 标准差为1。因此, 只需要假定一个Cs值, 便可从式 (5-3-2) 通过积分求出p与Φ之间的关系。对于给定的CS值, 对应数值表, 已先后由美国福斯特和前苏联雷布京制作“皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数Φp值表”。由Φ就可以求出相应频率p的x值:

式 (5-3-3) 中Xp为不同概率下一日最大降水量设计值 (mm) ;为一日最大降水量均值 (m m) ;C v为一日最大降水量变差系数;Φ为离均系数。以武广高速铁路为例, 绘制武广高速铁路沿线一日最大降水量皮尔逊Ⅲ型频率曲线图, 如图5.3-1~图5.3-2所示。

4.4 频率与重现期的关系

频率曲线绘制后, 可在频率曲线上求出指定频率p的设计值xp。由于“频率”较为抽象, 高速铁路特大桥抗风工程设计中常用“重现期”来代替“频率”。所谓重现期是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次, 又称“多少年一遇”。频率P与重现期T的关系如下:

式中:T为重现期, 年;p为频率, %。在高速铁路沿线一日最大降水量频率计算时, 由WTTPP软件的、Cv、Cs值, 查Φ值表得出不同频率P的Xp值。计算出一日最大降水量5年一遇、10年一遇、20年一遇设计值, 为雨量警戒标准的制定提供理论支撑。

5、雨量警戒标准

雨量警戒制度是铁道部结合近几年铁路雨量警戒制度的执行情况, 参考国内外雨量警戒值的构建模式, 日前出台了对提速、普速线路雨量出巡、限速和封锁警戒值指导性意见。为确保线路汛期行车安全的一种安全保障制度, 由警戒标准、防御标准和管理制度3部分组成。

5.1 基本概念与定义

5.1.1 临界雨量

临界雨量定义:临界雨量是指高速铁路沿线暴雨引发泥石流灾害的界限值。暴雨泥石流临界雨量确定方法有多变量、费雪准则、马氏距离、概率模式不同频率分析方法。其中概率模式不同频率分析方法优点在于涵盖近40年内平均每2年、5年、10年出现几率和风险;多变量法确定暴雨泥石流临界雨量改变以往传统不科学方式的缺点, 也能准确区分发生降雨及未发生降雨区;以费雪准则和马氏距离法推算临界雨量均需要对区别和数作修订。

概率模式不同频率分析方法:是以高速铁路沿线近40年一日最大降水量达到43.6%、20.0%、10.0%为三级警戒 (注意警戒、危险警戒、封锁警戒) 临界雨量, 即分别以日最大降水量2年一遇、5年一遇、10年一遇设计值对应10min最大雨强、1h最大雨强资料, 以及警戒区域的暴雨特性、地形地质条件等确定。以一日最大降水量发生概率10%、20%、43.6%设计值与10min最大降水量确定暴雨警戒区间, 它揭示高速铁路沿线三级警戒区间一日最大降水量的取值在40年内平均每2年、5年、10年出现几率和风险, 如图6.1-1所示。绘制高速铁路沿线任意里程日最大降水量与1 0 m i n最大雨量对应列线图。为我国高速铁路沿线暴雨三级警戒提供科学依据。

图6.1-1结果表明:我国高速铁路沿线日连续降水量与1 0 m i n平均最大雨量相关显著, 相关系数达到0.9999, 通过α=0.001显著性检验。当中央气象台发布暴雨预警信息, 高速铁路沿线WXT520雨量计10min最大降水量分别达到2.0 m m为注意警戒, 启动暴雨安全防灾暴雨预警系统, 为行车指挥控制系统提供较为合理的限速指令信息;当高速铁路沿线WXT520雨量计10min最大降水量分别达到4.0 m m、6.0 m m时, 分别为危险警戒、封锁警戒, 启动应急预案提供决策依据, 从而达到安全、高效行车的目的。

图6.1-1中所示的5 0 m m、l 0 0 m m和1 5 0 m m三条列线图, 大致反映了我国高速铁路沿线主要暴雨区和非暴雨区、大面积暴雨、台风暴雨分布的地域区界。其中5 0 m m列线图, 将我国大陆分成面积大致相等的东西两半部, 西半部除天山南北、祁连山、贺兰山麓和内蒙古草原偶有短历时暴雨外, 大部分地区暴雨发生机会较少;东半部是中国的暴雨洪水区, 年平均暴雨时间一般在1d以上, 最高区间高达16d。100mm列线图包括辽东半岛往西沿燕山、太行山往南至云贵高原南缘, 大体上是我国大面积暴雨分布地理界线, 50mm至l00mm列线图之间的广大区间海拔一般在1500m以上, 包括蒙古高原、山陕高原、云贵高原, 以短历时局地性暴雨为主, 大面积暴雨出现的机会较少;l00mm以东约占1/4国土面积的平原丘陵区, 暴雨强度大, 且易出现大面积、长历时的暴雨。从浙江舟山往南至广西北部湾滨海迎风山地的150mm雨量线, 此线以东的滨海地带及岛屿, 是出现台风暴雨的主要地区, 暴雨频率最高, 强度大, 多并发风暴潮。

5.2 警戒雨量

警戒雨量是铁路部门制定的用于发布铁路沿线暴雨洪水的预警尺度, 决定线路警戒状态的雨量指标, 是雨量警戒制度执行的技术标准之一。

临界雨量是泥石流、滑坡等自然现象发生的特征条件, 是判断雨情对线路安全威胁程度的基本依据;警戒雨量则是在前者的基础上, 考虑到其他因素的影响, 根据应用的需要而制定的应用技术标准。前者是后者的制定依据和基础, 后者是前者的工程应用。

警戒雨量在构成形式上与临界雨量相对应, 亦包括两部分:前期降水和即时雨强。以日连续降水量作为前期降水指标, 10min、1h雨强为即时雨强, 利于现场的操作和管理。

雨量警戒制度是一种分级、分段, 各工种联控执行的警戒制度, 其技术关键包括:警戒标准的制定和防御标准的制定。

5.2.1 雨量警戒标准的制定

雨量警戒标准的制定主要包括高速铁路沿线警戒区段的划分和明确进入各级警戒状态的降水条件, 形成分级、分区段警戒的警戒标准 (2-3) 。“雨量警戒制度”根据沿线的雨情来指导进行警戒, 所以, 警戒区段划分应充分考虑铁路沿线雨情特征, 同时还应考虑到地面条件、线路状况和现场的操作与管理等因素。在区划过程中应遵循以下几条原则:

(1) 遵从铁路沿线汛期雨情的分区。

(2) 各区段内的地质地貌条件及地质灾害情况相对一致。

(3) 各区段内的线路状况及抗洪能力相对一致。

(4) 便于现场对雨量警戒制度的执行与管理。

5.2.2 三级警戒状态

依据雨量时程方程 (4-5) , 结合概率模式不同频率分析方法, 确定高速铁路沿线汛期三级警戒:“注意警戒”、“限速警戒”、“封锁区间”。在三级警戒状态中, 比较重要的是“出巡警戒”和“封锁”两级警戒。三级警戒的临界雨量如表6.2-1所示。

我国高速铁路沿线地形复杂, 地形因素对暴雨的影响非常大, 地方台站的天气预报信息时空预报准确率只有50%左右。显然, 这种预报精度不能满足高速铁路动车组雨量警戒制度执行的要求。为此, 高速铁路沿线设置高精度、高密度雨量监测系统, 其平均密度10km, 大大提高了沿线灾害性雨情的预警水平, 基本满足了雨量警戒制度的预警需求。

6、防雨布点原则

依据中小尺度天气系统的典型空间和时间尺度特征。参考国际中尺度地面观测网的设计思路和国家气象局区域自动气象站布点原则, 依据QX/T 61—2007有关技术规定, 在防风布点原则基础上, 特增加雨量站布设原则:

(1) 在山区易发降雨区、路堑、人口密度较大的山洪灾害频发区适当加密站点。

(2) 布设自动雨量监测站点时优先考虑山区的中小流域, 站点应尽量安装在流域中心、暴雨中心等有代表性的地段。要注意避开雷区。

(3) 山区降雨受地形的抬升作用, 布设自动雨量站时充分考虑地形因素的作用。

(4) 受山洪威胁较大区间可适当增加。

(5) 易于实施原则。雨量计布设时充分考虑通信、交通等运行管理维护条件。

(6) 充分利用现有资源原则。已有的水文、气象等部门不同等级 (≥2 5 m m、≥5 0 m m、≥1 0 0 m m、≥1 5 0 m m) 暴雨信息应纳入监测预警平台。

7、雨量传感器的设置

雨量计也称为雨量传感器, 是监测降水量大小的重要气象仪器设备。它的精度高低, 直接影响了对降雨计量的准确性, 影响着雨量记录报告的可靠性。因此, 雨量计的精确与否, 对于高速铁路防汛抗洪、抗灾救灾的决策指令及时下达, 确保国家和人民的生命财产安全, 起着至关重要的作用。

7.1 雨量传感器的选定

早前我国普遍使用虹吸式雨量计, 作为早期的雨量检测仪器, 主要用于人工观测。翻斗式雨量计:为了适应自动遥测, 于上世纪70年代设计而成。分为单翻斗和双翻斗雨量计。翻斗式雨量计靠的是两个平衡的“翻斗”左右翻动记录降水, 结构简易而且完全依赖于机械动作, 这就使得它的精确度取决于平衡度的调整、活动机构的灵活以及机械构件的误差等因素, 所以细小的微量降雨它无法记录, 大雨、暴雨和大暴雨误差值高达4 0%~6 0%。另外翻斗式雨量计使用后的维护很繁琐, 除了首次安装时仔细调试外, 启用之后每隔一、二个月还必须去现场进行翻斗的平衡调整, 且使用时间越久, 误差越大。

目前国家气象局组织认定的新一代高精度、高可靠性的雨量计为S R Y-1雨量传感器。获得了国家气象局颁发的《气象技术装备许可证》:第S X Z-0 6-2 0 0 2号。S R Y-1容栅双阀式雨量计的工作原理:采用了精确的容栅传感原理设计制造, 通过容栅位移值来反映降雨量, 完全由数字电路替代机械部件和触点开关, 性能稳定, 计量非常准确, 不受任何降雨强度的影响, 雨量不会流失。从根本上解决了以往雨量计所存在的各种问题, 大大提高了对雨量检测的科学水平。

高速铁路安全防灾监控系统中, 雨量传感器采用芬兰维萨拉vaisala6要素W X T 5 2 0型气象传感器, 此传感器可同时监测六个重要气象参数 (风向、风速、气压、温度、湿度、雨量) , 在暴雨天气时, 数据采集器向指挥中心发送10min最大风速和一日累计雨量, 这为三级警戒提供基础数据, 并且具有可操作性, 如图8.1-1a所示。

建议在山区易发降雨区、路堑等警戒区间增设SRY-1容栅双阀式雨量传感器, 图如8.1-1b所示。

7.2 容栅双阀式雨量传感器的安装方法

S R Y-1容栅双阀式雨量计和采集器如图8.2-1所示。

8、结论与建议

(1) 高速铁路沿线各月各级日雨量≥5 0 m m、日雨量≥1 0 0 m m、日雨量≥1 5 0 m m暴雨日数分为6种类型, 按照6种暴雨类型进行防控。高速铁路沿线任意里程日连续降水量与1 0 m i n最大降水量相关显著。

(2) 提出以高速铁路沿线任意里程日最大降水量5年一遇设计值R5max与10min最大降水量, 为暴雨警戒区间的确定主控因素, 结合日最大降水量发生概率10%、20%、43.6%设计值与10min降水量确定暴雨警戒区间。

(3) 应用皮尔逊Ⅲ (P-Ⅲ) 概率模式计算我国高速铁路沿线7 3 8个基本气象站不同频率设计值, 并且进行ω2频检验, 通过率9 0%, 从而证实我国高速铁路沿线一日最大降水量遵循P-Ⅲ分布。为我国高速铁路沿线暴雨警戒区间确定技术标准和规范的制定提供了理论支撑。

(4) 依据雨量时程方程, 结合概率模式不同频率分析方法, 确定高速铁路沿线汛期三级警戒的临界雨量:注意警戒10min最大降水量2~4mm, 对应日累计雨量50~100mm;危险警戒10min最大降水量5~6mm, 对应日累计雨量100~150mm;封锁警戒10min最大降水量7~8mm, 对应日累计雨量150~200mm。

(5) 建议高速铁路安全防灾监控系统中, 雨量传感器采用芬兰维萨拉6要素W X T 5 2 0型气象传感器, 此传感器可同时监测六个重要气象参数 (风向、风速、气压、温度、湿度、雨量) , 在暴雨天气时, 数据采集器向指挥中心发送1 0 m i n最大风速和一日累计雨量, 这为三级警戒提供基础数据, 并且具有可操作性, 同时建议在山区易发降雨区、路堑等警戒区间增设S R Y-1容栅双阀式雨量传感器。具有精度高, 适用于恶劣环境, 不需要长期维修。

摘要：研究目的 高速铁路暴雨灾害防控技术是指暴雨灾害警戒区间的确定及风险评估, 关系到安全防灾监测布点的科学性和采集雨量、雨强的代表性及可靠性, 并会为行车指挥控制系统提供较为合理的限速指令信息, 或为启动应急预案提供决策依据, 从而达到安全、高效行车的目的。研究方法:以全国高速铁路沿线738个基本气象站, 近40年 (1971～2009年) 各月日雨量≥25mm、日雨量≥50m、日雨量≥100mm、日雨量≥150mm暴雨日数, 以及一日最大降水量资料、1h最大降水量、10min最大降水量为基础, 采用雨监测技术、气象学、铁道工程技术、数理统计与概率论相结合的方法。系统分析高速铁路沿线暴雨灾害防控监测技术, 应用皮尔逊Ⅲ概率模式 (简称P-Ⅲ) 进行不同频率计算, 进行ω2检验, 通过率90%。研究结论:我国高速铁路沿线各月各等级日雨量≥25mm、日雨量≥50mm、日雨量≥100mm、日雨量≥150mm暴雨日数分为6种类型, 按照6种暴雨类型进行防控;沿线任意里程一日最大降水量5年一遇设计值R5max与10min最大雨量相关显著。提出以高速铁路沿线任意里程一日最大降水量5年一遇设计值R5max和10min最大雨量为暴雨警戒区间的确定主控因素, 为我国高速铁路暴雨灾害防控和警戒区间确定等技术标准和规范的制定提供了理论支撑。

关键词：高速铁路沿线,暴雨灾害防控及警戒区间,不同等级暴雨日数,一日最大降水量

参考文献

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