列車開動15分鐘后,涂先生像以往乘坐火車時一樣,前往兩節車廂連接處專門設置的吸煙處抽煙。
不過這次清明假期,他第一次乘坐武廣高鐵,卻未能找到這個吸煙處。
詢問列車乘務員后涂先生才知道,武廣高鐵是全程禁煙的。“本高速列車全封閉運行,全列禁煙,車內設置煙霧報警器,一旦旅客偷偷抽煙,觸動報警器,會導致列車緊急制動。”乘務員告訴他。
當高鐵列車以時速350公里的速度在鐵路上開始飛奔時,有關高鐵的安全問題就成為了首要的問題,因為火車在如此高的速度下飛馳,一旦出現事故就是災難性的。
“我國高速鐵路的安全性是完全有保障的。”面對外界的質疑和公眾的擔憂,鐵道部總工程師何華武鏗鏘有力地回答道:“一是高速鐵路的技術和設備先進可靠,完全符合國際公認的安全標準,并經過了充分聯調聯試和試運行;二是系統設計嚴格遵循故障導向安全的理念,當設備發生故障時,系統自動采取降速慢行、關閉信號、停車等故障導向安全的措施。大部分降速和停車都是系統導向安全造成的;三是建立了一整套完善的運營管理、安全管理、設備維護和應急措施等管理制度體系和運行機制;四是建立了一支經過不同層次技術培訓、適應高鐵崗位要求的運營管理及維護隊伍;五是裝備了功能全面、精確可靠的防災報警監控和視頻監視系統,能對異物侵線、大風、地震、雨雪等自然災害及治安綜合情況進行實時監測監控,通過列控系統和調度指揮及時進行防范。”
先進控制系統助司機“看”得更遠
武廣客運專線董事長王志堅表示,高鐵建設,核心就是安全。安全和速度并不矛盾,它是以一整套高科技體系、質量和管理作保障的。
列車運行控制系統,高鐵列車行車指揮和控制的關鍵技術之一,是列車安全運營的中樞。目前世界上只有少數幾個國家掌握這項技術。
鐵道部運輸局綜合部主任李軍指出,鐵路系統對“高速鐵路”的定義已基本達成共識,高速鐵路要符合三個標準:一是新建的客運專用鐵路;二是時速在250公里以上的動車組列車;三是高速鐵路最核心的技術是列車的運行控制系統,這種運行控制系統和普通速度的鐵路是完全不同的,是一個計算機化的控制系統,普通鐵路是以人控制為主、機器為輔,高速鐵路是機器控制優先,人控為輔。所以說,運行控制系統的設計對于高鐵是最核心、最關鍵的。
“關于高速動車組行駛中的安全,這一點是不僅是旅客最關注的,同時也是我們動車組制造企業最關注的問題。動車組的行車安全是靠整個高鐵的各個系統來保證的,其中最為重要的列車運行控制系統,就是采用了我國自主研發的CTCS-3列車運行控制系統。”中國北車股份有限公司董事長崔殿國說:“適合中國國情的CTCS-3世界先進列控系統,能對列車運行速度進行監督與控制,自動調整各列車間的追蹤間隔,能滿足時速350公里以上,動車間隔3分鐘以內的列車運行指揮和控制要求,實現了運營的高速度、高密度、高正點率和高可靠性,并能實現本線時速350公里高速列車與跨線時速250公里列車共線運行。”
據武廣客運專線項目總設計師許克亮介紹,為武廣高鐵開發的列車控制系統,代表了世界先進水平。實行雙保險監控,全線每隔一段距離就有一座數據接收塔,像移動通訊一樣,監測全線有無人、牲口等進入,這是無線監控。軌道上還設有有線監控。鐵軌上幾毫米的變形和下沉,都看得十分清楚。一旦前方有不速之客侵入鐵路,監控系統會立刻指令列車自動停車。
崔殿國指出,動車組裝上新的列控系統,司機“看”得更遠。由于信息收集能力的提高,駕駛室的顯示屏上,能看到前方32公里的路況信息,而原來只有8公里。武廣客專從350公里的時速平穩停車,一般需要11公里的距離。32公里的“視距”,可以讓司機可以對緊急情況從容地作出反應。同時,全自動電子控制駕駛系統可以使列車在風、雪、雨、霧、雷等各種氣候條件下安全運行。
在軌道交通自動化控制中,為了高可靠性和一旦發生故障時的應急處理之需,通常會采用具有冗余的系統架構的計算機控制系統。所謂冗余,即是重復配置系統的一些部件,當某一部件發生故障或損壞的時候,冗余配置的部件便會自動介入并承擔故障部件的工作,即是一個“備份”的意義,以減少系統的故障時間。
這項需求道理簡單,但實現起來卻有相當難度。我國高鐵就采用了有自主發明專利的“計算機冗余系統”。該系統,包括兩個中央處理板,至少一個外設板,每個中央處理板上安裝有兩個CPU(中央處理器),每個外設板上安裝有兩個CPU,這些CPU均連接有各自的總線收發器,通過各自的總線收發器再一一連接,構成通信線路,從而達到冗余。當一個中央處理板出現故障時,外設板依然可以繼續進行數據交互并實現其自身功能。
“在牽引系統和網絡控制系統我們采取了冗余設計,從而使整車具有較高的電氣穩定性與可靠性。”崔殿國說。
減速玻璃讓景物移動“變慢”
臨上車之前,涂先生的很多朋友都建議他買點暈車藥。“聽說高鐵的時速比飛機還快,我又有坐汽車暈車的毛病,所以朋友們才會有這樣的建議。”涂先生說。
雖然不能抽煙,但涂先生的香煙卻沒“閑著”——它被直立在面前的折疊桌上,雖然列車在不斷加速,香煙仍然一動不動。
盡管坐在窗邊,涂先生也沒有明顯找到“飛”和“暈”的感覺。后來才找到原因:車窗玻璃全部是減速玻璃。“我們的動車組車頭上安裝的減速玻璃,利用光線折射原理給乘客制造了視覺上的誤差,讓景物移動‘變慢’,高速行駛旅客也不會有明顯頭暈的感覺。”崔殿國說:“我們知道,飛機如果被鳥撞上會很危險,減速玻璃實際上還是防彈玻璃,不要說鳥撞上沒事,就是石頭砸在上面都不怕,最多也就出現些裂紋,絕對不會碎。”
更讓涂先生感到欣慰的是,即使發生火災,高鐵也是相對比較安全的。原來高鐵動車組還綜合考慮了大量非金屬材料制造的內裝結構的防火安全性、電氣系統的防火安全性,采用難燃、阻燃材料和穩定的電氣系統,使列車具有優異的防火安全性。在發生意外火災的情況下,車廂防火系統自動啟動,并且保證在15分鐘內火勢不會蔓延到相鄰車廂,同時保證列車在發生火災的10分鐘內仍可以每小時80公里以上的速度駛離難以實施救援的橋、隧區段,最大限度地保障旅客的生命財產安全。
其實類似這樣的安全設計,在高鐵里幾乎無處不在。崔殿國告訴記者,為了確保動車組的安全,在設計方面,作為列車的“腿”,轉向架的安全性能非常重要,北車研制的CRH3高速轉向架,試驗室試驗時速高達520公里,只跑350公里每小時,可以說是游刃有余。另外,當動車高速通過隧道的時候,產生活塞效應,壓力會發生急劇的變化,列車進隧道的時候整車要承受150噸的壓力,出來的時候要承受150噸的張力。這比飛機在高空飛行的時候壓力變化大得多,但動車組采用的高強度鋁合金車體非常結實。
“黑匣子”自動糾正人為誤操作
鐵道部副總工程師兼運輸局局長張曙光介紹說,動車組過隧道時,車外壓力達到6000帕,而車內最高只能有200帕,才能在人體可接受范圍。很多國外同行因為不能解決這一技術難題,因此過隧道時只能減速。當列車連續過隧道時,列車兩側的壓力差達到3000帕,處理不好列車會橫向移動、打晃,而現在中國已經解決了這些技術難題。
更神奇的是,高鐵動車組可以在緊急情況下實現自動駕駛。這類列車也有類似飛機的“黑匣子”,它收集了大量精確的信息,憑借這些數據,設計出速度曲線,列車按設計好的速度自動駕駛時,即使有人為誤操作,列車會自動跳閘,“即使自動駕駛停靠車站,誤差也只有5厘米”。
同時,列車還會像人一樣提醒司機。當司機睡著了或者出現意外,沒有按時踩呼喚踏板,列車會自動提醒,第一次列車會通過光、聲發出提醒;如司機沒反應,第二次列車會發出警告;第三次列車會自動降速,甚至停車。
如今,武廣高鐵線上的動車組已累計高速奔馳300萬公里,故障率僅為十萬分之四。這是一個國際一流的數據。正是依靠中國人自己搭建起來的“車、路、信號”這個龐大的高鐵體系技術平臺,我國高鐵安全地飛奔在祖國的神州大地上。
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