[摘  要]  結合我國高速鐵路廣深線(廣州一深圳)及秦沈線(秦皇島一沈陽)的工程設計過程，分析了可能引發鐵路事故發生的幾方面的主要原因：速度控制問題、軌道故障、自然災害等，并對這些事故因素提出了預防措施。這些措施的實施對減少鐵路事故的發生有著重要作用。
    [關鍵詞]  高速鐵路  軌道故障  自然災害  預防措施

1  概  述
    高速鐵路是現代鐵路的發展方向，國外的高速鐵路已有多年的發展歷史，而我國現正處在高速鐵路的研究和發展初期。由于高速鐵路速度快，一旦發現障礙物突然出現在列車面前，很難采取應變措施，有效地防止事故的發生，因此，在設計、施工和運營管理過程中，將事故的預防系統加以充分的考慮和足夠的重視是十分重要的。廣深(廣州一深圳)鐵路是我國首次設計并投入運營的準高速鐵路；秦沈(秦皇島一沈陽)鐵路是我國首次按高速鐵路技術標準設計的高速：鐵路客運專線。在這兩條線的工程設計過程中已經考慮了防止事故發生的一些措施，比如設計全立交道、在鐵路兩側設置鐵柵欄等措施。但對高速鐵路的事故預防系統，還沒有提出系統的研究措施。由于高速鐵路可能出現的事故因素是多方面的，筆者就以速度控制系統、軌道故障預防系統、自然災害事故預防系統等方面的事故因素提出一些對策和預防措施。
2  速度控制系統
    列車的運行速度是旅客和鐵路職工普遍關心的事，列車速度的提高可以明顯地縮短旅程時間，我國鐵路系統已經在既有線上經過了幾次大的提速改造。但是，“安全第一”、“行車安全”是前提，因此，速度的提高或設計的高速或準高速鐵路都要以安全第一及旅客舒適度為最高原則，否則就容易造成交通事故。例如：“北京一齊齊哈爾”特快列車(T72次)在會安站的翻車事故，主要原因是由于列車速度過高，在進入岔道時引起的翻車事故。所以隨著列車速度的提高，速度與安全之間的關系就更加突出。有必要研究一套列車速度控制系統的措施以達到列車在運行中的不同區段內、不同的條件下，速度控制在規定速度內。
　  筆者認為，列車速度控制系統的實現方法主要是：規定設計速度、通知司機設計速度及遵守設計速度和減速原則。
2，1。設計速度的確定
  　每一條鐵路設計線路或提速后的運營線路，都有列車運行的最大設計速度。例如：秦沈客運專線的最大設計速度是200km／h，在沒有特殊速度限制的情況下，可以達到最大設計速度，但在以下情況必須減速：
 　 (1)接近前面列車時；
 　 (2)進站時；
 　 (3)軌道曲線半徑小時；
 　 (4)軌道保養差或軌道狀況不佳時。
 　 時速200km的“藍箭”動車組已與2001年1月8日在廣深線正式投入運營，標志著高速鐵路建設在我國已經拉開了序幕。現以車速200km／h運行為條件，進行列車速度控制系統的分析，以此時速度運行時，列車的剎車距離，在水平面上約3 km，在下坡段時約為4km。如果要讓列車停車，那么停車信號必須在5 kmg56 km前顯示，還必須考慮到司機認出信號與開始剎車之間的時間差，從而決定不同的剎車距離。如果5 km至6km之外的信號，列車以慢速駛入該區域時，就會停在遠離停靠點的地方。因此，將這區域分成兩部分——第一個車速為150km／h的3 km和余下階段內的停車信號。
 　 選擇150km／h的速度是因為速度從200km／h降到150km／h和從150 km／h到停車時的剎車距離基本是相同的。顯示停車信號的3km內，其運行步驟如下：
    首先顯示30 km／h以下的信號；然后將車速降到30km／h以下；再在停靠前100m左右的地方顯示停止信號。
    這3 km稱為滑行區域，采用軌道電路，也就是說，將軌道每3 km為一區間用作軌道電路的導體。當列車進入該滑行區域時，鐵軌被車輪和車軸短路，從而顯示列車來了，并且在下一個3km內顯示30km／h的信號，在前一個3km內顯示150km／h。
2．2  指示規定速度的方法
    在傳統線路設計中，司機根據路邊的三色路標了解規定速度：藍色行，黃色警告，紅色停。列車接近紅燈時，駕駛臺上會響警報，提醒司機剎車，如果司機沒有如此，列車將啟動自動停車系統。
    然而，這種方法對于高速鐵路是不夠的。因為，首先火車以200km／h的速度行駛時，司機幾乎不可能辯明路邊的信號；其次是因為有很多速度限制，因而有必要開發一套列車自動控制系統，將規定速度標明在駕駛臺的儀表板上，比較實際速度和規定速度。由于實際速度和剎車裝置相通，所以實際速度減少到規定速度時，剎車也就自動解除。
    運用該系統，控制中心能了解每列車的位置和車次，并可以在運行萬一有誤的情況下，迅速進行適當的有關處理。每列車都配有無線電話，以便司機與調度員直接聯系。
2．3  速度控制系統
    減速控制自動化顯示了ATC(列車自動控制)系統速度控制的特征，即當實際速度超越規定速度時，就會，自動減速到規定速度，但加速時僅由司機控制，是惟一由火車提供的信號。而且，ATC自動減速控制的速度變化，通常從200 km／h到30km／h，停車的行動由司機操作。
    為防止司機沒有及時減速而超速行駛，在火車完全停靠點前50m處安置一個超速行駛保護裝置。該裝置傳遞的停車信號被接收天線所收接，從而導致列車自動緊急制動。
3  軌道故障預防系統
    當軌道上有障礙物出現時，列車必須停車。擋道障礙物是前面的列車，后面的列車會通過ATC自動停車，但障礙物不是火車時，就不能被ATC顯示。按慣例司機經常地看前面的地面，一旦發現障礙物，就用緊急剎車停車，而且，地面巡道工用發信號的方式向司機報告障礙。這些方法對高速鐵路列車是不夠的。因為它們的速度很高，剎車距離長。因此，有必要開發一套系統來查明障礙和使火車立即停車；
3．1  軌道故障的預防
    在傳統線路中，軌道障礙多數都發生在鐵路與公路交叉處，下列預防措施已經或正在一些高速或準高速設計中或提速改造的線路中運用。
    (1)全立交，所有鐵路與公路交叉處設計全立道；
    (2)設防護性柵欄，當公路在軌道下面穿過時，可避免汽車貨物損壞大梁；當公路在軌道上穿過時，可避免汽車翻下來；
    (3)將整條線路圍以柵欄，防行人人內，并禁止非法侵占軌道。
3．2  軌道障礙發現和列車保護
    除了以上預防措施外，還要采用以下方法來處理線路障礙。
3．2．1  消除故障指示儀
    為了發現闖入軌道的汽車或其他車輛，指示儀器裝設在其他任何鐵路或公路較近的地方。一旦發生故障，裝置自動切斷電路，使ATC顯示停止信號。
3．2．2  巡道工發現列車危險時的緊急處置
    沿著鐵路每250 m都設有列車防護開關，供巡道工使用。緊急情況下推此開關，軌道電路短路，A丁C顯示停車信號。
3．2．3  司機對列車的保護
    裝設在列車上的緊急地面開關，是由列車司機控制的。通過切斷列車運行電源，使附近所有的列車都停止行駛。
3．2．4  其他方法
    在車頭的前端安裝了一個牢固的防護器，以便列車自己能從軌道上排除障礙，如石頭等。
    因此，采用防止汽車或石塊落在軌道上的設施和實用方法，同時要保障基斜坡更牢固以防崩塌。
4  自然災害事故預防系統   
    鐵路建設初期的線路走向選擇設計是防減鐵路自然災害的根本。在進行線路選線時，必須收集沿線的氣象歷史資料，進行實地勘察，了解沿線的氣候變化狀況，盡量避開水害、雪害、風害、霧等較嚴重的多發地段，線路走向盡量選擇與當地主導風向平行或小交角，若遇到自然災害時，必須及時采用快速的、特殊的方法進行處理。自然災害主要包括風、雨、雪、地震、塌方、滑坡等，由于我國幅員遼闊，不同地區要考慮的自然災害側重點也不同。
4．1  關于風害的對策
    在我國由于風而引起的列車事故不多，但像東南及沿海地區那樣常有臺風或季風發生的地區，要研究風與列車運行及事故預防的措施。臺風一般在夏末秋初，而季風則在冬末春初大氣壓降低的時候。多數情況下，臺風速度在20 m／s到40m／s，極少情況下可達50m／s。季風速度從15m／s到20m／s不等。預防風害有如下對策：
    (1)要研究列車不會被風吹翻的風速的允許安全極限值。而且列車行駛速度標準也建立在此原理上。
    (2)要建立風速與列車速度之間的關系式，規定當風速到達一定值時，列車只能以多大的速度行使。當風速超過允許安全極限時，列車就要停止運行。
    (3)在強風或狂風可能產生的地方建立風速表，如在河床或山頭等地段。風速信息被傳遞給最近的車站而被自動地記錄下來。
    (4)當風速超過一定值時，分別發出謹慎、警告和危險的信號，并在車站和地方控制中心響警報。控制中心工作者接到這些信號后，就指示ACT發信號到有關的區域，并通過無線電報告機車司機。
4．2  對付暴雨和水害的措施
    在鐵路自然災害中，水害是最具破壞性的，由于下雨和洪水引發的鐵路事故在我國時有發生，洪水主要發生在夏季，不同的地區均有可能發生，而且造成的危害也較大。暴雨對鐵路的破壞主要表現為：
    (1)暴雨引發山洪和河水泛濫，直接沖毀路軌、橋梁、通訊電力設施、涵洞和防護工程，淹沒路軌，其影響范圍和程度取決于暴雨的范圍、強度和持續時間。例如：1991年汛期，共有65條干線、支線發生水害，斷道356次，中斷行車13000多小時，造成經濟損失12．76億元，是我國歷史上罕見的鐵路災害年；
    (2)暴雨引起泥石流、滑坡、塌方等災害，沖毀中軌、橋梁、涵洞、通訊、電力設施，掩埋路軌，造成鐵路運行中斷，列車顛覆等重大事故。例如：1981年7月，成昆鐵路發生了我國鐵路史上最嚴重的泥石流災害。因此，必須采取預防措施，減少自然災害引起鐵路事故的發生。
    (1)在鐵路設計時，將水面上的橋，設計在歷史最大水位基礎的適當高度，作為抵抗大雨和洪水的方法。
    (2)在堤狀路基地段，一定高度范圍內要用混凝土墻進行保護。
    (3)橋下的水面警戒線要根據上游雨量的情況來確定。
    根據這些信息進行必要的軌道巡邏和列車限制運行，如控制運行速度或暫停運行等。
4．3  對付雪災的辦法
    由于積雪、雪崩、降雪等雪害而引起的鐵路事故的地段，主要集中在我國東北、華北、西北等地區。目前正在設計的青藏鐵路，尤其要注意下雪、積雪及冰土等災害的影響，需要采取一定措施。
    (1)清除軌道上的積雪以及使防害開關動作的雪融化；
    (2)列車底板上的設備也要嚴密地封閉和更好地絕緣；
    (3)要將融雪裝置裝在下雪區域，用來化雪以及防止堆積。在下雪的季節，根據巡邏人員和司機的雪量報告啟用融雪裝置。
    (4)車速也要根據雪量和粘附在車身上的雪進行調整。
4．4  地震災害  
    在我國，因地震引起的鐵路事故不常見，但在地震帶，系統的防震是不可缺少的。在地震發生時，列車必須停止運行并在確認安全時方準恢復。工程上常采取如下的防震措施：
    (1)在約20km的相鄰兩車站內裝有兩種地震儀，一種是用于中等強度，另一種是用于劇烈地震；
    (2)當任一種地震儀有反應，與其連接的車站電路開關就會中斷列車運行的電源；
    (3)切斷電源，緊急剎車使其自動停止運行；
    (4)兩個地震儀任何反應都要自動地向控制中心發出指令，使其作出相應反應；
    (5)僅僅是中等強度的地震儀反應時，控制中心的發送器通過遙控裝置接通分供電站電路開關。
4．5  預防塌方和滑坡
    由于塌方或滑坡而引起的鐵路事故在我國時有發生，主要發生地點集中在山區，尤其是我國的西南山區等地方。有必要建立一套塌方和滑坡事故預防系統，可以采取的措施如下：
    (1)在設計時，要盡量讓線路避開塌方和滑坡地段。
    (2)對塌方地段建立一些防護措施，如擋土墻等。
    (3)對滑坡及重大塌方地段建立自動觀測記錄系統，并將觀測的記錄結果及時傳送到車站的調度室內，以便調度員做出決定。
6  結  論
    筆者對高速鐵路事故發生的主要原因，特別是速度控制問題、軌道故障及自然災害等進行了系統的分析，并提出了一些預防措施。高速鐵路事故預防措施的研究對我國高速鐵路建設及全國鐵路普遍提速后
的事故預防均有一定的現實意義和實用價值。
    這些措施的實施將有效地減少鐵路事故的發生，同時，對我國的高速鐵路的設計也有重要的參考價值。隨著對高速鐵路研究的進一步深入，高速鐵路事故預防系統將得到完善，在我國鐵路事業的安全生產中將發揮更大的作用。

 參考文獻
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  4  于俊偉、劉益蘭．氣候與鐵路交通．廣西氣象，1999．6．
  (作者系中科院地理科學與資源研究所、北方交通大學土建學院 摘自：《中國安全科學學報》2002.1)