德国、法国、日本高速铁路防灾安全监控系统简介

德国高速铁路防灾安全监控系统简介

德国高速铁路属客、货混运型,且隧道约占线路长度的1/3.因此,隧道内的行

车安全成为德国高速铁路安全保障的重点.德铁制定了非常严格有效的防范措

施.例如：禁止无加固和防护措施的货物列车或装有危险货物的列车驶入隧道；

尽可能减少客、贷列车在隧道内交会,并要求限速运行；专门制造了两列隧道

救援列车,随车带有医疗卫生救助设备,并同地方政府共同组织消防、救援队,

当出现意外事故时,能与时进行抢救.

此外,在高速新线上也采用了新型防灾报警系统MAS90,除可监督线路装

备的运用状况外,还可识别和与时报告环境对行车安全的影响,以与移动设备

发生破损的情况.该警报系统在全线南、北、中段设有中央控制单元,相

互连通；每个SZE又连接若干设在沿线总站信号楼内的各种报警和记录单元<

MRE>,并与之进行信息和命令交换.MRE接受安装在沿线的探测报警仪器采集

的信息.这些探测报警仪器主要有：HOA903型热轴探测器；LSMA隧道气流报警

器<在长度大于1.5 km的隧道内安装>；WMA风测量仪<在所有桥梁上安装>；B

MA火灾报警仪；沿线设置防护开关；隧道口坍方报警信号装置；隧道两

端与隧道内每1 000 m<早期600 m>设置应急 ,仅需扳动手柄就可打开

箱,紧急呼叫的信息具有绝对优先权.德国的计算机辅助列车监控<或称行

车调度LZB>系统,可起到安全调度功能.

图为德国新建高速铁路防灾报警系统配置示意图.

图 德国新建高速铁路防灾报警系统配置图

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探测设备：HOA—热轴探测设备；WMA—风力测量报警设备；LSMA—气流报警设

备；

BMA—火灾报警设备；EMA—塌方报警设备；Whz—道岔加热设备.

处理设备：ZSE—集中控制单元；MRE—报警显示和记录装置.

BFA、BFB、BFC：车站A、B、C.

法国高速铁路防灾安全监控系统简介

法国高速铁路创造了当前世界上轮轨系交通的最高试验速度515.3 km/h,

运营最高速度达到300～320 km/h.虽然发生过行车事故,但未造成旅客伤亡,

这应归功于其无所不包的安全保障技术.

法国高速铁路采用了以机车信号为主的列车自动控制系统.在型号为,TVM

430的列车自动控制系统中,除完成列车速度自动控制外,增加了设备状

态和自然环境检测、报警子系统,进一步强化了列车安全运行的保障功能.包括

列车自动检测<轮轴不转或防滑系统双重故障,万向节的失衡和断裂,转向架的

稳定性能检测>、接触网电压检测、热轴检测、降雨监测、降雪监测、大风监

测、立交桥下落物监测7个子系统装置.法国高速铁路沿线设有防护开关和应

急 ,法铁还和国家地震局在地中海线设置了地震监测系统.

图 新干线安全设备控制关系示意图

英法海底隧道的安全工程,是作为一个特殊问题考虑的.隧道总长50.5 k

m,海下部分长38 km,从设计到建成投入运营的各个阶段中,突出考虑了隧道

火警与紧急安全救援系统.首先确定了可能出现的主要危险项目：地震、洪水<

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涌水>、停电、运送危险物品、火车相撞、列车脱轨、火灾、恐怖活动与综合

危险等.为防止以上灾害的发生,从设计、防灾装备、材料选择、供电、通风系

统、通讯、调度指挥诸方面作了仔细的安排.如在50 km的隧道内,安装了31

个火情检测设备对隧道内的空气质量连续进行分析,一旦发生火情可起动自动

灭火系统,并与车上互通信息,确保发生紧急情况下的旅客安全.此外还备有火

灾发生后旅客可在2.3 min内安全撤离措施,着火车厢采取灭火、与火源隔离、

将车辆撤离火场等措施.

海峡隧道高速铁路是一条客货混运线路,为此增添了新的设施.如运送汽

车采用特种穿梭列车运送车辆和乘务人员；列车采用特殊防火材料制造,即使

在高温下也无；癣和不放或少放有毒气体.通道内设置正常通风和事故<火灾>

紧急通风两套系统,并具有适应隧道内风流向和风压瞬变的调节特性.这些措

施都是建立在过去事故的经验与其分析研究基础上的.在海峡隧道工程的每一

个设计和施工阶段,都要进行安全方面的评估.所以当1996年隧道穿梭列车上

的汽车发生严重火灾时,无人员伤亡并很快控制了局势,但是这次重大事件也

暴露了很多应变中的问题.

日本高速铁路防灾安全监控系统简介

：车务在线 更新时间：2007-2-14 11:17:12

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日本是一个灾害多发国家,台风、暴雨、大雪、地震等自然灾害频繁.新干线自1964年10月

开业至今,保持着无一乘客伤亡的优异成绩.每天运行列车750列,运送旅客75万人次以上,列车晚点

平均小于1min,首先应归功于日臻完善的防灾安全保障体系.

<一>沿线灾害监测与管制措施

1.地震监测与运行管制

日本是一个多地震国家,除在沿线<大部分在变电所>设置加速度报警检测仪与显示用地震仪外,

东北、上越、长野新干线还沿海岸线设置地震监测系统,以便提前检测到40 Gal以上的地震波.东海

道和山阳新干线由于距东海与关东地震区很近,则采用了更为先进的"地震P波早期监测警报系统

DAS>",利用沿线地震报警仪<设定40 Gal>和M<震级>—△<距震中心距>图,对运行管制区域进行判断

和管制.图1为日本地震信息系统示意图,图2、图3为发生地震时的列车运行管制范围和过程.表1.

表3为发生地震时的列车运行管制规则.

图1 日本地震信息系统示意图

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图2 甲、乙、丙、丁所代表的范围

图3 日本地震发生时的处理过程框图

2.风速监测和运行管制

在易发生强风与突然大风的高架桥、河川等地安装风向风速仪,其信息在中央调度所

的显示盘上或CRT上显示Ray Tube是调度员和信息处理系统的电脑互相交换

情报的人.机装置>.日本对列车运行进行管制的风速值,全部为瞬时风速值.管制标准各地

区不尽相同,在设置了挡风墙的地段,对强风进行运行管制的标准可适当放宽.

表1 地震发生时列车运行规则<东海道新干线>

行 车 规 则

地震强度

停 车限 速 运 行

在规定的区间停

甲在规定的区间限速70 km/h以下,特例30 km/h以下

车

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在规定的区间停

乙在规定的区间限速70 km/h以下,特例30 km/h以下

车

丙/在规定的区间限速70 km/h以下,特例30 km/h以下

丁//

注：<1>"地震强度"是UrEDAS早期监测系统判定的地震烈度.

<2>"特例"是指下列情况之一：

①连续雨量达120 mm以上降雨时发生地震；

②气温上升,轨温达50℃以上时发生地震；

③日落以后<包括浓雾>时发生地震<地震强度丙时除外>.

<3>甲、乙、丙、丁系根据震级—震中距关系曲线划分的为恢复行车而采取相应措施

的4档规定：

甲—停车后对全线巡检；乙—停车后对部分区间巡检；丙—停车后,从70 km/h逐步

提速；J—无停车后规定.

表2 发生地震时列车运行规则与其他<山阳新干线>

感震器

判定

最

震度

大值/Gal

感震器监管范围内70 km/h

无；特例时

以下,但判定震度未明确前设备电

3以下*同"限速"区设备

运行规则紧 急 巡检提 速

地面70

停车限 速添乘巡检30 km/h70 km/h

巡检km/h

间

气30 kin/h以下,特例30 kin/h

以下

≥40<80

感震器监管范围内30 km/h

以下,但有设备与电气人员特例时同"设备电设备电

4以上设备

限速"区间气气添乘70 km/h以下,特例30

kin/h以下

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设备电设备电

3以下同上同上设备

气气

停车

区

感震器感震器监管范围内,有设

间的设备电设备电

≥40<120

4监管范备、电气人员添乘70 km/h同上设备

特气气

围内以下,特例30 km/h以下

定地

点

停车设备电设备电

5以上同上同上同上设备

区间气气

设备电设备电

≥120同上同上同上同上

气气

设备

注：①"其他"是指工程施工或灾害注意地点,根据养路工长或电力区长的报告确定限速值.

"设备电气"

指提速时有设备与电气人员添乘.

②"特例"是指下列情况之一：

连续雨量达120 mm以上降雨时发生地震；

日落以后<包括浓雾>发生地震,但"*"行的情况除外；

气温上升,轨温达50cI=以上时发生地震.

③此表摘自"日本新干线安全对策概要"<1999年12月日文版>.

防止强风灾害,是铁道行业的重要课题.与强风相关的问题与其相互关系见图4.人们

关心的是强风可能造成列车的脱轨倾覆,在弯道行驶的车辆主要受到重力、横向振动力、

离心力和风压力的影响,它们的合力若落在左右车轮与钢轨接触点之内则不会倾覆；合力

若正好通过接触点,此时称之为临界倾覆状态,记为危险率D=1.O,见图5；挡风墙fl-算时考

虑安全系数,则取D=0.8.

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表3 发生地震时列车停车后的运行规则<东北、上越、长野新干线>

行 车规则紧急巡检

Gal值

徒步巡

<沿线>

停 车限 速添乘巡检

检

80 Gal以下根据调度员的命令恢复运行无无

超过80 Gal的感震器点两端12 km范围内,开

始供电后30 km/h以下；有设备、电力人员添

对限速区

80Gal以上,乘70 kin/h以下.但下列情况30 km/h以下：①

无间进行添

有碴轨道区间钢轨温度55℃以上时发生地120 Gal以下

乘巡检

震；②日落<包括浓雾、大雪>后发生地震时

特别规定的区间<实行地面巡检的除外>

超过120 Gal 对停车

超过120伽的感震器与相邻感震器间,地面巡对限速区

时,在感震器区间进

检完后70 km/h以下,但下列情况30 km/h以间进行添120 Gal以上

动作点与相行徒步

下：有碴轨道轨温55℃以上时发生地震乘巡检

邻感震器间巡检

图4 关于强风对策研究项目关联框图 图5 列车受力示意图

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日本东北新干线长553 k孟,设置了47段大风限速区间；上越新干线长334 km,设置了2

1段大风限速区间.在这些限制区内设置了风速计,根据风速等级逐级限制车速,警报标准

如表4所示.近年来,由于增设挡风墙、不断改善车辆断面而逐渐降低了对列车限速的要求.

表4 强风时列车运行管制规则<东北、上越、长野新干线>

风速/m·s一般 区 间设置一定标准的挡风墙区间

-1

20≤风速<25列车限速160 km/h以下不限速

列车限速70 km/h以下；也可视具体情况

25≤风速<30

停运

列车限速70 km/h以下；也可视具体情况

30≤风速<35停 运

停运

风速≥35停 运停 运

列车限速160 km/h以下

注：①网速指瞬时风速；

②此表摘自"日本新干线安全对策附属资料"<1999年9月日文版>.

3.雨量监测与运行管制

在沿线路堑、填土和隧道出入口等降雨易造成灾害地区,装设雨量计.时雨量和连续

雨量超过规定值时,在工务段和地区调度所内报警.关于集中暴雨的运行管制可分为在指

定的区间、里程内行车速度管制和停车管制.图6为日本雨量报警系统构成示意图.降雨

警报标准与列车运行管制措施的规定见表5和表6

图6 雨量报警系统构成示意图

表5 日本东海道新干线降雨警报标准与列车运行管制措施 mm

连续雨量

时雨连续雨量+时雨

运行管制<24 h累雨量报告备 注

量量

计>

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第3种100—11025/每l h一次

警戒第2种120—13030110+20每3—4 h巡检一次

第1种14035每2 h巡检一次120+25

170

限速实时地面巡检,适当添

km/h

A区域/45150+30或180+2每O.5 h一次

运行乘巡检

70 km/hB区域/45150+32或180+2

一般区间/50150+40连续降雨时B区域紧

停急

B区域/40140+30或160+2

每O.5 h一次

每10 min一

巡检.止 运

高架桥、无碴桥/70150+60

行一时的集中豪雨,要注

次

意地点紧急巡检

注：①第3种警戒是指在预先确定的区间,以与指定在设备保养上要注意的地点进行定时

的巡检警戒.

②第2种警戒是指在第3种警戒对象以外的土工结构物和隧道洞口附近进行周期性的巡

检警戒.

③第1种警戒是指在第2种警戒对象以外的预先指定的区间或认为有可能受灾的地点进

行周期性的巡检警.

④警戒：雨量达到颁布标准,基本没有发生灾害的可能,能预测出灾害的部分前兆,需要警

戒.

⑤限速运行：雨量达到颁布标准,经验表明没有灾害的发生,无异常降雨,有发生轻微 灾害

的可能

性,要考虑限速运行.

⑥停止运行：雨量达到颁布标准,有发生灾害的可能性,需要停止运行.

⑦B区域：连续雨量150mm以上,并时雨量达40mm的时巡检区间；其他的A区域.

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⑧时雨量达50mm时的巡检区间称之为"要注意地点".

表6 日本其他各线因降雨而停止列车运行的规定

线 区内 容

<1>时雨量达50 mm时：

<2>连续雨量达150 mm以上,时雨量达40 mm时；

东海道

<3>根据养路人员的报告或其他原因,认为有必要停止列车运

行时

<1>时雨量达55 mm时；

<2>连续雨量达190mm以上,时雨量达40 mm时,

或连续雨量达250 mm以上,时雨量达20mm时；

山 阳

<3>连续雨量达350mm时；

<4>根据养路人员报告或其他原因,认为有必要停止列车运行

时

<1>时雨量达50～60mm以上时；

<2>连续降雨量达200mm以上,时雨量达50mm时：

<3>连续降雨量达250 mm以上时；

东北上越

<4>桥梁梁下水位达停运水位时；

<5>认为上游漂浮物有危与桥梁安全时或有严重冲刷时；

<6>因其他原因认为有必要停止列车运行时

注：此表摘自"日本新干线安全对策资料集"<正文第二稿,1999年9月>.

有些线路事故如坍方、滑坡,是不能仅靠监测小时雨量和连续雨量而能够预测到的,

其原因是长时间连续阴雨,使保水性很强的粘性土路堤中的地下水位异常上升,导致路堤

与地基失稳,随着基底破坏发生滑移.鉴于这种情况,日本在以往的小时雨量、连续雨量之外,

又引入了一个新的指标：累计雨量,即48h以内的连续或间断降雨量.其警戒标准：历史上

发生过降雨破坏史例的,取破坏时最小降雨量的90%作为发令标准值；无破坏历史的,取过

去10年间5～11月最大累计降雨量的90%作为发令标准值.

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4.河川水位监测<洪水>与运行管制

在认为必要的河流上安装水位计,对水位上升进行监视和行车管制.日本通常雨量、河

川水位、长轨温度监测报警统一在地区调度所内显示.

5.轨温监测与运行管制

无缝线路长钢轨在炎热夏季随轨温升高,其纵向压力将增大,加之大型养路机械作业

后道床阻力下降,造成无缝线路保持稳定的安全储备降低.为了保证行车安全,要对列车运

行速度进行管制.管制的依据主要为钢轨温度和有碴道床的横向阻力.

日本新干线无缝线路钢轨锁定温度的确定原则是：使得可能出现的最高、最低轨温

与锁定温度之差不大于40℃.同时要求有碴轨道道床纵向阻力不低于8 826 N/m.因此,可

保持道床稳定的最高轨温约为60℃,最低约为-10℃.

此外,从轨排刚度考虑,保证30%安全率的最低压屈强度为882.6 kN.轨温达64℃时的

钢轨纵向力接近882.6 kN,因此,确定64℃为列车停止运行温度；对最低压屈强度留有20%

安全率的纵向力,相对应的轨温约为60℃,规定以70 km/h慢行.

再者,由于线路不断受到列车荷载作用,维修作业反复进行,因而有可能使钢轨锁定温

度发生变化或道床阻力下降.为保证列车运行安全,需要对钢轨温度进行监测,并在高温时

对列车运行速度进行管制.

高温时行车管制规则分两类,一类是一般区间,另一类是无碴桥梁.每一类又根据实测

的道床横向阻力大小分别按轨温高低进行行车管制.管制标准见表7、表8.

表7 高温时行车规则<一般区间>

测定道床横向阻力每

轨温/℃行车规则

枕>

>64≤12 748停止运行

>60<8 826停止运行

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≥8 82670 km/h慢行

根据特别巡检确定是否70 km/h慢

<8 826

>58

≥8 826温度观测

<8 826特别巡检

>53

≥8 826温度观测

>48<8 826温度观测

>45<8 826A区间特别巡检

行

表8 高温时行车规则<无碴桥伸缩端>

测定道床横向阻力每

轨温/℃行车规则

枕>

>64≤12 748停止运行

<10 787停止运行

>60

≥10 78770 km/h慢行

<10 787根据特别巡检确定是否70 km/h慢行

>58

≥10 787温度观测

<10 787特别巡检

>53

≥10 787温度观测

>48<10 787温度观测

>45<10 787B区间特别巡检

注：①特别巡检是指在轨温达到该规定时,由工区派人到认为有危险的地点<如路肩狭

窄处—由于路基下沉如厚道床所致,路桥过渡段等>,进入第一道防护栅,在邻近线路防护栅

外巡检,用目测线路方向、水平等.

②A、B区间是指有轨缝线路地段纵向稳定系数不同的地点.

6.降雪对策、驾驶规则和运行限制

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暴风雪形成的雪堆,过高时影响行车安全.日本在风口地段设置防雪栅或防护林,防止

在线路和设施上形成雪堆.同时在适当地点应设置防雪崩桩或檐棚,阻止斜坡发生雪崩.

列车底架粘附积雪,将造成车下设备损坏,或当积雪融化下落时,威胁线路两侧地面设

备和引起道碴飞溅,这些亦应采取相应措施.雪还会影响道岔正常工作.

雪害监测设备包括：降雪计、积雪深度计、自动控制部分与除雪<融雪>设备等.

7.限界障碍监测

主要指因塌方、落石、与公路或既有线交叉、平行地段,可能造成高速线路被侵限事

故的监测.日本主要采用栅网、柱式压力感应电缆或光缆式传感器进行监测.

<二>特殊地段防灾措施

1.长大隧道的防灾设备

为了预防长大隧道内的列车火灾等事故,装备以下设备：联络设备、消防设备、照明

设备、距离出口显示、接触网特殊供电设备、列车防护开关等.对于海底长大隧道,还装备

有火警检测、换气排烟、预防地震等防灾监测系统和涌水监测、隧道壁纵、横向应变监

测等设备.

2.长大桥梁的防灾措施

对河川水位监测,需设置水位计、雨量计.在与公路和既有线平行、立体交叉处,安装必

要的限界障碍检测和桥墩防护工程.

3.大型车站的防灾

大型客运站内设防灾中心,其职责是将站内防火、防烟设备信息集中处理控制,在非常

事态发生时,对旅客进行有效地疏导.主要设备包括：各种感烟、感热<火>探测器,通风、

排烟、防火、防烟门监控,通道、出口与滚梯监控,防灾监控台,非常通讯与广播,CRT与图

像显示器.

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车站站台旅客安全与信息设备主要包括：车站广播设备、ITV设备,以与站台防护栏、

列车防护开关和旅客问询、导向系统.

<三>列车的防火对策与车上监测装置

1.车内防火措施包括：

<1>严格采用不燃和阻燃材料.表列出日本高速车辆防火设计要求.

<2>提高客车结构的抗火性,确保火灾初期结构不变形,给疏散旅客提供时间保证.

<3>从车辆结构设计上隔断火源、设挡火墙<板>,防止或减缓火焰蔓延.门窗设计要有

利疏散旅客.

<4>每节车厢设有火警报警开关、灭火设施,并设有与司机联络的 .

2.车上监测装置

车上监测装置指集中管理列车运行与监测车上主要设备、重要零部件工作状态的自

诊断系统,为车上乘务人员与综合调度中心提供信息.动车上设有故障信息集中与发送装

置,显示故障种类和位置,向上一级安全监控系统发送故障信息,并为维修段提供状态数据.

该系统本身具有极高的可靠性,监控内容主要有：

<1>轴温监测；

<2>车门控制系统；

<3>防滑装置；

<4>供电系统<包括接触网诊断>；

<5>空调系统；

<6>制动系统；

<7>火灾监测；

<8>走行部分监测.

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<四>安全管理措施

1.法律措施

日本新干线正式开通运营之前,日本政府与运输省即以法律形式,针对破坏铁路设备

与影响行车安全的行为分别颁布了新干线特例法和实施细则.

2.防护措施

沿线设防护网、防护开关和 ,设各种安全防护工程与对列车热轴、火警、列车运行

状态进行监测.

3.线路运行、维修时间带分隔措施

避免高速列车运行与线路、供电维修作业交叉干扰和带来不安全因素.

4.调度体系和综合安全监控系统

新干线将旅客、运输、设备、供电等各系统调度集中一起,将全线信息、传输、控制

用的诸设备集中于综合调度中心.

日本新干线列车运行管理自动化系统,经历和包括最初的A代列车自动控制—CTC列

车集中控制—ATC数字控制—COMTARC计算机辅助运行控制,1995年11月又起用了C

OSMOS<1>运输计划子系统；

<2>运行管理子系统；

<3>车辆管理子系统；

<4>站内作业管理系统<包括车辆基地>；

<5>维护作业管理系统；

<6>信息集中监视子系统<包括灾害信息和设备状态信息>；

<7>电力系统控制子系统<包括供电、通讯信号设备>；

<8>设备管理子系统.

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以上8个子系统通过中央LAN联接以下四大控制装置,完成上述功能.

<1>设备信息监视中央装置；

<2>供电系统控制中央装置；

<3>维修作业管理中央装置；

<4>运输计划<设备管理>中央装置.

1995年1月17日发生的阪神大地震给东海道、山阳新干线造成极大损失,使京都以##区

铁路大面积停运.根据这次教训,除了加强通信联络,改善救护,强化抗震措施外,很重要的一

条是决定建立"东海道、山阳新干线第二综合调度中心",并于1999年2月投入使用.其设备

配置与东京综合调度中心完全一样,一旦东京调度中心受到地震破坏,可以马上启用备用

控制中心进行统一指挥.

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