高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控與環(huán)境保護

高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控與環(huán)境保護第一頁，共81頁。概述安全是一切交通運輸方式的先決條件，是高效運輸和持續(xù)發(fā)展之本，是鐵路運輸?shù)纳€。高速鐵路由于列車高速度、高密度運行，一旦發(fā)生事故，后果相當嚴重。因此，高速鐵路對行車安全保障體系提出了更高的要求。除了要求保證線路、機車車輛、牽引供電以及通信信號等設(shè)備高安全性外，對各種可能發(fā)生的災(zāi)害，如自然災(zāi)害——強風(fēng)、暴雨、大雪、地震，軌溫及火災(zāi)，突發(fā)性災(zāi)害——坍方落石、異物侵入限界、非法侵入等，都要實施全面監(jiān)測，即建立防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，實施全面、準確、實時的安全監(jiān)控，預(yù)防災(zāi)害的突然襲擊。

第二頁，共81頁。對各類災(zāi)害監(jiān)測的原始信息，通過數(shù)據(jù)處理、分析與判斷后，傳送至綜合調(diào)度中心或綜合維護與救援調(diào)度中心確認和處理。根據(jù)災(zāi)害的性質(zhì)和級別，對運行中的列車或?qū)嵤╊A(yù)警，或限速運行，或中止行車，以確保高速列車運行安全。因此，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是保證高速鐵路安全運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是綜合調(diào)度中心不可缺少的一個組成部分。這正是高速鐵路與普通鐵路的重大區(qū)別之一。

第三頁，共81頁。

生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件，是決定人類社會、經(jīng)濟能否持續(xù)發(fā)展的重要因素?，F(xiàn)代科技和經(jīng)濟迅猛發(fā)展給人類物質(zhì)生活帶來了空前的繁榮，然而也給人類帶來了前所未有的災(zāi)害，它不僅破壞整個生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，甚至還危及人類的生存和發(fā)展。第四頁，共81頁。

環(huán)境保護是我國的一項基本國策，它關(guān)系到國家和民族的興衰，關(guān)系到現(xiàn)代化建設(shè)的成敗和國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。它是一項范圍廣闊、綜合性很強的系統(tǒng)工程，其主要任務(wù)是運用環(huán)境科學(xué)的理論和方法，在更好地利用自然資源的同時，深入認識和掌握污染和破壞環(huán)境的根源和危害，預(yù)防環(huán)境質(zhì)量的惡化，控制環(huán)境污染，促進人類與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。我國政府為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，制定并實施了一系列有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)，已形成了以《中華人民共和國憲法》為基礎(chǔ)，以《中華人民共和國環(huán)境保護法》為主體的環(huán)境保護法律體系，且隨著我國社會、經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)保執(zhí)法力度正在逐漸趨嚴。環(huán)境保護是一項集政策性、社會性和經(jīng)濟性于一體的工作，環(huán)境保護標準是保護人類健康、社會物質(zhì)財富和維持生態(tài)平衡所制定的法規(guī)，是執(zhí)行環(huán)保法的基礎(chǔ)依據(jù)，是強化環(huán)境管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是環(huán)境規(guī)劃的定量化依據(jù)，是推動科技進步的力量。第五頁，共81頁。高速鐵路的環(huán)境保護除具有與一般鐵路環(huán)境保護相同的特點以外，其重點內(nèi)容有以下幾個方面：1．治理噪聲環(huán)境：高速鐵路列車速度高達300km/h以上，其噪聲強度將隨速度的提高而上升，例如德國的ICE噪聲峰值聲級為90dB（A），法國的TGV噪聲峰值聲級高達94dB（A）。因此，控制噪聲將是高速鐵路環(huán)保的頭等任務(wù)。國外測試資料還表明：輪軌噪聲與集電系統(tǒng)噪聲是高速鐵路主要的噪聲源。因此，降低輪軌噪聲和集電系統(tǒng)噪聲是控制高速鐵路噪聲污染的關(guān)鍵所在。

第六頁，共81頁。2．控制振動污染：高速鐵路列車運行產(chǎn)生環(huán)境振動，這種振動的振級與列車速度成正比，控制振動對環(huán)境的污染將是高速鐵路建設(shè)的一項重要任務(wù)。國外建設(shè)高速鐵路的實踐表明：路基的地質(zhì)條件、線路與結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)、動車組走行部分的結(jié)構(gòu)以及受振點離線路的距離是影響振級大小的主要因素。因此，保持路基穩(wěn)定，加強軌道的彈性設(shè)計，采用性能良好的輕型動車組等，將是控制高速鐵路振動污染的主要方向。第七頁，共81頁。

3．防止電磁干擾：高速鐵路采用電力牽引，可實現(xiàn)大氣無污染的零排放。但是，電化區(qū)段對城市居民區(qū)的環(huán)境影響，除上述集電系統(tǒng)的噪聲污染以外，電磁干擾也隨之而來，這不僅使有線、無線通信聲音失真，還會使電視畫面紊亂而無法收看。產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是電力機車受電弓離線率的影響。因此，改進受電弓的結(jié)構(gòu)和受流條件，采用屏蔽電纜或光纜傳送電視信號等將成為控制電磁干擾的主要任務(wù)。第八頁，共81頁。4．保護生態(tài)環(huán)境：高速鐵路建設(shè)規(guī)模大、占用農(nóng)村和城市用地多，且需經(jīng)過繁華的城市區(qū)和經(jīng)濟帶，對自然生態(tài)環(huán)境和城市生態(tài)環(huán)境（如水土流失、植被和農(nóng)田水利的破壞、城市房屋建筑物的拆遷、城市景觀、日照、施工的干擾等等）都將造成很大影響。因此，研究和采取保護生態(tài)環(huán)境的措施，在高速鐵路建設(shè)中具有重要的意義。第九頁，共81頁。5．處理列車垃圾：高速列車以舒適、便利的優(yōu)越性而吸引眾多的旅客。為此，列車生活垃圾的處理，如車廂糞便的收集、廢水的排放、“白色污染”的治理等將成為保證高速鐵路環(huán)境（包括列車車廂和沿線）的重要內(nèi)容。

為實現(xiàn)上述任務(wù)，高速鐵路的環(huán)保工作要貫徹“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、保護環(huán)境、造福人民”的方針，在進行高速鐵路可行性研究或初步設(shè)計的同時，必須進行環(huán)境影響評價，提出環(huán)境影響分析專題報告，擬定環(huán)境保護的對策和建議，并估算用于環(huán)境保護工程的費用，將其列入工程概算，使高速鐵路的環(huán)保工作落到實處。第十頁，共81頁。

高速鐵路的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是綜合調(diào)度中心的一個組成部分。防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)提供有關(guān)防災(zāi)數(shù)據(jù)（預(yù)警、限速、停運決策信息），為列車運行計劃調(diào)整、控制提供依據(jù)，保證列車正常運行。日本、德國、法國等國均考慮高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，并采用了較完善的安全設(shè)施保障列車行車安全。例如，日本新干線對風(fēng)、雨、洪水、雪、地震、異物侵限進行監(jiān)測，當達到報警控車條件時立即對列車限速，當?shù)卣饒缶瘯r立即切斷接觸網(wǎng)電源；法國高速鐵路對風(fēng)、地震、異物侵限進行監(jiān)測，當風(fēng)、地震、異物侵限監(jiān)測達到報警控車條件時立即對列車限速。我國也要求高速鐵路設(shè)置防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)。第十一頁，共81頁。防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)一般包括信息采集、信息傳輸和信息處理三部分，對自然災(zāi)害（風(fēng)、雨、洪水及地震）、軌溫及火災(zāi)、突發(fā)事故、異物侵限及非法侵入等內(nèi)容進行監(jiān)測或控制。自然災(zāi)害主要指：風(fēng)、雨、洪水、地震及其他自然災(zāi)害；軌溫及火災(zāi)主要指鋼軌溫升、大型車站、大型結(jié)構(gòu)物、牽引變電所、通信信號機械室等重要機房室內(nèi)及周圍火災(zāi)；突發(fā)事故及異物侵入限界指突然發(fā)生的影響行車安全的事故以及落石、落物、塌方或其它物體侵入限界，使鐵路設(shè)施受到意外撞擊等等。另外運行中的高速列車、牽引供電系統(tǒng)和通信信號等都有自己的安全監(jiān)測和自控子系統(tǒng)，維修、緊急救援子系統(tǒng)也是安全系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它們共同構(gòu)成安全保障體系。京滬高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)成見圖。第十二頁，共81頁。京滬高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)成圖

第十三頁，共81頁。以下先介紹自然災(zāi)害監(jiān)測中的風(fēng)監(jiān)測子系統(tǒng)、雨量及洪水監(jiān)測子系統(tǒng)、地震監(jiān)測子系統(tǒng)和雪害監(jiān)測及對策，然后介紹固定設(shè)施診斷與監(jiān)控中的軌溫監(jiān)測、長大隧道安全監(jiān)測、長大橋梁安全監(jiān)測、路基安全監(jiān)測、大型車站防災(zāi)系統(tǒng)和其它災(zāi)害監(jiān)測及安全防護工程。至于高速列車、牽引供電系統(tǒng)和通信信號的安全監(jiān)測和自控子系統(tǒng)，以及維修、緊急救援子系統(tǒng)，這里不再一一介紹。第十四頁，共81頁。1．風(fēng)監(jiān)測子系統(tǒng)高速鐵路與普通鐵路相比，一方面列車運行速度要快，另一方面列車軸重要輕。因此，風(fēng)對高速鐵路安全的影響是不容忽視的。強橫風(fēng)作用下，接觸網(wǎng)可能引起強烈擺動、翻轉(zhuǎn)；作用于車輛的側(cè)向大風(fēng)則將影響列車運行的橫向穩(wěn)定性，可能造成列車傾覆。長大橋、車站一般要設(shè)風(fēng)向風(fēng)速計，空曠地帶風(fēng)期長、風(fēng)力強勁的風(fēng)口也應(yīng)設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速計，而氣象部門只能提供大面積范圍內(nèi)的氣候概況，不能滿足高速鐵路點、線特點和具體數(shù)據(jù)的實時性要求，所以，高速鐵路針對風(fēng)災(zāi)害所采取的安全對策是建立風(fēng)監(jiān)測子系統(tǒng)（系統(tǒng)還需與氣象部門聯(lián)網(wǎng)以保證數(shù)據(jù)的合法性和對未來天氣的預(yù)測需要）。該系統(tǒng)由風(fēng)向風(fēng)速計、發(fā)送裝置、接收分析記錄顯示裝置組成。日本采用的某種風(fēng)向風(fēng)速監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成如圖10-2所示，風(fēng)向風(fēng)速計通過其附帶的變換器將模擬電信號變換成數(shù)字信號，經(jīng)由各自的信號發(fā)送裝置，通過一對電纜發(fā)送至分析記錄顯示裝置接收。在風(fēng)速達到一定值時，自動通知中央控制中心，控制列車減速或停止運行。警報標準根據(jù)線路條件、列車抗風(fēng)性能、周圍環(huán)境等因素綜合考慮。例如日本新干線警報標準如表10-1所示。從表中可以看出，在強風(fēng)區(qū)段，在線路兩側(cè)設(shè)置擋風(fēng)墻是減少風(fēng)影響的有效措施。第十五頁，共81頁。風(fēng)向風(fēng)速子系統(tǒng)構(gòu)成圖第十六頁，共81頁。強風(fēng)時列車運行管理制規(guī)則（日本東北、上越、長野新干線）風(fēng)速（m/s）一定區(qū)間設(shè)置一定標準的擋風(fēng)墻區(qū)間20≤風(fēng)速＜25車限速160km/h以下不限速25≤風(fēng)速＜30列車限速70km/h以下，也可視具體情況停運列車限速160km/h以下30≤風(fēng)速＜35停運列車限速70km/h以下，也可視具體情況停運風(fēng)速≥35停運停運注：風(fēng)速指瞬時風(fēng)速。第十七頁，共81頁。2．雨量及洪水監(jiān)測子系統(tǒng)鐵路洪水災(zāi)害不象地震、風(fēng)災(zāi)那樣具有突發(fā)性，而是按積少成多、循序漸進的規(guī)律，因汛期雨水多而形成災(zāi)害的。例如，京滬高速鐵路多處于河流下游的平原地區(qū)，沿線地區(qū)日最大降雨量均大于100mm，降雨大多集中于汛期（6～9月份），鐵路橋涵及線路易受汛期江河下游大范圍洪澇災(zāi)害、江河決堤、水庫潰決等影響，路基常處在淹沒狀態(tài)，造成線路溜坡、沉降、坍塌和沖毀路基及橋涵設(shè)施等。為了防止洪水對高速鐵路帶來的災(zāi)害，需要建立雨量及洪水監(jiān)測子系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)高速鐵路沿線氣象、水文、災(zāi)害歷史以及線路的路基、橋梁等設(shè)計狀況，有針對性地設(shè)置監(jiān)測終端，有效地制訂運營及防洪措施。第十八頁，共81頁。雨量及洪水監(jiān)測子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第十九頁，共81頁。系統(tǒng)由水文氣象數(shù)據(jù)采集終端（風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、雨量、水位、沖刷探測、洪水測量及防撞監(jiān)視等）、數(shù)據(jù)處理與預(yù)報（中央裝置）、數(shù)據(jù)傳輸與控制三大部分組成。第二十頁，共81頁。高速鐵路受降雨及洪水的破壞，主要表現(xiàn)在路堤、橋梁破壞以及路塹自然邊坡破壞三大方面。路堤破壞類型主要有邊坡侵蝕、堤內(nèi)水位上升、排水不良、周圍環(huán)境影響；橋梁破壞主要有橋墩臺過度沖刷、橋梁撞擊、水位過高；路塹自然邊坡破壞，很大一部分也是由雨水沖刷造成。因此，應(yīng)針對上述情況考慮設(shè)計相應(yīng)的探測及數(shù)據(jù)采集設(shè)備。雨量及洪水監(jiān)測子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測終端等設(shè)備構(gòu)成。圖10-4為日本采用的某一雨量監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成圖。設(shè)置在各地點的雨量計通過各自的帶阻濾波器連接在一對芯線上，通過各自對應(yīng)的頻率發(fā)生器發(fā)送信號，接收記錄裝置分別接收各自頻率的信號，分析統(tǒng)計各地點的雨量信息。第二十一頁，共81頁。日本雨量監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成圖第二十二頁，共81頁。降雨警報標準的確定是非常復(fù)雜的問題，報警限速雖然保證了災(zāi)害發(fā)生時的安全，但如果災(zāi)害沒有發(fā)生就會使列車誤點或停運，破壞了正常運輸。為此，設(shè)定限速標準時，要確實把握現(xiàn)場情況，既要保證安全，又要使運輸損失控制在最小程度；同時還要根據(jù)恢復(fù)整治的加固、環(huán)境的變化，經(jīng)常予以調(diào)整。日本東海道新干線明確規(guī)定了降雨警報標準及運行措施，例如連續(xù)雨量（24h的累計）140mm、每小時雨量達40mm，就要實行限速170km/h運行，每30min報告雨量一次。第二十三頁，共81頁。3．地震監(jiān)測子系統(tǒng)在影響高速鐵路運行安全的自然災(zāi)害中，地震是一種發(fā)生概率相對較少但危害性最大的一種特殊災(zāi)害，例如京滬高速鐵路沿線將穿越四條較大的地震構(gòu)造帶，歷史上發(fā)生可能危及高速鐵路的地震約有20余次。因此，借鑒國外地震預(yù)警的經(jīng)驗，開發(fā)適于我國高速鐵路線路、構(gòu)造物特點，并反映歷史震災(zāi)情況及未來發(fā)展趨勢的高速鐵路地震預(yù)警系統(tǒng)，是十分必要的。目前用于地震監(jiān)測預(yù)警主要有二類系統(tǒng)：一類是在烈度大于或等于Ⅶ度（相當于地震動峰值加速度為0.1g）的線路區(qū)段的變電所內(nèi)，設(shè)置地震監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)測設(shè)備有兩種形式：一種是加速度報警儀，我國采用的報警加速度為45gal（1gal=0.01m/s2），日本采用的報警加速度為40gal（0.4m/s2）；另一種是顯示用的地震儀，該地震儀能顯示監(jiān)測點的地震加速度波形，可進一步判斷發(fā)出的警報是否可靠。另一類系統(tǒng)是日本新近開發(fā)的地震早期監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。第二十四頁，共81頁。在地震波中，包含有基巖中傳播速度快、振動幅值小、人體幾乎感覺不到的P波（初期微動，v≈8km/s），以及傳播速度慢、振動幅值大、人體感覺明顯、造成構(gòu)造物損壞的S波和面波（主震，v≈4km/s）。沿線變電所內(nèi)的地震儀通常是在主震襲擊線路后才報警，如果此時有高速列車正好在地震受災(zāi)區(qū)運行，很可能因來不及減速而掉道翻車。為了能提早檢測到地震的發(fā)生，在地震主震到達線路之前，有盡可能多的時間讓高速運行的列車減速，并防止列車進入受災(zāi)區(qū)，日本鐵道綜合技術(shù)研究所開發(fā)了UrEDAS（HazardsEstimationandRestorationAidSystem）系統(tǒng)第二十五頁，共81頁。地震預(yù)警系統(tǒng)工作原理第二十六頁，共81頁。其工作原理是，地震發(fā)生時，由設(shè)置在檢測點的P波檢測儀檢測P波，在4s內(nèi)推斷地震的震級、位置及震源深度，并對可能受害的線路區(qū)段發(fā)出警報，感震器就會啟動，停止對前后約40km區(qū)間的供電，列車就緊急制動，停止運行，從而保證危害較大的S波傳到新干線之前將列車運行速度降至100～170km/h，減小有可能產(chǎn)生的損失或事故發(fā)生的概率。日本是個多地震的國家，為對付內(nèi)陸地震，建立了沿鐵路線每隔20km設(shè)置地震儀的檢測系統(tǒng)；為對付太平洋中的地震，建立了沿海岸線每隔約80km設(shè)置地震儀的檢測系統(tǒng)。地震發(fā)生后，針對不同的地震強度，采取不同的處理措施.第二十七頁，共81頁。地震時新干線鐵路行車和檢查規(guī)定地震的規(guī)模運行規(guī)定檢查方法備注0.8m/s2以下——供電停止后馬上再次送電恢復(fù)行車0.8～1.2m/s230km/h以下乘車巡視養(yǎng)路、供電維修人員乘車巡回時以70km/h以下速度運行1.2m/s2以上停止運行徒步巡視巡視結(jié)束后以70km/h以下速度運行第二十八頁，共81頁。4．雪害監(jiān)測及對策在年降雪量和積雪深度大的地區(qū)，下雪時積雪對高速鐵路的主要危害有：（1）暴風(fēng)雪形成的雪堆，過高時影響行車安全。（2）高速列車氣動力卷起積雪并凝結(jié)在列車車體底部，導(dǎo)致車輛絕緣失效。（3）列車從降雪地區(qū)行至溫暖地區(qū)，車下積雪或結(jié)冰脫落，砸向道床，使道碴飛起，危害車輛設(shè)備及附近建筑物和人員。（4）積雪使道岔扳動失靈。為此應(yīng)采用相應(yīng)措施，例如日本在風(fēng)口地段設(shè)置防雪柵或防護林，防止在線路和設(shè)施上形成雪堆，同時在適當?shù)攸c應(yīng)設(shè)置防雪崩樁或檐棚，阻止斜坡發(fā)生雪崩；降雪路段配備自動噴水器進行灑水融雪；人工或機械清除積雪；車體下部易凝雪的地方加設(shè)防護裝置和加熱融雪裝置；道岔處采用電氣溫風(fēng)融雪機；設(shè)置雪害監(jiān)測設(shè)備等。雪害監(jiān)測設(shè)備包括降雪計、積雪深度計、自動控制部分及除雪（熱風(fēng)融雪、溫水噴射融雪）設(shè)備等。降雪期間，對應(yīng)于鋼軌上的積雪厚度，東日本鐵道公司規(guī)定了新干線列車慢行的運行速度第二十九頁，共81頁。JR東日本雪害時列車運行標準鋼軌上積雪深度（cm)9～1717～1919～2222～243030以上列車允許運行速度（km/h）245210160110停止運行第三十頁，共81頁。5．軌溫監(jiān)測高速鐵路全線鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，在夏季，隨著軌溫的升高無縫線路長鋼軌的縱向應(yīng)力將增大，如果在該季節(jié)進行夜間大型養(yǎng)路機械作業(yè)，作業(yè)后將改變有碴軌道道床作業(yè)前的狀態(tài)，實測表明道床的縱向橫向阻力均有所下降，此時無縫線路保持穩(wěn)定的安全儲備量將減少。如果軌溫繼續(xù)升高達到（或超出）某一臨界值時，只要有任意的激擾，如過車時的振動、列車在該地段制動、線路維修等，無縫線路將失去保持穩(wěn)定的能力從而發(fā)生脹軌跑道事故，對高速鐵路的行車安全構(gòu)成威脅。工務(wù)部門在夏季能否保證進行養(yǎng)護維修作業(yè)后，特別是進行大型養(yǎng)路機械作業(yè)后的線路在次日軌溫條件下具有安全儲備，需借助于精度較高的軌溫預(yù)報及監(jiān)測系統(tǒng)。軌溫預(yù)報及監(jiān)測系統(tǒng)能實時監(jiān)測無縫線路的軌溫、安全儲備量、氣象等信息，為工務(wù)維修部門、綜合調(diào)度中心提供決策依據(jù)。為此，高速鐵路建立無縫線路軌溫預(yù)報及監(jiān)測系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)傳送到安全防災(zāi)報警系統(tǒng)是至關(guān)重要的。第三十一頁，共81頁。軌溫監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成圖，由溫度、濕度、風(fēng)力（風(fēng)向、風(fēng)速）、應(yīng)力傳感器，信息處理器、顯示器，道床狀態(tài)信息輸入設(shè)備，報警裝置、記錄儀、信息傳輸?shù)炔糠纸M成，風(fēng)向風(fēng)速信息可利用風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。由于軌溫與氣溫有緊密的聯(lián)系，通常小范圍內(nèi)的氣溫幾乎相同（如數(shù)十km內(nèi)），因此，曲線半徑≤6000m的有碴軌道，可每隔70km設(shè)置一處軌溫監(jiān)測裝置，在橋梁或曲線較多的地段，可適當增設(shè)，在特大連續(xù)梁橋溫度跨度較大的梁端宜增設(shè)。根據(jù)鋼軌溫度和不同的道床狀態(tài)（如鎖定軌溫、起道作業(yè)、橫向阻力值等）定出不同的行車限速或禁行規(guī)定，保證行車安全。第三十二頁，共81頁。軌溫監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成第三十三頁，共81頁。6．長大隧道安全監(jiān)測高速鐵路條件下的隧道災(zāi)害，主要表現(xiàn)為火災(zāi)、水災(zāi)、空氣動力學(xué)問題和隧道內(nèi)的通常病害、侵限及結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題。隧道病害在非特大災(zāi)害條件下（如爆炸、地震、山體滑坡等），一般來說發(fā)展較為緩慢，有一定的時間發(fā)現(xiàn)和整治，可通過提高工程設(shè)計和施工質(zhì)量相應(yīng)提高其抗災(zāi)能力。但對于長大隧道在交付高速鐵路運營后的安全監(jiān)測是必不可少的，比如隧道壁襯砌混凝土的應(yīng)變監(jiān)測，可在施工中預(yù)先考慮。日本青函海底隧道在正洞海底段有4個地點的斷面上埋設(shè)有應(yīng)變計，用以量測襯砌混凝土表面應(yīng)變，在同一位置上還對氣壓、氣溫、濕度進行監(jiān)測。有關(guān)隧道病害的監(jiān)測、檢測、狀態(tài)評估和整治能夠獨立進行操作，可不列入高速鐵路安全監(jiān)測系統(tǒng)范疇內(nèi)。而隧道內(nèi)列車火災(zāi)是長大隧道內(nèi)危害最大的災(zāi)害，具有突發(fā)性，常常造成災(zāi)難性后果，應(yīng)納入防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)隧道內(nèi)列車火災(zāi)的特點，應(yīng)最大限度地防止列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)和已發(fā)生火災(zāi)的列車進入隧道；在隧道中已發(fā)生火災(zāi)的列車盡可能地拖出隧道。高速鐵路長大隧道防災(zāi)安全監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)由火災(zāi)檢測、通風(fēng)排煙、緊急避難、定點滅火、引導(dǎo)疏散、溫度濕度檢測、通訊、供電、救援等幾部分組成，經(jīng)過火災(zāi)確認、火災(zāi)等級判定，由綜合調(diào)度中心統(tǒng)一指揮處理。第三十四頁，共81頁。下圖為日本一座隧道防火設(shè)備概要圖，其除了對車輛采取一系列防火防燃措施外，隧道內(nèi)采用專用的通信設(shè)備、消防設(shè)備、照明設(shè)備，并設(shè)有專門的維修用道路。第三十五頁，共81頁。7．長大橋梁安全監(jiān)測高速鐵路橋梁及高架線路往往占有較大的比重，橋梁及高架線路的可靠程度和狀態(tài)，將直接影響高速鐵路運營的安全和效益。除各種自然災(zāi)害對橋梁有其特殊的危害外，針對長大橋梁自身在高速荷載作用下的穩(wěn)定性以及對通航河流橋墩的防護，需對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)置加速度儀、橋墩防撞儀等進行監(jiān)測。在與公路和既有線交叉處，還要安裝必要的限界障礙檢測和橋墩防護工程?；馂?zāi)對橋梁本身的危害，主要是超出設(shè)計耐火極限引起的結(jié)構(gòu)失效或?qū)Y(jié)構(gòu)造成的破壞。通過市區(qū)的高架橋，或橋下已被利用的高架橋，一旦發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)立即停運?；馂?zāi)后調(diào)查結(jié)構(gòu)物狀態(tài)，并根據(jù)受損程度再決定是否限速運行。第三十六頁，共81頁。8．路基安全監(jiān)測路基工程中最突出的問題是軟土路基的下沉，首先應(yīng)該依靠工程設(shè)計和施工質(zhì)量予以解決，其次才是在列車運營期間實施安全監(jiān)測。例如京滬高速鐵路的滬寧段通過寧鎮(zhèn)地區(qū)、太湖湖積平原和長江三角洲沖積平原，沿線地質(zhì)情況復(fù)雜。該地區(qū)土質(zhì)為軟土層，多為近代沉積的黏性土，含水量大、透水性差、抗剪強度低、壓縮性高等，并且軟土層厚度變化大，軟土地基的穩(wěn)定和變形問題相當突出。因此如采用修建路基工程方案時，工程設(shè)計與施工需特別予以重視，同時在通車期間應(yīng)繼續(xù)長期監(jiān)測在列車荷載作用下的地表沉降、分層沉降、側(cè)向位移（剪切變形）及孔隙水壓力的變化情況；測量路基斷面動應(yīng)力的分布及分布規(guī)律，路基不同部位的回彈變形等主要參數(shù)，以便綜合評價軟土路基質(zhì)量，有效地控制工后沉降，確保高速列車運營的舒適和安全。路基安全監(jiān)測子系統(tǒng)主要監(jiān)測路基病害的發(fā)生、發(fā)展和發(fā)出預(yù)警信息，對個別地點的塌方、落石也進行監(jiān)視。該系統(tǒng)可由測斜儀、沉降儀等傳感器，數(shù)據(jù)記錄與信息顯示和信息傳輸三部分組成，一般設(shè)置在軟土路基路堤和滯洪路堤的必要地點。第三十七頁，共81頁。9．大型車站防災(zāi)大型車站應(yīng)設(shè)有自己的防災(zāi)中心，采集的信息有火、煙及各通道滾梯運行狀況等。一旦有非常事態(tài)發(fā)生，可及時自動采取滅火、排煙、隔離火源等措施，并有效地疏導(dǎo)旅客。大型車站內(nèi)的旅客導(dǎo)向信息系統(tǒng)，是列車運行管理系統(tǒng)中的一部分，對車站安全起到輔助作用，通過向?qū)э@示板和廣播，除提供日常服務(wù)信息外，還可提供事故信息、疏導(dǎo)向?qū)А＠?，日本東京車站內(nèi)防災(zāi)控制中心內(nèi)的綜合顯示板，可實時顯示樓層、各安裝位置上的自動扶梯，熱、煙探頭，各重要通道上的攝像機工作情況，便于工作人員掌握。第三十八頁，共81頁。10．其它災(zāi)害監(jiān)測及安全防護工程為避免閑人進入高速鐵路線路范圍內(nèi)有礙高速列車運行，應(yīng)沿線路兩側(cè)或在鐵路用地限界處，設(shè)置金屬防護網(wǎng)；每隔一定距離設(shè)禁止入內(nèi)警示牌。線路上有可能發(fā)生崩坍、落石的地段，應(yīng)設(shè)置防護柵及監(jiān)視報警系統(tǒng)，以保證高速線路受侵的信息及時傳輸?shù)骄C合調(diào)度中心，控制列車的運行。凡有高速列車通過的站臺，在站臺安全線設(shè)置固定防護柵和車門處的活動防護柵。公路跨越高速鐵路或與高速鐵路并行（公路低于鐵路1.5m以上除外），在公路與高速鐵路的交界處，應(yīng)設(shè)置防止汽車翻落及異物跌落的防護工程，并考慮在汽車的來向端及去向端適當延長防護工程范圍。與防護上程同時設(shè)置邊界故障報警裝置。高速鐵路跨越或并行公路、既有鐵路，其橋墩外側(cè)面認為有必要時，應(yīng)設(shè)防護撞擊設(shè)施。第三十九頁，共81頁。線路兩側(cè)交錯設(shè)置列車防護開關(guān)，站臺上每隔一定距離設(shè)值列車防護開關(guān)。發(fā)生突發(fā)事故（如發(fā)現(xiàn)線路內(nèi)有障礙物、乘客從站臺上跌落或線路異常等）時，線路巡道員或車站值班員操作列車防護開關(guān)，及時關(guān)閉ATC信號，使正在接近的列車停車，防止事故發(fā)生。設(shè)置防護開關(guān)的地點設(shè)置防護電話，便于現(xiàn)場與綜合調(diào)度中心聯(lián)系，防護電話可采用有線或無線通信。防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備須安全可靠，直接對列車限速的軟、硬件設(shè)備須考慮冗余設(shè)計。要保證高速運行中的列車在臨災(zāi)之前，能得到有效的控制，就要求災(zāi)害信息傳送具有實時性。因此，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)信息傳送應(yīng)采用高速鐵路專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。第四十頁，共81頁。此外，作為系統(tǒng)的需要，應(yīng)建立災(zāi)害資料存貯庫。任何時候發(fā)生的任何災(zāi)害，系統(tǒng)都能在災(zāi)害前、災(zāi)害中、災(zāi)害后根據(jù)操作者要求隨時調(diào)出，以便查找、分析事故原因。同時為以后修改、完善系統(tǒng)報警條件和擬訂救災(zāi)方案作技術(shù)積累。例如日本災(zāi)害評估及恢復(fù)救援系統(tǒng)“HERAS”（HazardsEstimationandRestorationAidSystem），如圖所示，當發(fā)生大地震時，能根據(jù)以往積累的資料，迅速、準確地判斷地震發(fā)生地點、受災(zāi)的規(guī)模，這對決定災(zāi)后采取何種對策極為重要。高速鐵路是存在于自然界的構(gòu)造物，所以受到災(zāi)害和事故的侵襲是不可避免的，但是，只要對各種災(zāi)害和事故進行深入的研究，針對不同的災(zāi)害和事故，結(jié)合高速鐵路的實際情況，制定不同的防災(zāi)安全對策，就可以將災(zāi)害和事故帶來的損失降到最低，確保高速鐵路的安全運行。第四十一頁，共81頁。HERAS框圖第四十二頁，共81頁。高速鐵路的噪聲及其控制隨著工業(yè)和交通運輸?shù)陌l(fā)展，噪聲對環(huán)境質(zhì)量的影響日趨嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，近年來向環(huán)境保護部門投訴的污染事件中，噪聲事件所占的比重已上升到第一位。降低周圍環(huán)境的噪聲，防止噪聲的危害，已成為人們的迫切愿望。治理環(huán)境噪聲，已成為環(huán)境保護工作的重要內(nèi)容。第四十三頁，共81頁。噪聲危害一切對人們生活、工作、學(xué)習(xí)和健康有妨礙，令人厭煩的聲音統(tǒng)稱為噪聲。眾所周知，噪聲污染是一種物理污染，雖然并不直接致病，但噪聲對人的健康有重大影響，它不但會損傷人的聽覺，而且對神經(jīng)、心臟、消化系統(tǒng)也有不良影響，還影響人的睡眠和休息。試驗證明，45dB(A)的噪聲就開始對正常人的睡眠產(chǎn)生覺醒反應(yīng)；在白天，噪聲達到100dB(A)時，人們就會感到吵鬧不安，甚至難以忍受；噪聲會使人煩惱、疲勞發(fā)困、反應(yīng)遲鈍，影響工作效率；噪聲還會影響兒童的智力發(fā)展，據(jù)調(diào)查，在吵鬧環(huán)境下兒童的智力比安靜環(huán)境下低20%；噪聲對自然界的生物也有影響，強噪聲會使鳥類羽毛脫落，甚至內(nèi)臟出血而死亡；高強度噪聲能損壞建筑物，160dB(A)以上的高強噪聲會使金屬結(jié)構(gòu)疲勞。第四十四頁，共81頁。鐵路噪聲原本存在，隨著高速鐵路的誕生，噪聲污染問題就更顯突出。日本新干線穿越人口密集區(qū)，修建東海道新干線之初，未對噪聲擾民問題引起重視，建成后由于沿線噪聲擾民不斷，遭到投訴事件和強烈抗議，日本環(huán)境廳于1975年頒布了新干線環(huán)境噪聲標準，被迫采取了許多減振降噪措施。法國國鐵也曾由于TGV東南線高速列車運行產(chǎn)生的噪聲問題而被罰款，但與日本比起來，由于國家規(guī)定了較寬的鐵路用地范圍，沿線人口稀少，對噪聲、振動控制要求不迫切，因而對其治理投資較少，列車輻射聲級也較高?？梢?，世界各國在修建高速鐵路時，對噪聲問題相當重視，都采取各種綜合的減振降噪措施，來滿足政府部門制定的噪聲法規(guī)和環(huán)境噪聲標準。第四十五頁，共81頁。噪聲源按噪聲的來源，可分為工業(yè)噪聲、交通噪聲和生活噪聲。工業(yè)企業(yè)的噪聲按產(chǎn)生的機理又可分為三種：一種是空氣動力性噪聲，如各種風(fēng)機、空氣壓縮機、汽笛、高速氣流等所產(chǎn)生的噪聲；第二種是機械噪聲，如各種車床、電鋸、鐵路車輪滾動所產(chǎn)生的噪聲；第三種是電磁性噪聲，如發(fā)電機、變壓器、電力機車集電系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲等。高速鐵路由于具有高速、高架、電氣化等特點，其輻射噪聲與普通鐵路有所不同，主要體現(xiàn)在噪聲源及其輻射強度等方面。高速鐵路的噪聲主要由輪軌噪聲、集電系統(tǒng)噪聲、空氣動力噪聲、建筑物激勵噪聲和其他機械噪聲等組成，如圖所示。第四十六頁，共81頁。高速鐵路噪聲源分布示意圖第四十七頁，共81頁。1．輪軌噪聲輪軌噪聲是高速鐵路的主要噪聲源，它產(chǎn)生的噪聲來自三個方面：（1）車輪通過鋼軌軌縫、道岔以及擦傷后的車輪在鋼軌上滾動時產(chǎn)生的沖擊聲。（2）車輪與鋼軌粗糙的接觸表面相互作用后所產(chǎn)生的輪軌振動轟鳴聲。（3）車輪通過曲線時，輪緣擠壓外軌以及內(nèi)側(cè)車輪踏面在鋼軌上滑動所產(chǎn)生的摩擦噪聲。高速輪軌噪聲主要通過車輪輻射，僅有小部分通過鋼軌輻射，其聲能分布的頻域范圍較寬。第四十八頁，共81頁。2．集電系統(tǒng)噪聲凡由動車組受電弓引發(fā)的聲音，統(tǒng)稱為集電系統(tǒng)噪聲，它產(chǎn)生的噪聲來自三個方面：（1）受電弓沿接觸網(wǎng)導(dǎo)線滑動而引發(fā)的機械滑動聲。（2）受電弓離線時產(chǎn)生的電弧放電噪聲（拉弧聲），它與接觸網(wǎng)吊弦弧度的大小有關(guān)。（3）整個受電弓與導(dǎo)線滑動過程中產(chǎn)生的風(fēng)切聲，它與導(dǎo)線的張力有關(guān)。其中電弧噪聲最大，有時瞬時可達100dB(A)。第四十九頁，共81頁。3．空氣動力噪聲在高速鐵路上行駛的動車組，會使車體表面出現(xiàn)空氣流中斷，并因此引起渦流，從而產(chǎn)生空氣動力噪聲。這種噪聲與列車的行駛速度、車體表面的粗糙程度以及車體前端是否流線化等因素有關(guān)。4．建筑物激勵噪聲高速鐵路的路基、高架混凝土橋、鋼橋、隧道等建筑結(jié)構(gòu)在振動狀態(tài)下均可成為二次輻射噪聲源。不同的基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)，輻射噪聲級不同。路堤型路基噪聲高于路塹型路基。在橋上或高架結(jié)構(gòu)物上產(chǎn)生的振動能以低頻噪聲再傳播，尤其當列車通過無道碴軌道的鋼橋時，這種二次輻射噪聲值較為明顯。高速列車行駛在隧道出口處，因微氣壓波，導(dǎo)致能量很大的沖擊噪聲。第五十頁，共81頁。5．其他機械噪聲在高速鐵路噪聲源中，其他機械噪聲與列車速度雖無直接關(guān)系，但由于機車功率提高而同樣顯得突出，例如動力傳動機構(gòu)、牽引電機冷卻風(fēng)機及其氣流等。此外密閉車廂內(nèi)的設(shè)施，例如空調(diào)機組及其通風(fēng)管道布置，車內(nèi)電器裝置等，也會對車廂內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生噪聲。高速鐵路列車運行時產(chǎn)生的總噪聲級，由以上幾種噪聲疊加而成，不同的列車速度和不同的減振降噪措施條件下，上述幾項影響的重要程度是不一樣的。一般認為列車速度在240km/h以下時，輪軌噪聲對沿線環(huán)境的影響較大；列車速度在240km/h以上時，空氣動力噪聲和集電系統(tǒng)噪聲增大，與輪軌噪聲共同成為主要聲源。當運行速度不同時，上述各噪聲因素對總聲級的貢獻呈動態(tài)變化。日本新干線試驗研究表明：當列車速度低于240km/h時，輪軌噪聲為主要聲源，約占總噪聲能量的40%以上；當列車速度達到300km/h時，輪軌噪聲與空氣動力噪聲、集電系統(tǒng)噪聲增大共同成為主要聲源，各占30%左右第五十一頁，共81頁。日本新干線高速鐵路各種噪聲源強度單位：dB(A)注：測試條件：①測點距鐵路中心線25m，高于地面1.2m；②高架結(jié)構(gòu)（8～10m）；③整體（吸聲）道床；④2m高聲屏障。噪聲源列車速度（km/h）240300350400聲級比例(%)聲級比例(%)聲級比例(%)聲級比例(%)輪軌噪聲6440673069～70257220集電系統(tǒng)噪聲62256830724074～7540空氣動力噪聲60～622066～673070～71257430建筑物噪聲＜6015631066106910總噪聲級6872～737679第五十二頁，共81頁。國外經(jīng)過多年的研究開發(fā)，高速鐵路的噪聲級有了較大幅度的降低。國外高速鐵路噪聲級（列車通過時的噪聲值）如表10-5所示。從表中可以看出，法國高速鐵路的噪聲級最高，德國其次，日本最低。國外高速鐵路噪聲級單位：dB(A)國家列車速度(km/h)不同年代的LAmax20世紀80年代20世紀90年代日本200876725090*7330092*77德國200868425090873009390法國20090*8727097923009794注：①帶“*”的為計算值，其余均為實測值；②測點距鐵路中心線25m，高于地面1.2m。第五十三頁，共81頁。噪聲環(huán)境評價標準不同國家不同發(fā)展階段的高速鐵路，在噪聲水平控制技術(shù)上有很大的差異。尤其是鐵路噪聲所受的影響頗多，在產(chǎn)生和傳播過程中，不同的線路結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、不同的建筑群類型和布局以及不同的動車組等均對噪聲的大小及范圍有很大影響。因此，確定噪聲的控制標準是一項比較復(fù)雜的任務(wù)。有關(guān)高速鐵路噪聲標準，目前僅日本和法國已制定執(zhí)行，其他國家大多仍受既有鐵路噪聲標準控制。標準值各國主要通過調(diào)查沿線居民對噪聲的煩惱度，進行數(shù)理統(tǒng)計分析后提出，因而數(shù)值大小與各國國情有關(guān)。第五十四頁，共81頁。日本新干線噪聲限值為列車通過時的最大聲級，其限值如下：Ⅰ類地區(qū)（主要為住宅的地區(qū)）：LAmax≤70dB（A）；Ⅱ類地區(qū)（商業(yè)、工業(yè)等Ⅰ類以外地區(qū)）：LAmax≤75dB（A）。法國高速鐵路標準為等效聲級Leq，晝間65dB（A）。我國既有鐵路噪聲限值為距鐵路外軌中心線30m處，晝夜等效聲級均為Leq=70dB（A）。其他國家既有鐵路噪聲值大多在Leq=60～68dB（A）間。等效聲級Leq相當于以一個穩(wěn)定的連續(xù)噪聲來代替隨機噪聲，二者在規(guī)定的一段時間內(nèi)具有相同的能量。對各國鐵路噪聲限值比較，日本新干線噪聲限值是當今世界最嚴的鐵路噪聲限值。這可能與新干線運營初期，沿線居民對噪聲的強烈反映有關(guān)。滿足國家規(guī)定的環(huán)境質(zhì)量要求是高速鐵路技術(shù)體系的重要組成內(nèi)容，也是交通發(fā)展方向的重要目標之一，因此采取適當措施，達到一定的降噪效果是十分必要的。第五十五頁，共81頁。噪聲控制技術(shù)高速鐵路噪聲的控制措施，可分為三個方面：1．聲源降噪措施（1）降低鋼軌和車輪表面的粗糙度，對輪軌表面進行研磨，保持平滑完好狀態(tài)。這項措施使用在日本新干線上，可使噪聲衰減3～6dB(A)。（2）鋪設(shè)超長無縫線路可減少車輪對鋼軌接縫的沖擊聲；采用60kg/m及以上的重型鋼軌，保持線路方向順直，減輕高頻振動對道床的影響，提供高速行車所需的平滑運行表面。（3）采用防振鋼軌。日本在新干線上采用的防振鋼軌使用橡膠從鋼軌頭部及以下將整個軌腰部位包覆直至軌底的上部表面，使橡膠件與鋼軌組成一個整體，如圖10-10所示。在高架橋上采用這種防振鋼軌，可降低噪聲約4dB(A)。（4）鋪設(shè)大號碼可動心軌道岔。采用大號碼的可動心軌道岔，加大道岔的導(dǎo)曲線半徑，消除道岔有害空間，以減少車輪對道岔的沖擊噪聲。（5）采用高彈性軌下墊板和相應(yīng)的彈性扣件，高架橋上采用混凝土箱梁或連續(xù)梁，并設(shè)置橡膠支座。（6）采用動力集中型動車組，可減少整個動車組受電弓的數(shù)量，從而減輕受電弓離線時產(chǎn)生的電弧放電噪聲。日本縮小接觸網(wǎng)吊弦間距(由原來的10m、5m改為7m、3.5m)，將受電弓的兩點接觸改為多點接觸，采用輕型高強力導(dǎo)線，使吊弦間弧度減少，安裝受電弓罩等等，都可以降低脫弓頻率，使集電系統(tǒng)的噪聲衰減4～5dB(A)。第五十六頁，共81頁。防振鋼軌斷面圖第五十七頁，共81頁。（7）動車組頭部流線化，車體表面無凸起、平滑化。列車在高速運行時空氣阻力將會明顯增加，空氣阻力與速度的平方和車體迎風(fēng)的截面積成正比。動車組車體頭部的流線化，將使空氣阻力系數(shù)減少0.5以上，既可減少空氣阻力，同時也將大大降低風(fēng)切噪聲。車體表面的無凸起、平滑化，將空調(diào)裝置從車頂移到臺板下，高壓電纜接頭設(shè)置在車體結(jié)構(gòu)內(nèi)，車篷結(jié)構(gòu)的低噪聲化，縮小車窗及車門的高低差，盡量減少車輛暴露面的尖端形狀等，均可使噪聲衰減。（8）采用盤式制動方式代替閘瓦制動，不僅可以減少閘瓦對車輪的磨耗，而且可以避免制動時的尖叫噪聲。（9）改善轉(zhuǎn)向架導(dǎo)向性能，輪緣涂油，裝設(shè)防滑器以減少車輪踏面擦傷等，也可使噪聲衰減。第五十八頁，共81頁。2．傳播途徑上的降噪措施（1）設(shè)置隔聲屏障。例如，日本新干線在距軌道中心線3.5m處設(shè)置高約2.0m，用混凝土、磚面或復(fù)合材料建成直立式、倒L或Y型隔聲墻，如圖10-11所示，將噪聲源和接受者分開，隔離噪聲的傳播。根據(jù)的測試結(jié)果，設(shè)置這種隔聲屏障，在距25m處的測點可衰減噪聲6～8dB(A)。如果在屏障內(nèi)側(cè)加設(shè)吸聲材料，降噪效果將更加明顯。第五十九頁，共81頁。倒L型混凝土隔聲墻圖第六十頁，共81頁。（2）將高速鐵路線路設(shè)計在路塹內(nèi)，其降噪的效果取決于路塹的深度和高度，路塹越深，噪聲頻率越高，則降噪效果越好。日本北海道新干線路塹深度為4.1～6.4m，寬度為20～30m，相對于平坦地段而言，可衰減噪聲6～10dB(A)。（3）在轉(zhuǎn)向架上安裝隔聲板，在車體下部懸掛車裙，車裙內(nèi)側(cè)覆蓋吸音材料，以減輕輪軌噪聲向路旁的輻射。（4）采用人工隧道通過城市人口密集地區(qū)。例如，西班牙通過塞維利亞市區(qū)的高速線路及圣胡斯塔新車站全部采用人工隧道建在地下。第六十一頁，共81頁。3．受聲點的防護措施（1）高速鐵路選線盡可能繞避噪聲敏感區(qū)，如城市居民區(qū)、文教區(qū)、科技園以及名勝古跡和旅游勝地等。（2）市區(qū)發(fā)展規(guī)劃用地盡量遠離高速鐵路兩側(cè)，靠近鐵路兩側(cè)的住宅或?qū)W校，可以從建筑物結(jié)構(gòu)上采取降噪措施，否則應(yīng)予拆遷或改作其它用途。（3）高速鐵路兩側(cè)附近用地合理規(guī)劃利用。在高速鐵路兩側(cè)附近可修建一些倉庫、工廠、商店等對噪聲不敏感的建筑物，以起到屏障作用，減輕噪聲對周圍環(huán)境的影響。第六十二頁，共81頁。高速鐵路的振動及其控制振動污染列車運行產(chǎn)生振動，對鐵路兩側(cè)環(huán)境產(chǎn)生振動污染，主要表現(xiàn)在對周圍居民睡眠的干擾；其次是對居民心理的影響以及對學(xué)習(xí)和工作的干擾；或者引起古建筑保護者的憂慮而要求采取措施。因此，控制高速鐵路振動對環(huán)境的污染與控制噪聲污染一樣，都是高速鐵路建設(shè)的一項重要任務(wù)。環(huán)境振動按振級變化不同分為三種：1．穩(wěn)態(tài)振動：在觀測時間內(nèi)振級變化不大的環(huán)境振動。2．沖擊振動：具有突發(fā)性振級變化的環(huán)境振動。3．無規(guī)振動：未來任何時刻不能預(yù)先確定振級的環(huán)境振動。高速鐵路列車運行產(chǎn)生的環(huán)境振動屬于沖擊振動，根據(jù)日本對新干線振動的實際測量結(jié)果，受振點的振級變化很大，距線路20m處，列車速度大于160km/h時振級為70～95dB。第六十三頁，共81頁。高速鐵路引起的環(huán)境振動受許多因素的影響，其中主要的有：1．受振點的距離：受振點離軌道越遠，振級越小，即在同一環(huán)境下，受振點的振級遞遠遞減。2．地質(zhì)條件：高速鐵路路基的地質(zhì)條件不同，振級各異，軟土層振級較大，沖擊層較小，洪積層更小一些。3．列車運行速度：受振點的振級與列車速度成正比增長。列車在軌道上行駛時，車輪的垂直動載荷比靜態(tài)時要大，且隨著列車速度的增加和軌道不平順將急劇增加，引起軌道的振動加速度急增，致使鐵路兩側(cè)環(huán)境振動具有明顯的速度效應(yīng)。4．高架橋的結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)橋振級要小。5．線路結(jié)構(gòu)：線路為路堤時振級較小，而線路為路塹時振級較大。此外，在相同列車速度、距離等條件下，高架橋的結(jié)構(gòu)與線路結(jié)構(gòu)線路相比，鐵路環(huán)境振動將大幅度降低，國內(nèi)研究表明，距鐵路外側(cè)軌道中心線30m處Z振級將降低5～10dB。以上影響因素中，距離和地質(zhì)條件是主要因素。第六十四頁，共81頁。振動環(huán)境評價標準環(huán)境振動標準的量值以地面垂向Z計權(quán)振動加速度級計，單位為dB。有關(guān)高速鐵路振動的控制標準僅日本有明確規(guī)定：在建筑物外地面振動限值VLz為70dB（以10-5m/s2為基準振動加速度）。我國《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》（GB10070—88）規(guī)定，鐵路干線兩側(cè)距線路外側(cè)軌道中心線30m處住宅區(qū)Z振級VLz為80dB（以10-6m/s2為基準振動加速度，且為20趟列車振動的平均值）。日本新干線振動標準折算成我國標準值應(yīng)為90dB，因而該標準較我國鐵路振動標準寬。我國京滬高速鐵路建議值為86dB（距線路外側(cè)軌道中心線30m以外的地面上的Z振級最大值）。第六十五頁，共81頁。振動控制技術(shù)按照振動傳播的三個環(huán)節(jié)(振源、傳播途徑、受振點)，主要控制技術(shù)可以從以下諸方面入手。1．動車組方面（1）動車組車輛輕型化：降低車輛軸重，以減少輪軌之間垂直動力作用。例如，日本新干線減輕車輛軸重有明顯效果，軸重由16t降到11.3t，Z振級平均值在12.5m和25m處降低3dB左右。（2）采用彈性車輪：在輪箍與輪心間添夾橡膠墊，以防止振動和消除輪軌間的唧唧聲。（3）改進車輛的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)：如選擇柔軟的彈簧懸掛系統(tǒng)，以降低車體的浮沉自振頻率；安裝具有適當阻尼的油壓減振器，以減輕車體的橫向或垂直振動；采用空氣彈簧和橡膠件，以隔離和吸收高頻振動，避免產(chǎn)生二次激勵振動等。第六十六頁，共81頁。2．線路、結(jié)構(gòu)物方面（1）采用無縫長鋼軌，將鋼軌修磨使其平滑。（2）采用彈性軌枕和道碴墊層，以及減振式板式軌道。（3）提高沿軌道方向的彎曲剛性，以彌補軌道彈性系數(shù)降低法的不足之處。例如，日本新開發(fā)的梯子形軌枕就是一種提高剛性的方法，對減振十分有利。（4）采用預(yù)應(yīng)力混凝土橋，改變梁式高架橋的長度和跨度，采用減振性支座，安設(shè)動態(tài)減振器，控制振動輻射方向；盡量不采用無碴鋼結(jié)構(gòu)橋。（5）采用隔振溝，設(shè)置柱列式、全反射、連接型的隔振墻，以控制振動的傳播，避免產(chǎn)生二次激勵振動。（6）采用排水固結(jié)，設(shè)置人工復(fù)合地基、反壓護道、基底約束齒墻等路基地基加固技術(shù)，使路基鞏固，減輕振動的頻率。應(yīng)當指出，噪聲環(huán)境與振動環(huán)境影響相互關(guān)聯(lián)，只有采取綜合措施，方能保證實現(xiàn)降噪、減振的目的。第六十七頁，共81頁。日本新干線減振降噪示意圖第六十八頁，共81頁。高速鐵路的電磁干擾及其防護措施電力機車運行時，受電弓在接觸網(wǎng)導(dǎo)線上滑動取流。由于兩者之間的接觸電阻急劇變化甚至發(fā)生離線，使牽引電流中出現(xiàn)高頻成分，引發(fā)一系列無線電干擾。高速鐵路帶來的電磁干擾會造成電視接收機及電視收轉(zhuǎn)設(shè)備、調(diào)幅廣播接收機、城市移動通信等聲音失真、圖像不清，高速鐵路的高架建筑物會對沿線的電視信號產(chǎn)生一定的“遮蔽效應(yīng)”，造成電視信號減弱或畫面重影，嚴重時會出現(xiàn)畫面混亂。要解決電磁干擾問題，首先要改進接觸網(wǎng)的參數(shù)，提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量，消除電力機車在運行中受電弓離線產(chǎn)生的無線電輻射干擾。為此，德國采用接觸網(wǎng)定位點使用彈性吊弦，歐洲各國及日本則改進受電弓結(jié)構(gòu)設(shè)計以改善其受流條件。另外，將無線電敏感設(shè)備遠離電氣化鐵路，采用屏蔽電纜，電視高架無線，對移動公司進行合理布局等措施可使電磁干擾大幅度減少。第六十九頁，共81頁。高速鐵路對生態(tài)環(huán)境的影響及其防護措施高速鐵路修建對生態(tài)環(huán)境的影響與普通鐵路基本相似，僅限于線路兩側(cè)局部范圍，其主要影響有：1．對水土流失的影響填筑路堤或開挖路塹會使局部水土流失加劇，為了消除或減少這種影響，可根據(jù)地形、橋涵、農(nóng)田灌溉合理布置排水系統(tǒng)，最大限度地使原有地表水排泄和農(nóng)田灌溉系統(tǒng)不因鐵路路基的修建而遭到破壞。如在鐵路兩側(cè)設(shè)側(cè)溝、天溝、疏通地表徑流，在路塹或路堤邊坡種草籽，設(shè)置護坡、擋土墻等，以增強其穩(wěn)定性。在大規(guī)模的土方施工地點，采取隨挖、隨運、隨鋪、隨夯的施工方法，不留松土面。盡可能不在雨季進行大規(guī)模土方工程施工等措施，以減少施工期間的水土流失。第七十頁，共81頁。2．對植被、農(nóng)田水利及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響鐵路工程施工周期長、規(guī)模大，除路基工程必須降低植被覆蓋率外，施工期間的臨時房屋、便道、棄土堆積、機械碾壓、人員踐踏等都對植被造成不同程度的損傷，對既有農(nóng)田水利灌溉網(wǎng)造成不同程度的破壞。高速鐵路所經(jīng)之地大部分為耕地，且地區(qū)人煙稠密，土地利用率高，耕地變成了交通用地，對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有不利影響。防護措施有：節(jié)約用地、少占耕地良田；集中取土，改造還田；以橋代路，采用高架橋；取土坑改造成魚塘以及綠化造林恢復(fù)植被等。第七十一頁，共81頁。3．對城市生態(tài)環(huán)境的影響在城市要修建或擴建大型高速客運站、動車段及相應(yīng)的客運服務(wù)設(shè)施，使該地區(qū)的人口密度劇增，成為交通、商業(yè)、郵電的中心，對城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。另外，高速鐵路進入市區(qū)，對城市既有道路、市政工程設(shè)施(上、下水道、通訊動力電纜、煤氣、供熱管道等)、居民區(qū)的拆遷以及城區(qū)景觀、日照、采光等都會造成一定的影響。防護措施有：高速鐵路引入城市應(yīng)與城市規(guī)劃緊密協(xié)調(diào)，高速鐵路與城市干道采用全立交、全封閉，并盡量繞避城市人口密集繁華區(qū)；施工過程中與城市部門配合，改移部分市政設(shè)施；高速鐵路以高架橋進入市區(qū)，盡量與周圍的自然環(huán)境和人文環(huán)境高度協(xié)調(diào)，展示現(xiàn)代化城市的景觀美。對敏感地段，應(yīng)盡可能美化線路路基及隔離柵，加強沿線綠化帶。必要時對線路隔離柵進行垂直綠化。法國巴黎南郊高速鐵路沿線居民住宅區(qū)營造被稱之為“綠色馬路”的綠化帶就是一個典型的例子。