高速铁路运营安全保障系统调研报告

高速铁路运营安全保障系统调研报告1概述1.1高速铁路概论高速铁路是社会经济发展到一定阶段的产物，与国家的整体经济实力和社会发展水平有关。经过40多年的发展，高速铁路以其安全、可靠、技术创新和优质服务等特点为铁路的发展带来新的机遇和优势。高速铁路已在日本、法国、德国、中国等国家投入运营。结合目前高速铁路发展的实际情况，认为经过改造的既有线列车运行的旅行速度达到200~250km/h，或者最高速度超过300~350km/h的新建线路，都可以统称为高速铁路。1.2高速铁路的优势和特点与传统的铁路相比，高速铁路具有以下优势：1.输送能力大输送能力大是高速铁路的主要技术优势之一。高速铁路列车最小行车间隔可达3min，列车行车密度可达20列/h。2.速度快高速铁路是陆上运行距离最长、运行速度最快的地面交通运输方式，因此速度是高速铁路技术水平的最主要标志。3.安全性好由于高速铁路是在全封闭环境中自动化运行，又配有一套完整的安全保障体系，大大提高高速铁路的安全性能。4.受气候变化影响小、正点率高高速铁路受环境气候条件的影响较小，除危及行车安全的自然灾害外，可以全天候运营。同时，高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。5.舒适、方便高速铁路线路平顺、稳定，列车运行平稳，振动和摆幅很小。同时，列车车内设施齐全，坐席宽敞舒适，减震、隔音性良好，车内安静、舒适。6.能源消耗低2根据有关资料统计，在各种交通运输工具中，以高速铁路的平均能耗量最低，平均每人每公里的能耗量为571.2J。随着高科技技术在高速铁路中的不断应用，使高速铁路具有高速度、技术构成复杂、集成化程度高、耦合程度高和组织管理一体化等特点，在安全性能上和传统铁路相比存在着本质上的差别，是一个人-机-环境-管理相互交融的动态复杂巨系统。1.3国外高速铁路发展现状目前，国外拥有高速铁路的国家主要有日本、德国、法国、英国、意大利、西班牙等。在国外高速铁路发展过程中，由于各国原有铁路技术装备和线路状态的不同，各国所采用的方式和技术措施也不尽相同。日本：1964年10月，日本先于其他国家开通了世界第一条高速铁路-东海道新干线，采用0系电动车组，最高试验速度为256km/h，最高运行速度为210km/h。日本加速修建这条标准较高的客用专线是由于日本工业生产迅速增长且绝大部分工业集中在东海岸地区。1992年开始开发超高速电动车组，取名为STAR21型电动车组，创意为21世纪用的时速350km高级豪华列车。由于日本铁路的既有线路弯曲较多，所以铁路高速化的途径是新建准客运专线，而不是利用既有线路改造。法国：法国高速线上采用的电动车组在牵引动力上的布置于日本不同。日本是动力分散式，而法国是动力集中式，法国是创造铁路列车试验速度最高的国家，法国第一条铁路线（巴黎东南新干线）于1972年动工，1983年投入使用，最高运行速度为270km/h。在巴黎东南新干线通车后，法国继续扩大高速铁路线，1990年大西洋新干线正式开通，最高行驶速度可达300km/h。为了扩大高速铁路网和开通国际联运高速线，法国又修建第三条新干线—北方新干线，最高运行速可达300~350km/h。法国实行按铁路高速化时，不利用既有线路，采用新建造新专用线的方法，与日本同属一个类型。德国：德国发展高速铁路未采用修新线的方式，仅对原技术状态较好的线路进行改造和加固，必要时才修几段新线，使其形成几条高速运行线。其中最长的两条是：汉诺威—维尔茨堡和曼海姆—斯图加特。与日本、法国两国新修专用线的做法具有明显不同，属于改造旧线实现高速的模式。英国：英国铁路目前才有改造既有线路的方法来提高列车运行速度，与德国同属一个模式。英国铁路几乎与法国同时开始规划铁路高速化，但走了弯路，现落在法国后面。英国铁3路目前正在进行西海岸电气改造，计划使用电动车组的牵引方式，最高运行速度250km/h。意大利：意大利采用了先改车（不改线），后建新线的方式来实现铁路高速化的。意大利在上世纪70年代中期投入运用了带摆式车体的ERT401型的客车，最高运行速度为160~180km/h，上世纪80年代最高速度达到200km/h。新建米兰—那不勒斯高速线，最高运行速度为275~300km/h。采用ETR500型高速电动车组。该列车由14辆车组成，采用交流异步电动机牵引。西班牙：西班牙发展高速铁路时采用多种手段。先用摆式列车，后建新线的方法，建新线后仍不放弃摆式列车，这是两种轨距并存条件下采用的方针。西班牙还为新线购置了全新的高速列车。该高速列车是以法国大西洋新干线运用的TGV-A列车为基础，并考虑到在西班牙线路运用的特殊要求，局部进行修改设计制成的，列车设计最高运行速度为300km/h。1.4国内高速铁路发展现状我国高速铁路的发展是根据国内经济发展水平以及现有的铁路运营模式，采用了对既有线路的改造和引进国外先进的高速铁路建设技术，以及建设新干线，来逐步地推进我国高速铁路的发展。1.既有线的改造提速建设为了探索我国高速铁路的发展模式，1994年，中国第一条时速160km的准高速铁路广深准高速铁路正式建成通车，并逐渐扩大范围，实现了160km/h的行车速度，符合我国当时的机车车辆、线路、通信信号等设备的实际情况，并为我国铁路向高速发展及既有线提速提供了宝贵经验。紧接着1997年至2004年间进行了五次大面积的提速，基本形成了京沪、京哈、京广、京九铁路组成的“四纵”以及陇海加兰新、沪杭加浙赣铁路组成的“两横”的快速铁路网络，总长达1.6万km。并且最高时速200km的线路里程达1960km。自2007年4月，我国铁路实施第六次大面积提速和新的列车运行图，最高时速可达250km，这也是既有线上的最高速度。2.引进国外先进技术，消化吸收、再创新为了实现我国高速铁路技术快速发展，先后从法国、德国、日本、加拿大等国引进先进动车组技术，铁道部引导组织铁路机车车辆生产企业、科研单位，联合了一批高校，以掌握核心技术为目标，把原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新结合起来，以产、学、研为一体开发制造了CRH系列动车组。4200km/h级别：CRH1、CRH5、CRH2-200300km/h级别：CRH3、CRH2-300CRH1：产地为庞巴迪—四方—鲍尔，原型为庞巴迪Regina，能力为定员（人）670，最高运营速度200km/h，最高试验速度250km/h。CRH2：产地为南车四方（联合日本财团），原型为日本新干线E2-1000，能力为定员（人）610，最高运营速度为200km/h（具备提速到300km/h的条件），最高试验速度为250km/h。CRH3：产地为唐山+长春，原型为德国西门子公司ICE3，能力为最高运营速度330km/h，最高试验速度380km/h。CRH5：产地为北车集团长客股份公司，原型为法国阿尔斯通，能力为定员（人）602+2（残疾人），最高运营速度250km/h，（具备提速到300km/h）最高试验速度250km/h。通过引进、消化、吸收、再创新，具有自主知识产权的和谐号动车组正式批量下线，并成功运用于高速铁路的运营。3.建设新的干线几年来，通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，我国高速铁路技术取得了迅速发展，在技术上与运营上积累丰硕。1999年8月秦沈客运专线全面开工，2003年10月12日正式运营。该客运专线是中国自己研究、设计、施工的时速200km的第一条快速客运专线。2008年8月，具有自主知识产权、最高时速350km的CRH3和CRH2-300和谐号动车组正式在京津城际铁路投入运营。京津城际铁路是我国最早开工建设并最先建成的第一条高标准铁路客运专线。并且2008年4月，京沪高速铁路全面开工建设，于2011年投入运营。到目前为止新建的干线还有石太客运专线、武广客运专线、郑西客运专线等等。截至2010年6月，我国投入运营的高速铁路（包括新建高速铁路和既有线提速达到时速200~250km的线路）已超过6500营业公里，居世界第一位，时速200~350km的高速铁路有3676营业公里，并且形成了独有的运营模式。1.5我国高速铁路发展趋势随着经济的发展和社会的需求，将进一步推动高速铁路的快速发展，其主要体现在以下几个方面：不断提高运行速度5提高高速列车可靠性、可用性、维修性和安全性降低高速列车的寿命周期费用动力配置方式向动力分散式方向发展高速列车更加注重环保2高速铁路运营安全保障技术系统高速铁路带来的变革，使其在安全保障、运输组织和管理的一体化、旅客服务三个方面的要求都远高于传统铁路，其中，安全是高速铁路运营的第一要素，它的安全性不仅要在规划、设计、建设和验收时给予充分考虑，并且在运营管理中也要不断研究、改进和提高。因此，建立一套科学的、系统地高速铁路运营安全保障技术系统对保证高速铁路高效正常运营，最大限度地保障乘客的生命安全，减小损失，维护社会稳定和提高高速铁路经济效益具有重要的意义，已成为高速铁路安全管理工作的当务之急，必须给予重视和完善。2.1总体框架高速铁路运营安全保障技术系统是以保障高速铁路运营安全为总体目标，结合线路自身的特点，以运营安全相关的固定设施、移动设备等为检测、监控和管理对象，以先进、成熟、经济、适用、可靠的信息技术为支撑，以信息系统为管理手段，通过不断集成和创新形成的对高速铁路运营安全态势分析、对可能发生的事故进行预警以及事故发生后应急救援的有机整体，以此指导高速铁路运营安全保障的控制、管理和决策工作，其总体框架如图1所示6图1高速铁路运营安全保障技术体系总体框架2.2技术体系的构成构建高速铁路安全保障技术体系应从高速铁路运营安全保障工作的系统性、复杂度和行车安全保障系统的大系统特征出发，着眼于人、设备、环境和管理四个方面来构建该技术体系。为了保障高速铁路的运营安全，铁路部门采取了各种安全方法和手段。基本上可以归纳为以下几个方面：基于预防和事故避免的高速铁路安全的监控和检测技术基于维护、维修的移动设备和固定设备的安全检测技术高速铁路运营安全管理技术应急救援与调查技术货运安全保障技术根据以上几方面的技术，技术体系构建如图2所示的“全覆盖、立体化、高可靠”的我国安全态势分析预警应急决策支持…目标环境监测与灾害预测报警系统列车运行控制系统设施装备的监测与在线诊断系统事故救援和减灾系统手段安全监控技术安全检测技术安全评估技术预警技术通信信号移动设备固定设备技术对象7高速铁路运营安全保障技术体系，为运营安全稳定提供可靠的保障。图2高速铁路行车安全保障技术体系2.3技术体系的特征高速铁路运营安全保障技术体系的核心是信息技术的全面综合集成应用，主要体现在以下几个特征：1.系统性高速铁路运营安全保障技术体系要从安全系统工程的角度出发，一方面，要保证高速铁路各项基础设施和关键装备的先进性、可靠性和安全性基本要求；另一方面，高速铁路各子系统都是实现系统总体安全目标不可或缺的组分，都承担着特定的、不同方面的、不同层次无损检测技术轨道几何形位不平顺检测技术高速综合检测列车大型养路机械设备动车组的检测与维修综合维修天窗通信信号系统维修技术对高速铁路设备运行状态的监控与监测技术对环境的监控与监测技术对人员的监控与检测技术高速铁路运营安全保障技术体系基于预防和事故避免的高速铁路安全的监控和检测技术基于维护、维修的移动设备和固定设备的安全检测技术高速铁路运营安全管理技术应急救援与调查技术货运安全与保障技术规章制度与标准管理高速铁路安全教育管理高速铁路安全监督检查高速铁路交通事故应急救援技术高速铁路交通事故调查与处理技术高速铁路交通事故预防技术货车质量保障技术货车装载加固技术货运安全监控网络8的、分工明确的行车安全保障任务，该体系应该通过各子系统的功能集成获得最大的系统总功效。2.综合性综合开发和利用监控和检测到的高速铁路运营安全相关状态信息，有效地辨识系统中潜在的危险因素，从而能够客观地分析高速铁路运营安全态势，以便采取相应的对策来不断提高、改善高速铁路运营安全水平。3.高效性高速铁路运营安全保障技术体系应以运营