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(jié)車廂連接處專門設(shè)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(wù)員后涂先生才知道,武廣高鐵是全程禁煙的?!氨靖咚倭熊嚾忾]運行,全列禁煙,車內(nèi)設(shè)置煙霧報警器,一旦旅客偷偷抽煙,觸動報警器,會導(dǎo)致列車緊急制動?!背藙?wù)員告訴他。
當(dāng)高鐵列車以時速350公里的速度在鐵路上開始飛奔時,有關(guān)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(xiàn)事故就是災(zāi)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(zhì)疑和公眾的擔(dān)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(shù)和設(shè)備先進(jìn)可靠,完全符合國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn),并經(jīng)過了充分聯(lián)調(diào)聯(lián)試和試運行;二是系統(tǒng)設(shè)計嚴(yán)格遵循故障導(dǎo)向安全的理念,當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時,系統(tǒng)自動采取降速慢行、關(guān)閉信號、停車等故障導(dǎo)向安全的措施。大部分降速和停車都是系統(tǒng)導(dǎo)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(shè)備維護(hù)和應(yīng)急措施等管理制度體系和運行機(jī)制;四是建立了一支經(jīng)過不同層次技術(shù)培訓(xùn)、適應(yīng)高鐵崗位要求的運營管理及維護(hù)隊伍;五是裝備了功能全面、精確可靠的防災(zāi)報警監(jiān)控和視頻監(jiān)視系統(tǒng),能對異物侵線、大風(fēng)、地震、雨雪等自然災(zāi)害及治安綜合情況進(jìn)行實時監(jiān)測監(jiān)控,通過列控系統(tǒng)和調(diào)度指揮及時進(jìn)行防范?!?/p>
先進(jìn)控制系統(tǒng)助司機(jī)“看”得更遠(yuǎn)
武廣客運專線董事長王志堅表示,高鐵建設(shè),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(zhì)量和管理作保障的。
列車運行控制系統(tǒng),高鐵列車行車指揮和控制的關(guān)鍵技術(shù)之一,是列車安全運營的中樞。目前世界上只有少數(shù)幾個國家掌握這項技術(shù)。
鐵道部運輸局綜合部主任李軍指出,鐵路系統(tǒng)對“高速鐵路”的定義已基本達(dá)成共識,高速鐵路要符合三個標(biāo)準(zhǔn):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(shù)是列車的運行控制系統(tǒng),這種運行控制系統(tǒng)和普通速度的鐵路是完全不同的,是一個計算機(jī)化的控制系統(tǒng),普通鐵路是以人控制為主、機(jī)器為輔,高速鐵路是機(jī)器控制優(yōu)先,人控為輔。所以說,運行控制系統(tǒng)的設(shè)計對于高鐵是最核心、最關(guān)鍵的。
“關(guān)于高速動車組行駛中的安全,這一點是不僅是旅客最關(guān)注的,同時也是我們動車組制造企業(yè)最關(guān)注的問題。動車組的行車安全是靠整個高鐵的各個系統(tǒng)來保證的,其中最為重要的列車運行控制系統(tǒng),就是采用了我國自主研發(fā)的CTCS-3列車運行控制系統(tǒng)。”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(jìn)列控系統(tǒng),能對列車運行速度進(jìn)行監(jiān)督與控制,自動調(diào)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(nèi)的列車運行指揮和控制要求,實現(xiàn)了運營的高速度、高密度、高正點率和高可靠性,并能實現(xiàn)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?!?/p>
據(jù)武廣客運專線項目總設(shè)計師許克亮介紹,為武廣高鐵開發(fā)的列車控制系統(tǒng),代表了世界先進(jìn)水平。實行雙保險監(jiān)控,全線每隔一段距離就有一座數(shù)據(jù)接收塔,像移動通訊一樣,監(jiān)測全線有無人、牲口等進(jìn)入,這是無線監(jiān)控。軌道上還設(shè)有有線監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng),司機(jī)“看”得更遠(yuǎn)。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(wěn)停車,一般需要11公里的距離。32公里的“視距”,可以讓司機(jī)可以對緊急情況從容地作出反應(yīng)。同時,全自動電子控制駕駛系統(tǒng)可以使列車在風(fēng)、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(fā)生故障時的應(yīng)急處理之需,通常會采用具有冗余的系統(tǒng)架構(gòu)的計算機(jī)控制系統(tǒng)。所謂冗余,即是重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件,當(dāng)某一部件發(fā)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(dān)故障部件的工作,即是一個“備份”的意義,以減少系統(tǒng)的故障時間。
這項需求道理簡單,但實現(xiàn)起來卻有相當(dāng)難度。我國高鐵就采用了有自主發(fā)明專利的“計算機(jī)冗余系統(tǒng)”。該系統(tǒng),包括兩個中央處理板,至少一個外設(shè)板,每個中央處理板上安裝有兩個CPU(中央處理器),每個外設(shè)板上安裝有兩個CPU,這些CPU均連接有各自的總線收發(fā)器,通過各自的總線收發(fā)器再一一連接,構(gòu)成通信線路,從而達(dá)到冗余。當(dāng)一個中央處理板出現(xiàn)故障時,外設(shè)板依然可以繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并實現(xiàn)其自身功能。
“在牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)我們采取了冗余設(shè)計,從而使整車具有較高的電氣穩(wěn)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(jī)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?!蓖肯壬f。
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?!拔覀兊膭榆嚱M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(jī)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(xiàn)些裂紋,絕對不會碎。”
更讓涂先生感到欣慰的是,即使發(fā)生火災(zāi),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(nèi)裝結(jié)構(gòu)的防火安全性、電氣系統(tǒng)的防火安全性,采用難燃、阻燃材料和穩(wěn)定的電氣系統(tǒng),使列車具有優(yōu)異的防火安全性。在發(fā)生意外火災(zāi)的情況下,車廂防火系統(tǒng)自動啟動,并且保證在15分鐘內(nèi)火勢不會蔓延到相鄰車廂,同時保證列車在發(fā)生火災(zāi)的10分鐘內(nèi)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(qū)段,最大限度地保障旅客的生命財產(chǎn)安全。
其實類似這樣的安全設(shè)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(shè)計方面,作為列車的“腿”,轉(zhuǎn)向架的安全性能非常重要,北車研制的CRH3高速轉(zhuǎn)向架,試驗室試驗時速高達(dá)520公里,只跑350公里每小時,可以說是游刃有余。另外,當(dāng)動車高速通過隧道的時候,產(chǎn)生活塞效應(yīng),壓力會發(fā)生急劇的變化,列車進(jìn)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(jī)在高空飛行的時候壓力變化大得多,但動車組采用的高強(qiáng)度鋁合金車體非常結(jié)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(dá)到6000帕,而車內(nèi)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(shù)難題,因此過隧道時只能減速。當(dāng)列車連續(xù)過隧道時,列車兩側(cè)的壓力差達(dá)到3000帕,處理不好列車會橫向移動、打晃,而現(xiàn)在中國已經(jīng)解決了這些技術(shù)難題。
更神奇的是,高鐵動車組可以在緊急情況下實現(xiàn)自動駕駛。這類列車也有類似飛機(jī)的“黑匣子”,它收集了大量精確的信息,憑借這些數(shù)據(jù),設(shè)計出速度曲線,列車按設(shè)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??寇囌荆`差也只有5厘米”。
同時,列車還會像人一樣提醒司機(jī)。當(dāng)司機(jī)睡著了或者出現(xiàn)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(fā)出提醒;如司機(jī)沒反應(yīng),第二次列車會發(fā)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(shù)據(jù)。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(shù)平臺,我國高鐵安全地飛奔在祖國的神州大地上。
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