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  •    发表于7年前 (2016-01-05)  规划实践 |   抢沙发  439 
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    2008年春运,中国铁路的运行秩序被一场突如其来的雨雪冰冻灾害所扰乱。纵观铁路发展的历史,也是一部与自然抗争的历史。风雨雷电、大雾冰雹、地震塌方,一系列的自然灾害并没有阻挡住铁路延伸的脚步。由于温带大陆性气候,中国的冬季通常干燥少雪,因此铁路抗冰防雪的经验相对不足。而北美、日本、北欧和欧洲阿尔卑斯山区的铁路,则经常在冬季经受冰冻和暴雪的洗礼,从而总结出了一系列对付冰雪的先进经验。相信在学习了其它国家的抗冰防雪先进经验后,中国铁路在未来的风雪中,将会更加畅通无阻。

    孟庆宇:看国外铁路如何应对雨雪冰冻灾害

    线路设计

    铁路基础设施是铁路运营的根基。恶劣天气中,稳定的铁路线路基础设施更是列车正常运营的根本。通常来说,铁路道岔最容易受到大雪的影响。密实的雪花降落在道岔间轨处,如不及时清理,一旦道岔动作,将影响间轨密接,进而影响行车安全。而冻雨发生的时候,厚重的冰层覆盖道岔,将使铁路咽喉动弹不得。为此,受雪害影响严重的国家都十分重视道岔防雪。因此,电热道岔几乎是这些地区铁路的必备用品。比较有意思的是,日本一些偏远地区的铁路为了防止道岔结冰,居然在道岔边设置一个火坑,遇到大雪就点上火堆来防止冻结。别说,这种廉价的方法还很管用呢!除道岔外,线路上的电器设备也要重点防范,严格密封。一旦雪水渗入电器设备,不仅会侵蚀电路造成短路,更会由于雪水流入缝隙后发生再冻结而体积膨胀,造成机械结构或壳体密封的进一步损坏。此外,列车运行中,如遇到信号机被冰雪遮挡而无法识别的时候,通常需要减速甚至停车,但是如果地面信号机的关键部位具备防冻结构,则可以很大程度上避免信号显示被冰遮挡住造成辨认困难的问题。

    日本、北美和北欧的大雪有时大的出乎我们的想象。日本上越新干线高崎以北至新潟市的山区间,冬季常有上百毫米的降雪量。而附近的饭田线的森宮野原站更是创造过7米85的日本铁路车站最深的积雪深度。而挪威有的地区日降雪量居然可以达到50~100厘米。成米厚的大雪将铁路线牢牢覆盖。这时,常规的除雪方法已经无法适应,全副武装的专用除雪车就会派上用场,“张牙舞爪”地上路作业了。它们一般自身质量很重,运行时不仅可以防止打滑,更可以确保压碎卷入车下的冰块而避免脱轨。除雪车作业时类似麦田里的联合收割机,把铁路线路上的雪远远地喷到线路之外。而城市内部的有轨电车线路,由于线路不够坚固且周围环境不能允许使用大型除雪机械,于是由有轨电车改造的简易除雪车应运而生,两侧车头前的排障器被安装上一排排竹刷,整个列车成了一把大扫帚,把所过之处的积雪扫个干干净净,以方便正常运行的列车。

    当然,对于运输繁忙的高速铁路来说,除雪车仍显效率不足。还以上文提到的日本上越新干线为例。这样一条途经暴雪地带的繁忙线路,在设计时就考虑了防雪的要求:线路两侧预埋了喷头,大雪到来时可自动喷洒融雪剂保证实时融雪。大雪根本无法在线路上堆积。而且,喷洒融雪剂也可以顺便连通过的列车车身的积雪和积冰一并除掉,真可谓一举两得。当然,融化的雪水如果不及时排掉,一旦重新冻结,可能对路轨等基础设施造成更大的危害。因此,上越新干线在暴雪地带几乎全都采用无砟道床的同时,还专门设置了并走的排水沟,融化的雪水一律汇集到线路旁的排水沟后排出线路范围。看,这“堵引”结合,俨然是当年大禹治水的思路呢!

    机车车辆设计

    在日本,最早运行于东北、上越新干线的200系新干线一直有“雪国急先锋”的美誉。而瑞士阿尔卑斯地区登山铁道的列车,则以简单朴实的防雪设置在冬季的暴雪中平稳运行。可以说,机车车辆等移动设备的特殊防雪设计,可以更加有效的帮助铁路度过冬季恶劣的天气。

    如果长期运行于风雪地区的机车车辆不做特殊处理,飞扬的雪花钻进转向架、电器连接器等机械部件的缝隙后,再次凝固膨胀就会阻碍这些部件的正常运行;雪水如果渗入车内,不仅会影响旅客正常旅行,还将影响车内电路的正常工作;闸瓦制动片附着冰雪后,制动效能在制动开始时将会降低,影响列车制动可靠性;车门如果被雪水冻住,就会影响车站乘降时间进而影响列车正点运行。后果多么不堪设想啊!

    为此,运行于高寒和风雪地区的列车通常采用特殊设计。让我们“雪国急先锋”200系的特殊设计吧。为了应付东北、上越新干线冬季的风暴和积雪,200系列车拥有两个显著的特点:一是设置了离心分离器用以分离空气和雪水,以防止用于冷却电机和变压器的空气带入雪花而造成电器设备损坏;二是把车底用铁板包裹得严严实实,以防止高速行车时掀起的积雪和冰渣才不至打伤车下设备。此外,200系在很多细节上也作出了调整:车头排障器做成了除雪车的形状,可及时清除线路上的积雪;车厢连接处采用相互隔离的多层风挡,车门和车厢之间设置小的缓冲隔离空间,以保持客室温度并防止雪花直接飞入;针对微小雪花或者过冷水滴钻入缝隙和再凝结问题,则尽力取消一切暴露在低温环境中的机械电气开关而改用无机械触点的电子开关;同时,采用耐雪制动模式则可以减弱冰雪对于制动系统的不良影响。总之,200系列车尽可能采取各种办法适应多雪地区的运用,并取得了良好效果。它也为日本及其它国家日后高寒多雪地区列车,特别是高速列车的设计提供了宝贵的经验。

    供电安全

    铁路电气化不仅是铁路现代化发展不可缺少的一环,更是高速铁路最重要的基础设施之一。因此,雨雪冰冻灾害情况下牵引供电设备和接触网的安全稳定至关重要。在冻雨天气和大风雪中,接触网和线杆不仅要承担风力的倾摧,还要担负由于积冰冻结的额外质量,一旦因为自身原因或者其他外力因素导致塌网,就会导致线路瘫痪。这些地区的牵引变电所通常有多条外部电源引入,以降低外部电源中断而影响铁路行车。此外,接触网和支架也有别于一般地区,在抗寒和强度上大幅加强,以抵御特殊的恶劣天气。

    此外,在大雪,特别是冻雨天气下,接触网导线十分容易结冰,导致弓网接触不良,影响正常行车。虽然有些列车运行密度比较高的地区,由于列车行驶带来的受电弓滑动和接触网震动,就可以使接触网积冰现象得到相当程度的缓解,但国外很多国家运行于大雪或冻雨多发地区的动车组或机车依然都增设有特殊的除霜电弓,在运营时主动地帮助接触网去处积冰,以保证受流质量。这种特制的受电弓不负责受电,并与母线相互绝缘,整体结构更坚固。滑板是类似于刮胡刀刀片的结构,有的还有电热功能……多数情况下只要升起除霜受电弓就可以在运营的同时完成架线积冰的清扫工作,在确保了本车后续受电弓安全稳定的受流的同时,又能降低专用除冰车辆开行次数,减少因为线路维护而停运的时间。

    应急指挥

    如果大雪和冰冻天气一直持续,将直接导致信号显示出问题的几率增加。由于大雪当中能见度较差,因此可能由于恶劣天气造成信号确认困难而导致列车减速运行或停运;遇到需要执行特殊运行指令(临时徐行,停运等)的时候,如果没有特别应对的系统,那么同样也会影响行车效率甚至威胁行车安全。通常来说,在国外,铁路部门通常和气象部门有着密切的联系。气象部门及时通知铁路部门某地区降雪量的大小、预期,以便铁路部门及时做出反应。根据气象变化或天气预报,调度命令可及时地向在恶劣天气范围内运行的列车发出。甚至,当遇到紧急情况时,灾害地附近的自动专用监视设备可以绕开调度员直接操作信号设备令附近的列车紧急停车,而发现问题(比如雪崩掩埋线路)紧急停车的列车司机也可以直接通过车载紧急无线停车系统命令附近的列车全部停止运行,以保证列车行车安全。

    运营服务

    天灾虽然属于不可抗力,但若事前做好了充足准备就能在灾害到来时把损失和影响降到最低。铁路系统的根本是服务,不论是客运还是货运,在发生问题的时候,只有让被服务的对象随时清楚目前的状态,才能令其更配合工作。因此,一套完善的铁路综合追踪信息系统必不可少。以JR(日本铁路)各公司为例,市民可以在铁路公司的官方网站上及时地查到所有客运列车的运行信息——包括运行时间、停靠站点、晚点时分、行驶位置,甚至晚点原因。除此以外,电视、电信等媒体也都实时滚动发布各种自然灾害以及铁路系统事故晚点的最新信息。信息足够公开,就会阻止各种“传言”的出现,进而减少不必要的混乱。此外,国外很多客流密集的车站在注重外观的同时十分重视车站的实用性,特别是较少使用光滑的大理石地面,以防止在雨雪冰冻灾害时造成的旅客摔伤。而且,这些车站通常都有发达的既有通勤铁路和其他城市轨道交通衔接,在恶劣天气和特殊情况下可以及时地集疏旅客。完善的运营服务管理使得各大枢纽车站在灾害到来时也可做到安全平稳有序。

    铁路防灾,应防患于未然。日夜奔腾不息的列车铸就了铁路辉煌的同时,也对铁路连续性和可靠性提出了更高的要求。他山之石,可以攻玉。相信中国铁路一定能从其它国家的经验中得到启发,让我国的钢铁大动脉更加高效、稳定。

    来源:孟庆宇.看国外铁路如何抵御冰雪[J].铁道知识,2008(2):16-19

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