日本高速鐵路防災安全監(jiān)控系統簡介

1、日本高速鐵路防災安全監(jiān)控系統簡介關鍵字：日本高速鐵路來源:車務在線更新時間：2007-0日本是一個災害多發(fā)國家，臺風、暴雨、大雪、地震等自然災害頻繁。新干線自19年6410月開業(yè)至今，保持著無一乘客傷亡的優(yōu)異成績。每天運行列車列，運送旅客萬人次以上，列車晚點平均小于，首先應歸功于日臻完善的防災安全保障體系。（一）沿線災害監(jiān)測及管制措施地震監(jiān)測及運行管制日本是一個多地震國家，除在沿線（大部分在變電所）設置加速度報警檢測儀及顯示用地震儀外，東北、上越、長野新干線還沿海岸線設置地震監(jiān)測系統，以便提前檢測到以上的地震波。東海道和山陽新干線由于距東海及關東地震區(qū)很近，則采用了更為先進的“地震波早期監(jiān)測警

2、報系統（UrEDAS）”，利用沿線地震報警儀（設定和震級）一（距震中心距）圖，對運行管制區(qū)域進行判斷和管制。圖1為日本地震信息系統示意圖，圖2、圖3為發(fā)生地震時的列車運行管制范圍和過程。表。表為發(fā)生地震時的列車運行管制規(guī)貝嘰圖日本地震信息系統示意圖floo|3I1floo|3I1圖2甲、乙、丙、丁所代表的范圍圖3日本地震發(fā)生時的處理過程框圖風速監(jiān)測和運行管制在易發(fā)生強風及突然大風的高架橋、河川等地安裝風向風速儀，其信息在中央調度所的顯示盤上或上顯示是調度員和信息處理系統的電腦互相交換情報的人。機裝置）。日本對列車運行進行管制的風速值，全部為瞬時風速值。管制標準各地區(qū)不盡相同，在設置了擋風墻的地

3、段，對強風進行運行管制的標準可適當放寬。表1地震發(fā)生時列車運行規(guī)則（東海道新干線地震強度行車規(guī)則停車限速運行甲在規(guī)定的區(qū)間停在規(guī)定的區(qū)間限速以下，特例以車下乙在規(guī)定的區(qū)間停車在規(guī)定的區(qū)間限速0以下，特例0以下丙在規(guī)定的區(qū)間限速0以下，特例0以下丁注：（1）“地震強度”是早期監(jiān)測系統判定的地震烈度。（2）“特例”是指下列情況之一：連續(xù)雨量達120以上降雨時發(fā)生地震；氣溫上升，軌溫達50C以上時發(fā)生地震；日落以后（包括濃霧）時發(fā)生地震（地震強度丙時除外）。（3）甲、乙、丙、丁系根據震級震中距關系曲線劃分的為恢復行車而采取相應措施的4檔規(guī)定：甲停車后對全線巡檢；乙停車后對部分區(qū)間巡檢；丙停車后，從7

4、0逐步提速；一無停車后規(guī)定。（4）此表摘自“日本新干線安全對策概要”（1999年12月日文版）。表2發(fā)生地震時列車運行規(guī)則及其他（山陽新干線）感震器最大值判定震度運行規(guī)則緊急巡檢提速停車限速地面巡檢添乘巡檢000三4080以下感震器監(jiān)管范圍內0以下，但判定震度未明確前0以下，特例0以下無；特例時同“限速”區(qū)間設備電氣設備4以上感震器監(jiān)管范圍內0以下，但有設備及電氣人員添乘0以下，特例0以下特例時同“限速”區(qū)間設備電氣設備電氣設備三40120以下同上同上設備電氣設備電氣設備4感震器監(jiān)管范圍內感震器監(jiān)管范圍內，有設備、電氣人員添乘0以下，特例0以下停車區(qū)間的特定地占八、同上設備電氣設備電氣設備5以

5、上同上同上停車區(qū)間同上設備電氣設備電氣設備120同上同上同上同上設備電氣設備電氣設備注：“其他”是指工程施工或災害注意地點，根據養(yǎng)路工長或電力區(qū)長的報告確定限速值?！霸O備電氣”指提速時有設備及電氣人員添乘?！疤乩笔侵赶铝星闆r之一：連續(xù)雨量達1以上降雨時發(fā)生地震；日落以后（包括濃霧）發(fā)生地震，但“*”行的情況除外；氣溫上升，軌溫達5以上時發(fā)生地震。此表摘自“日本新干線安全對策概要”（1999年1月日文版。防止強風災害，是鐵道行業(yè)的重要課題。與強風相關的問題及其相互關系見圖4。人們關心的是強風可能造成列車的脫軌傾覆，在彎道行駛的車輛主要受到重力、橫向振動力、離心力和風壓力的影響，它們的合力若落在

6、左右車輪與鋼軌接觸點之內則不會傾覆；合力若正好通過接觸點，此時稱之為臨界傾覆狀態(tài)，記為危險率1，見圖5；擋風墻算時考慮安全系數，則取。表3發(fā)生地震時列車停車后的運行規(guī)則（東北、上越、長野新干線值（沿線行車規(guī)則緊急巡檢停車限速徒步巡檢添乘巡檢以下根據調度員的命令恢復運行無無以上1以下超過的感震器點兩端1范圍內，開始供電后以下；有設備、電力人員添乘以下。但下列情況以下：有碴軌道區(qū)間鋼軌溫度55C以上時發(fā)生地震；日落（包括濃霧、大雪后發(fā)生地震時特別規(guī)定的區(qū)間（實行地面巡檢的除外無對限速區(qū)間進行添乘巡檢1以上超過1時，在感震器動作點與相鄰感震器間超過1伽的感震器與相鄰感震器間，地面巡檢完后以下，但下列

7、情況以下：有碴軌道軌溫55C以上時發(fā)生地震對停車區(qū)間進行徒步巡檢對限速區(qū)間進行添乘巡檢注：工程施工地點、災害注意地點，根據養(yǎng)路工長或電力段長的報告決定限速值；此表摘自“日本新干線安全對策概要”(1999年12月日文版。忤已于呼泊空吒古!I-d|LCrSisijj忤已于呼泊空吒古!I-d|LCrSisijj玉晉承就韋輛哎覆的殲只迪，麻滾時向|_i_解除莎於軸t:圖4關于強風對策研究項目關聯框圖圖圖5列車受力示意日本東北新干線長553孟，設置了段大風限速區(qū)間；上越新干線長33m設置了21段大風限速區(qū)間。在這些限制區(qū)內設置了風速計，根據風速等級逐級限制車速，警報標準如表4所示。近年來，由于增設擋風墻

8、、不斷改善車輛斷面而逐漸降低了對列車限速的要求。表4強風時列車運行管制規(guī)則(東北、上越、長野新干線風速/ms1一般區(qū)間設置定標準的擋風墻區(qū)間20W風速25列車限速10n以下不限速25W風速3列車限速0n以下；也可視具體情況0停運列車限速10n以下30W風速35停運列車限速0m/以下；也可視具體情況停運風速35停運停運注：網速指瞬時風速；此表摘自“日本新干線安全對策附屬資料”（1999年9月日文版）雨量監(jiān)測及運行管制在沿線路塹、填土和隧道出入口等降雨易造成災害地區(qū)，裝設雨量計。時雨量和連續(xù)雨量超過規(guī)定值時，在工務段和地區(qū)調度所內報警。關于集中暴雨的運行管制可分為在指定的區(qū)間、里程內行車速度管制和

9、停車管制。圖6為日本雨量報警系統構成示意圖。降雨警報標準及列車運行管制措施的規(guī)定見表5和表中喇細甫味1.50.5l.5C.S1,5O,5替版援廿*停止中間機器室空鰹遐LmmLtntn中喇細甫味1.50.5l.5C.S1,5O,5替版援廿*停止中間機器室空鰹遐LmmLtntnnvmL扌釦N-站辱電卩新T城遠行本和ImtHcMsl-,圖6雨量報警系統構成示意圖表5日本東海道新干線降雨警報標準及列車運行管制措施運行管制連續(xù)雨量（累計時雨量連續(xù)雨量時雨量雨量報告?zhèn)渥⒕涞诜N111每一次第種1111每一巡檢一次第1種11每次每巡檢一次限速運行1區(qū)域1或1每一次實時地面巡檢，適當添乘巡檢區(qū)域1或1區(qū)域1或

10、1停止運行一般區(qū)間1每1一次連續(xù)降雨時區(qū)域緊急巡檢。高架橋、無碴橋1一時的集中豪雨，要注意地點緊急巡檢注：第種警戒是指在預先確定的區(qū)間，以及指定在設備保養(yǎng)上要注意的地點進行定時的巡檢警戒。第種警戒是指在第種警戒對象以外的土工結構物和隧道洞口附近進行周期性的巡檢警戒。第1種警戒是指在第種警戒對象以外的預先指定的區(qū)間或認為有可能受災的地點進行周期性的巡檢警。警戒：雨量達到頒布標準，基本沒有發(fā)生災害的可能，能預測出災害的部分前兆，需要警戒。限速運行：雨量達到頒布標準，經驗表明沒有災害的發(fā)生，無異常降雨，有發(fā)生輕微災害的可能性，要考慮限速運行。停止運行：雨量達到頒布標準，有發(fā)生災害的可能性，需要停止運

11、行。B區(qū)域：連續(xù)雨量1以上，并時雨量達的時巡檢區(qū)間；其他的區(qū)域。時雨量達時的巡檢區(qū)間稱之為“要注意地點”。此表摘自“日本新干線安全對策附屬資料”（1999年9月日文版。表6日本其他各線因降雨而停止列車運行的規(guī)定線區(qū)內容東海道（1時雨量達時：（連續(xù)雨量達1以上，時雨量達時；（根據養(yǎng)路人員的報告或其他原因，認為有必要停止列車運行時山陽（1時雨量達時；（連續(xù)雨量達19以上，時雨量達時，或連續(xù)雨量達以上，時雨量達時；（連續(xù)雨量達時；（根據養(yǎng)路人員報告或其他原因，認為有必要停止列車運行時東北上越（1時雨量達以上時；（連續(xù)降雨量達以上，時雨量達時：（連續(xù)降雨量達以上時；（橋梁梁下水位達停運水位時；（認為上

12、游漂浮物有危及橋梁安全時或有嚴重沖刷時；（因其他原因認為有必要停止列車運行時注：此表摘自“日本新干線安全對策資料集”（正文第二稿，1999年9月）。有些線路事故如坍方、滑坡，是不能僅靠監(jiān)測小時雨量和連續(xù)雨量而能夠預測到的，其原因是長時間連續(xù)陰雨，使保水性很強的粘性土路堤中的地下水位異常上升，導致路堤及地基失穩(wěn)，隨著基底破壞發(fā)生滑移。鑒于這種情況，日本在以往的小時雨量、連續(xù)雨量之外，又引入了一個新的指標：累計雨量，即48以內的連續(xù)或間斷降雨量。其警戒標準：歷史上發(fā)生過降雨破壞史例的，取破壞時最小降雨量的0作為發(fā)令標準值；無破壞歷史的，取過去10年間11月最大累計降雨量的0作為發(fā)令標準值。4河川水

13、位監(jiān)測洪水及運行管制在認為必要的河流上安裝水位計，對水位上升進行監(jiān)視和行車管制。日本通常雨量、河川水位、長軌溫度監(jiān)測報警統一在地區(qū)調度所內顯示。5.軌溫監(jiān)測與運行管制無縫線路長鋼軌在炎熱夏季隨軌溫升高，其縱向壓力將增大，加之大型養(yǎng)路機械作業(yè)后道床阻力下降，造成無縫線路保持穩(wěn)定的安全儲備降低。為了保證行車安全，要對列車運行速度進行管制。管制的依據主要為鋼軌溫度和有碴道床的橫向阻力。日本新干線無縫線路鋼軌鎖定溫度的確定原則是：使得可能出現的最高、最低軌溫與鎖定溫度之差不大于40C。同時要求有碴軌道道床縱向阻力不低于8826/m因此，可保持道床穩(wěn)定的最高軌溫約為60C,最低約為10C。此外，從軌排剛

14、度考慮，保證0安全率的最低壓屈強度為8826n軌溫達64C時的鋼軌縱向力接近8826，因此，確定64C為列車停止運行溫度；對最低壓屈強度留有20安全率的縱向力，相對應的軌溫約為60C，規(guī)定以70/曼行。再者，由于線路不斷受到列車荷載作用，維修作業(yè)反復進行，因而有可能使鋼軌鎖定溫度發(fā)生變化或道床阻力下降。為保證列車運行安全，需要對鋼軌溫度進行監(jiān)測，并在高溫時對列車運行速度進行管制。高溫時行車管制規(guī)則分兩類，一類是一般區(qū)間，另一類是無碴橋梁。每一類又根據實測的道床橫向阻力大小分別按軌溫高低進行行車管制。管制標準見表7、表8。表7高溫時行車規(guī)則（一般區(qū)間軌溫/C測定道床橫向阻力每枕行車規(guī)則64127

15、48停止運行608826停止運行882670/曼行88826根據特別巡檢確定是否70/曼行8826溫度觀測8826特別巡檢8826溫度觀測488826溫度觀測48826區(qū)間特別巡檢表8高溫時行車規(guī)則（無碴橋伸縮端軌溫/C測定道床橫向阻力每枕行車規(guī)則6412748停止運行6010787停止運行1078770/慢行810787根據特別巡檢確定是否70慢行10787溫度觀測10787特別巡檢10787溫度觀測810787溫度觀測10787區(qū)間特別巡檢注：特別巡檢是指在軌溫達到該規(guī)定時，由工區(qū)派人到認為有危險的地點（如路肩狹窄處由于路基下沉如厚道床所致，路橋過渡段等），進入第一道防護柵，在鄰近線路防護

16、柵外巡檢，用目測線路方向、水平等。A、區(qū)間是指有軌縫線路地段縱向穩(wěn)定系數不同的地點。6降.雪對策、駕駛規(guī)則和運行限制暴風雪形成的雪堆，過高時影響行車安全。日本在風口地段設置防雪柵或防護林，防止在線路和設施上形成雪堆。同時在適當地點應設置防雪崩樁或檐棚，阻止斜坡發(fā)生雪崩。列車底架粘附積雪，將造成車下設備損壞，或當積雪融化下落時，威脅線路兩側地面設備和引起道碴飛濺，這些亦應采取相應措施。雪還會影響道岔正常工作。雪害監(jiān)測設備包括：降雪計、積雪深度計、自動控制部分及除雪（融雪）設備等。7.限界障礙監(jiān)測主要指因塌方、落石、與公路或既有線交叉、平行地段，可能造成高速線路被侵限事故的監(jiān)測。日本主要采用柵網、

17、柱式壓力感應電纜或光纜式傳感器進行監(jiān)測。（二）特殊地段防災措施長大隧道的防災設備為了預防長大隧道內的列車火災等事故，裝備以下設備：聯絡設備、消防設備、照明設備、距離出口顯示、接觸網特殊供電設備、列車防護開關等。對于海底長大隧道，還裝備有火警檢測、換氣排煙、預防地震等防災監(jiān)測系統和涌水監(jiān)測、隧道壁縱、橫向應變監(jiān)測等設備。長大橋梁的防災措施對河川水位監(jiān)測，需設置水位計、雨量計。在與公路和既有線平行、立體交叉處，安裝必要的限界障礙檢測和橋墩防護工程。大型車站的防災大型客運站內設防災中心，其職責是將站內防火、防煙設備信息集中處理控制，在非常事態(tài)發(fā)生時，對旅客進行有效地疏導。主要設備包括：各種感煙、感熱

18、（火）探測器，通風、排煙、防火、防煙門監(jiān)控，通道、出口及滾梯監(jiān)控，防災監(jiān)控臺，非常通訊及廣播，及圖像顯示器。車站站臺旅客安全與信息設備主要包括：車站廣播設備、設備，以及站臺防護欄、列車防護開關和旅客問詢、導向系統。（三）列車的防火對策與車上監(jiān)測裝置車內防火措施包括：（1）嚴格采用不燃和阻燃材料。表6.7.列10出日本高速車輛防火設計要求。（2提）高客車結構的抗火性，確?；馂某跗诮Y構不變形，給疏散旅客提供時間保證。（3從）車輛結構設計上隔斷火源、設擋火墻（板），防止或減緩火焰蔓延。門窗設計要有利疏散旅客。（4每）節(jié)車廂設有火警報警開關、滅火設施，并設有與司機聯絡的電話。車上監(jiān)測裝置車上監(jiān)測裝置指集中管理列車運行及監(jiān)測車上主要設備、重要零部件工作狀態(tài)的自診斷系統，為車上乘務人員及綜合調度中心提供信息。動車上設有故障信息集中及發(fā)送裝置，顯示故障種類和位置，向上一級安全監(jiān)控系統發(fā)送故障信息，并為維修段提供狀態(tài)數據。該系統本身具有極高的可靠性，監(jiān)控內容主要有：（1軸）溫監(jiān)測；（2車）門控制系統；（3防）滑裝置；（4供）電系統（包括接觸網診斷）；（5空）調系統；（6制）動系統；（7火）災監(jiān)測；（8走）行部分監(jiān)測。四（）安全管理措施1法.律措施日本新干線正式開通運營之前，日本政府及運輸省即以法律形式，針對破壞鐵