石太客运专线安全保障体系的探讨

石太客运专线安全保障体系的探讨摘要：石太客运专线采用高速铁路的技术体系，列车行车安全是其设计施工、设备制造、系统开发和运营管理的前提条件。针对石太客运专线自身的特点，借鉴国外高速铁路安全运行的经验，本文运用系统工程的理论，构建石太客运专线安全保障体系，并阐述其内容和含义。关键词：客运专线 系统工程 安全保障体系Abstract: Applying the technology of high-speed railway, the safe and punctual operation with high speed of SHI-TAI dedicated passenger railway line will be ensured by the meticulous design, implemented construction, high-standard infrastructures as well as high-quality technical equipments, the improvement of system and management. In view of the characteristic of dedicated passenger railway line and combined with the foreign advanced experiences of high-speed train, the article puts forward the safety assurance system of dedicated passenger railway line and intrudes its composition and contents.Key words: Dedicated Passenger Railway Line; Engineering System; Safety Assurance System合同编号：2005K003-B(X)21绪论保证旅客和货物的安全是运输服务行业最基本的要求。铁路运输有运量大、路程远等特点，一旦出现安全事故将产生巨大经济损失和恶劣的社会影响，因此安全成为铁路运输的生命线。当铁路处于低速阶段时，铁路发挥的功能远远未达到极限能力，不安全因素较少，无论是人还是设备都有足够的能力来应付事故或突发事件，通过依靠设备技术条件和维修保养标准与限度，依靠人的操作规范和行为指南，可以保障铁路的安全运转。然而当铁路在高速运行下，运行速度通常是普通铁路的2倍多，无论是人、设备还是环境造成的不安全因素剧增。一旦发生设备异常、违章操作和外界环境的突发事件，可供纠正和避免事故的时间很短，可供选择的方式也很有限，所造成的后果将是灾难性的。自1964年世界第一条高速铁路诞生以来，经过40多年的发展，高速铁路已经遍布世界主要发达国家，累计运送旅客上百亿人次。当安全、快速、舒适成为时代对于运输业的要求，高速铁路因此成为世界铁路发展的主流和趋势。我国客运专线均采用高速铁路的技术体系，保证列车行车安全是客运专线设计施工、设备制造、系统开发和运营管理的前提条件。因此，运用系统工程的理论，借鉴国外高速铁路安全运行的经验，构建我国客运专线安全保障体系，做到防患于未然，具有十分重要的意义。2国外高速铁路安全保障体系世界各国在设计、建设和运营高速铁路时，均把确保旅客生命财产和行车安全放在首位，把安全技术作为高速铁路的重要技术加以系统研究、精心设计并在建设施工和运营管理运用之中不断完善，通过实现基础设施高标准、技术装备高质量、运行管理自动化和安全监控实时化，来保证高速列车安全。2.1 日本新干线行车安全保障体系日本对高速铁路行车安全保障体系的研究和建设注重系统性，将安全保障的概念融于整个高速铁路运营管理系统之中。日本新干线高速铁路在其30多年的发展历程中，没有发生一起旅客死亡事故，其安全保障体系功不可没。日本的新干线行车安全保障体系大致经历了三个发展阶段：（1）列车自动控制(ATC)和调度集中(CTC)日本铁路在既有线列车上装备了大量的ATC设备，接收和处理列车当前位置的有关信息；随着电子技术的进步，东海道新干线1964年开通伊始就使用了CTC，完成集中控制、列车运行集中监视和信号设备故障监视等功能，实现以调度所为中心对列车安全的保障。（2）计算机辅助的运营管理系统(COMTRAC)1972年新干线岗山枢纽开始使用COMTRAC系统，并在随后20多年中不断地开发和完善。COMTRAC系统是一个功能较为完备的综合系统，包括运行图生成与变更，车辆安全与运用、列车运行控制与监视、旅客引导信息控制等运营管理功能以及CTC、电力调度、车辆、接触网、线路状态检查、灾害监测等安全功能。（3）计算机化的安全、维护与运营系统(COSMOS)1995年东日本铁路公司成功开发了COSMOS系统。COSMOS系统利用先进的网络技术将几乎所有与运营和安全相关的系统综合起来，包括计划生成、运营管理、维护作管理、设备管理、电力控制、中央信息监视、车辆管理和车站作业管理8个子系统，是一种全新概念上铁路安全、维护与运营系统。2.2法国TGV列车行车安全保障体系法国高速铁路创造了当前世界轮轨系交通的最高试验速度515.3Km/h，运营速度也达到300-320 Km/h，其安全保障体系以TVM-430机车信号自动控制系统为核心，依靠车-地之间可靠的通信将列车、沿线设备和控制中心联系起来，还增加了设备监测和报警子系统，进一步强化列车运行安全的保障功能。车载设备包括TVM-430机车信号、故障监测和诊断装置、车载局域网等；沿线分布了接触网电压监测、热轴监测、降雨监测、降雪监测、大风监测、立交桥下落物监测等各种监测设备；控制中心主要包括行车调度、电力调度和中央维护监督三部分，并通过网络传递信息。2.3德国ICE行车安全保障体系德国高速铁路不同于日、法两国，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其安全保障的重点，除了采用安全监测系统外，还制定了严格有效的防范措施以及运营措施。德国ICE高速列车在高速线上采用了防灾报警系统(MAS90)，其主要特点是利用功能强大的车载故障监测和诊断系统，通过无线通信与地面维修中心构成集行车控制、故障监测、维护等功能于一体的行车安全保障体系，除可监督线路装备的运用状态外，还可识别和及时报告环境对行车安全的影响，以及移动设备发生破损的情况。3国内铁路安全保障现状随着RITS在我国的发展，我国在铁路紧急救援与行车安全领域已经进行了初步的研发，相应技术在铁路上得到了探索性的应用，其中典型的是沪宁铁路行车安全综合监控系统，包括以下几个子系统：（1）行车安全监测系统：行车安全监测系统定期、经常性地对固定设施、移动设备进行有效的监测，建立起“车对地”、“车对车”、“地对车”、“地对地”的行车安全监测闭环系统，使与行车安全有关的装备处于监控之中。（2）行车安全信息系统：行车安全信息系统由信息采集、传输网络和安全信息管理中心构成。传输网络将采集到的人员操控、设备工况以及环境状况等数据，传送到安全信息管理中心，由其对数据进行分析和评估，并评定其危险等级，供行车、维修、救援等部门决策。（3）救援维修支持系统：利用监测信息和管理系统，为维修、救援等提供决策支持，并进行维修体制创新。总体来说，我国对于铁路安全防灾的研究仍停留在局部性和理论性研究阶段，尚未形成系统、动态性的良性局面。而铁路已有的安全监测体系的信息准确性、实时性差，不能满足铁路客运专线运营管理的需要。因此，进行全面系统的研究，提出适合与我国铁路客运专线运营管理模式及自然环境的安全保障体系方案，是我国铁路客运专线建设的一个重要环节。4构建石太客运专线安全保障体系石太客运专线连接河北、山西两省省会，是全国“四纵四横”快速客运骨架网之一，是铁路网“八纵八横”主通道的重要组成部分，也是我国煤炭运输的一条主通道，对促进河北、山西两省区域经济协调发展，对保障国家重点物资运输都具有十分重要的作用。客运专线全长189.79公里，采用高速铁路的技术体系：设计为近期兼顾货运，行车速度200km/h以上，电力牵引，动车组高速列车，SS9中速列车，DJ1货运机车；采用融资、建设、管理一体化，企业化经营的新模式。石太客运专线桥梁和隧道所占的比例比较大，仅隧道就占总里程的39.3%，且地质情况多变，技术复杂，安全问题也随之加剧：（1）客运专线运行速度高，行车密度大，对控制设备的依赖性大大增加，对线、桥、隧和通信信号等基础设备设施要求也更加严格；（2）客运专线沿线自然环境、地理环境的变化将会给行车安全造成严重影响，且客运专线的事故往往涉及到人员伤亡；（3）石太客运专线设计初期采用客货混行，其行车组织影响因素较多，存在着很多不安全因素。4.1运用系统工程的理论系统工程是组织管理系统的技术方法，它从系统整体出发，根据总体目标的需求，以计算机为工具，综合集成自然科学、工程技术、社会科学、管理学、经济学等领域的知识和技术，进行系统研究和建设。目前，我国普通铁路在车、机、工、电等方面都开发了相应的安全保障系统，如自动停车装置、热轴监测系统、滑坡监测系统等等，然而大多数安全保障技术却没有完全实现相互的协调，基本上处于各自为政的局面。石太客运专线安全保障体系涉及到高速列车的机车车辆、弓网关系、供变电、线路轨道结构和桥梁隧道、运输组织、列车控制、行车指挥、设备维修养护、环境监测、现代化检测技术、动力学、机电一体化等高新技术以及管理人员和管理理念等，是以现代化高新科技为依托的复杂的系统工程。运用系统工程的理论和方法，分析研究石太客运专线生产的各个环节以及客运专线技术的各个方面，可以将石太客运专线安全保障体系认为是人(人员)-机(设备)-环(环境)-管（管理）四为一体的系统，即一个以“管理”为中枢、“人”为核心、“机”为基础、“环境”为条件组成的总体性的安全保障体系。（1）人员因素：在石太客运专线生产和运营中，安全管理的各项规章制度和措施，最终都要落实到管理人员身上。根据安全相关理论，人的差错率在10-2-10-3左右；有关统计数据也表明，在1989-1998年间，我国铁路由于人为因素造成的行车重大、大事故占事故总数的42.2%；如2006年4月11日两辆列车在京九铁路广东境内发生的追尾事故，造成20余名旅客和工作人员受伤，列车机车受损，主要原因也是机车乘务员违章作业造成的。因此，“人”是安全保障体系的核心，管理人员和生产人员对待安全工作的态度和具体行为，将直接影响到客运专线的安全状况。（2）设备因素：设备的差错率一般远低于人的差错率。但是由于客运专线设备多且复杂，设备数量基数大，导致其发生事故概率也较大；而且客运专线运行速度高，行车密度大，对控制设备的依赖性和对线、桥、隧、机车和通信信号等基础设备设施要求也更加严格。石太客运专线所保障的是人身安全，因此其设备设施是安全的基础保障。（3）环境因素：外界自然环境（风、雨、雪、洪水、地震、滑坡、泥石流等）的异常变化，会危及客运专线的行车安全，并诱发安全事故。如大风会破坏列车的车体，积雪将影响道岔的正常工作；又如2006年4月12日T70次列车被困乌鲁木齐“百里风区”沙尘暴将近33小时。石太客运专线要追求“零事故率”，必须考虑环境因素，尤其是恶劣气候对客运专线运行的影响，建立灾害快速反应系统，突出客运专线在灾害天气下运输的优越性。（4）管理因素：“人”、“机”、“环境”往往是造成事故的直接原因，而“管理”看似是间接原因，但追根溯源却是根本的、本质的原因。石太客运专线安全保障体系只有在管理要素的作业下，与“人”、“机”、“环境”的有机结合下，才能保障客运专线的安全。4.2 安全保障体系的基本框架运用系统工程的理论，借鉴国外高速铁路运行安全保障的成功经验，结合客运专线安全因素分析，构建石太客运专线安全保障体系的基本框架如下图所示： 7图1石太客运专线安全保障体系框架图（1）基础设施安全技术子系统是石太客运专线安全运营的基础保障，包括轮轨系安全、列车机车安全、列车制动安全、牵引供电及弓网安全和路线、桥梁、隧道设计及施工安全。主要应用国内外相关的先进技术对基础设施和设备设计、建设的安全技术进行管理，对机车、车辆、线路等行车过程中的执行“元件”实行安全控制以保障石太客运专线的安全，即实现石太客运专线的硬件设施的安全可靠。（2）综合安全保障子系统以人的管理为核心的，集成环境控制、设施设备监测与诊断、自然环境等监控，以及风险预测、紧急事件处理和管理的综合系统。通过行之有效的行车调度指挥，对行车有关的固定设施、移动设施进行实时监测，并对外界的自然环境进行监控、预测和防治，建立事故应急处理、救援应急预案以保证石太客运专线运行的安全。（3）安全评估子系统对石太客运专线的安全保障系统进行评估、预测并找出系统存在的薄弱环节，对事故预防工作做指导；对安全工作情况进行监督考核，通过一系列的奖惩机制切实保障石太客运专线的安全；对发生的事故安全问题进行科学分析和总结，找出应对方法并提出改进方案。5 结论与建议石太客运专线安全保障体系是一个集成基础设备设施、安全技术硬件系统和人员、管理软件系统的复杂大系统。目前，客运专线相关的工艺和技术已日趋成熟，因此在管理理念、管理人员选择、管理制度制定、安全文化建设等软环境方面就显得尤为重要。（1）健全安全管理制度安全规章制度是对各项安全管理工作所作的规定，是全体管理人员和基层操作人员在安全方面的行动准则，也是石太公司规章制度的重要组成部分。石太客运专线应制定系统的安全制度，规定组织、管理和技术方面的安全要求，使各级管理人员在安全工作中做到有章可循，使安全工作做到统一行动、统一指挥，最大限度的预防各类事故的发生，保证客运专线的正常运行。（2）强化风险预警机制研究客运专线行车事故和影响行车的自然灾害（风、雪、雨、洪水、地震等）一旦发生，将有可能造成重大人员伤亡、设备损坏、经济损失和恶劣的社会影响。石太客运专线应建立对风险事故的研究，对风险进行等级合理的划分，并根据风险等级制定一系列的应急救援预案，最大限度减少事故带来的经济损失和社会影响。（3）加强以人为本的安全生产文化建设客运专线要把安全生产提高到安全文化的战略高度来认识，突出“以人为本”的原则，提高企业的安全生产管理水平，构建具有客运专线特色的企业文化，使石太公司管理人员从安全生产的深层次观察问题、思考问题，把安全生产诸要素通过机制形成责任链条，突出人在安全载体中的润滑调整作用，强化了职工的责任意识和危机意识，激活了人这一安全主体的原动力。参考文献：1张新芳，高速铁路、客运专线防灾安全监控系统设计探讨J，铁道工程学报，2006，（2），71-742王山，孙全欣，高速铁路运行安全系统的研究J，内蒙古科技与经济，2003，（4），69-713穆恩生，高速客运专线的行车安全保障体系J，世界轨道交通，2005，（3），20-224何宇强，毛保华，大规模客流条件下铁路车站旅客安全保障体系的研究J，中国安全科学学报，2005，15（9），17-205铁道科学研究院高速铁路技术研究总体组，高速铁路技术M，中国铁道出版社，20056钱立新，世界高速铁路技术M，中国铁路出版社，2005