石太客運線路安全保障制度的研討

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摘要：石太客運專線采用高速鐵路的技術體系，列車行車安全是其設計施工、設備制造、系統開發和運營管理的前提條件。針對石太客運專線自身的特點，借鑒國外高速鐵路安全運行的經驗，本文運用系統工程的理論，構建石太客運專線安全保障體系，并闡述其內容和含義。

關鍵詞：客運專線系統工程安全保障體系

Abstract:Applyingthetechnologyofhigh-speedrailway,thesafeandpunctualoperationwithhighspeedofSHI-TAIdedicatedpassengerrailwaylinewillbeensuredbythemeticulousdesign,implementedconstruction,high-standardinfrastructuresaswellashigh-qualitytechnicalequipments,theimprovementofsystemandmanagement.Inviewofthecharacteristicofdedicatedpassengerrailwaylineandcombinedwiththeforeignadvancedexperiencesofhigh-speedtrain,thearticleputsforwardthesafetyassurancesystemofdedicatedpassengerrailwaylineandintrudesitscompositionandcontents.

Keywords:DedicatedPassengerRailwayLine;EngineeringSystem;SafetyAssuranceSystem

1緒論

保證旅客和貨物的安全是運輸服務行業最基本的要求。鐵路運輸有運量大、路程遠等特點，一旦出現安全事故將產生巨大經濟損失和惡劣的社會影響，因此安全成為鐵路運輸的生命線。當鐵路處于低速階段時，鐵路發揮的功能遠遠未達到極限能力，不安全因素較少，無論是人還是設備都有足夠的能力來應付事故或突發事件，通過依靠設備技術條件和維修保養標準與限度，依靠人的操作規范和行為指南，可以保障鐵路的安全運轉。然而當鐵路在高速運行下，運行速度通常是普通鐵路的2倍多，無論是人、設備還是環境造成的不安全因素劇增。一旦發生設備異常、違章操作和外界環境的突發事件，可供糾正和避免事故的時間很短，可供選擇的方式也很有限，所造成的后果將是災難性的。

自1964年世界第一條高速鐵路誕生以來，經過40多年的發展，高速鐵路已經遍布世界主要發達國家，累計運送旅客上百億人次。當安全、快速、舒適成為時代對于運輸業的要求，高速鐵路因此成為世界鐵路發展的主流和趨勢。我國客運專線均采用高速鐵路的技術體系，保證列車行車安全是客運專線設計施工、設備制造、系統開發和運營管理的前提條件。因此，運用系統工程的理論，借鑒國外高速鐵路安全運行的經驗，構建我國客運專線安全保障體系，做到防患于未然，具有十分重要的意義。

2國外高速鐵路安全保障體系

世界各國在設計、建設和運營高速鐵路時，均把確保旅客生命財產和行車安全放在首位，把安全技術作為高速鐵路的重要技術加以系統研究、精心設計并在建設施工和運營管理運用之中不斷完善，通過實現基礎設施高標準、技術裝備高質量、運行管理自動化和安全監控實時化，來保證高速列車安全。

2.1日本新干線行車安全保障體系

日本對高速鐵路行車安全保障體系的研究和建設注重系統性，將安全保障的概念融于整個高速鐵路運營管理系統之中。日本新干線高速鐵路在其30多年的發展歷程中，沒有發生一起旅客死亡事故，其安全保障體系功不可沒。日本的新干線行車安全保障體系大致經歷了三個發展階段：

（1）列車自動控制(ATC)和調度集中(CTC)

日本鐵路在既有線列車上裝備了大量的ATC設備，接收和處理列車當前位置的有關信息；隨著電子技術的進步，東海道新干線1964年開通伊始就使用了CTC，完成集中控制、列車運行集中監視和信號設備故障監視等功能，實現以調度所為中心對列車安全的保障。

（2）計算機輔助的運營管理系統(COMTRAC)

1972年新干線崗山樞紐開始使用COMTRAC系統，并在隨后20多年中不斷地開發和完善。COMTRAC系統是一個功能較為完備的綜合系統，包括運行圖生成與變更，車輛安全與運用、列車運行控制與監視、旅客引導信息控制等運營管理功能以及CTC、電力調度、車輛、接觸網、線路狀態檢查、災害監測等安全功能。

（3）計算機化的安全、維護與運營系統(COSMOS)

1995年東日本鐵路公司成功開發了COSMOS系統。COSMOS系統利用先進的網絡技術將幾乎所有與運營和安全相關的系統綜合起來，包括計劃生成、運營管理、維護作管理、設備管理、電力控制、中央信息監視、車輛管理和車站作業管理8個子系統，是一種全新概念上鐵路安全、維護與運營系統。

2.2法國TGV列車行車安全保障體系

法國高速鐵路創造了當前世界輪軌系交通的最高試驗速度515.3Km/h，運營速度也達到300--320Km/h，其安全保障體系以TVM--430機車信號自動控制系統為核心，依靠車--地之間可靠的通信將列車、沿線設備和控制中心聯系起來，還增加了設備監測和報警子系統，進一步強化列車運行安全的保障功能。車載設備包括TVM--430機車信號、故障監測和診斷裝置、車載局域網等；沿線分布了接觸網電壓監測、熱軸監測、降雨監測、降雪監測、大風監測、立交橋下落物監測等各種監測設備；控制中心主要包括行車調度、電力調度和中央維護監督三部分，并通過網絡傳遞信息。

2.3德國ICE行車安全保障體系

德國高速鐵路不同于日、法兩國，屬客、貨混運型，且隧道約占線路長度的1/3，因此，隧道內的行車安全成為其安全保障的重點，除了采用安全監測系統外，還制定了嚴格有效的防范措施以及運營措施。德國ICE高速列車在高速線上采用了防災報警系統(MAS90)，其主要特點是利用功能強大的車載故障監測和診斷系統，通過無線通信與地面維修中心構成集行車控制、故障監測、維護等功能于一體的行車安全保障體系，除可監督線路裝備的運用狀態外，還可識別和及時報告環境對行車安全的影響，以及移動設備發生破損的情況。

3國內鐵路安全保障現狀

隨著RITS在我國的發展，我國在鐵路緊急救援與行車安全領域已經進行了初步的研發，相應技術在鐵路上得到了探索性的應用，其中典型的是滬寧鐵路行車安全綜合監控系統，包括以下幾個子系統：

（1）行車安全監測系統：行車安全監測系統定期、經常性地對固定設施、移動設備進行有效的監測，建立起“車對地”、“車對車”、“地對車”、“地對地”的行車安全監測閉環系統，使與行車安全有關的裝備處于監控之中。

（2）行車安全信息系統：行車安全信息系統由信息采集、傳輸網絡和安全信息管理中心構成。傳輸網絡將采集到的人員操控、設備工況以及環境狀況等數據，傳送到安全信息管理中心，由其對數據進行分析和評估，并評定其危險等級，供行車、維修、救援等部門決策。

（3）救援維修支持系統：利用監測信息和管理系統，為維修、救援等提供決策支持，并進行維修體制創新。

總體來說，我國對于鐵路安全防災的研究仍停留在局部性和理論性研究階段，尚未形成系統、動態性的良性局面。而鐵路已有的安全監測體系的信息準確性、實時性差，不能滿足鐵路客運專線運營管理的需要。因此，進行全面系統的研究，提出適合與我國鐵路客運專線運營管理模式及自然環境的安全保障體系方案，是我國鐵路客運專線建設的一個重要環節。

4構建石太客運專線安全保障體系

石太客運專線連接河北、山西兩省省會，是全國“四縱四橫”快速客運骨架網之一，是鐵路網“八縱八橫”主通道的重要組成部分，也是我國煤炭運輸的一條主通道，對促進河北、山西兩省區域經濟協調發展，對保障國家重點物資運輸都具有十分重要的作用。客運專線全長189.79公里，采用高速鐵路的技術體系：設計為近期兼顧貨運，行車速度200km/h以上，電力牽引，動車組高速列車，SS9中速列車，DJ1貨運機車；采用融資、建設、管理一體化，企業化經營的新模式。

石太客運專線橋梁和隧道所占的比例比較大，僅隧道就占總里程的39.3%，且地質情況多變，技術復雜，安全問題也隨之加劇：（1）客運專線運行速度高，行車密度大，對控制設備的依賴性大大增加，對線、橋、隧和通信信號等基礎設備設施要求也更加嚴格；（2）客運專線沿線自然環境、地理環境的變化將會給行車安全造成嚴重影響，且客運專線的事故往往涉及到人員傷亡；（3）石太客運專線設計初期采用客貨混行，其行車組織影響因素較多，存在著很多不安全因素。

4.1運用系統工程的理論

系統工程是組織管理系統的技術方法，它從系統整體出發，根據總體目標的需求，以計算機為工具，綜合集成自然科學、工程技術、社會科學、管理學、經濟學等領域的知識和技術，進行系統研究和建設。

目前，我國普通鐵路在車、機、工、電等方面都開發了相應的安全保障系統，如自動停車裝置、熱軸監測系統、滑坡監測系統等等，然而大多數安全保障技術卻沒有完全實現相互的協調，基本上處于各自為政的局面。石太客運專線安全保障體系涉及到高速列車的機車車輛、弓網關系、供變電、線路軌道結構和橋梁隧道、運輸組織、列車控制、行車指揮、設備維修養護、環境監測、現代化檢測技術、動力學、機電一體化等高新技術以及管理人員和管理理念等，是以現代化高新科技為依托的復雜的系統工程。

運用系統工程的理論和方法，分析研究石太客運專線生產的各個環節以及客運專線技術的各個方面，可以將石太客運專線安全保障體系認為是人(人員)--機(設備)--環(環境)--管（管理）四為一體的系統，即一個以“管理”為中樞、“人”為核心、“機”為基礎、“環境”為條件組成的總體性的安全保障體系。

（1）人員因素：在石太客運專線生產和運營中，安全管理的各項規章制度和措施，最終都要落實到管理人員身上。根據安全相關理論，人的差錯率在10-2--10-3左右；有關統計數據也表明，在1989--1998年間，我國鐵路由于人為因素造成的行車重大、大事故占事故總數的42.2%；如2006年4月11日兩輛列車在京九鐵路廣東境內發生的追尾事故，造成20余名旅客和工作人員受傷，列車機車受損，主要原因也是機車乘務員違章作業造成的。因此，“人”是安全保障體系的核心，管理人員和生產人員對待安全工作的態度和具體行為，將直接影響到客運專線的安全狀況。

（2）設備因素：設備的差錯率一般遠低于人的差錯率。但是由于客運專線設備多且復雜，設備數量基數大，導致其發生事故概率也較大；而且客運專線運行速度高，行車密度大，對控制設備的依賴性和對線、橋、隧、機車和通信信號等基礎設備設施要求也更加嚴格。石太客運專線所保障的是人身安全，因此其設備設施是安全的基礎保障。

（3）環境因素：外界自然環境（風、雨、雪、洪水、地震、滑坡、泥石流等）的異常變化，會危及客運專線的行車安全，并誘發安全事故。如大風會破壞列車的車體，積雪將影響道岔的正常工作；又如2006年4月12日T70次列車被困烏魯木齊“百里風區”沙塵暴將近33小時。石太客運專線要追求“零事故率”，必須考慮環境因素，尤其是惡劣氣候對客運專線運行的影響，建立災害快速反應系統，突出客運專線在災害天氣下運輸的優越性。

（4）管理因素：“人”、“機”、“環境”往往是造成事故的直接原因，而“管理”看似是間接原因，但追根溯源卻是根本的、本質的原因。石太客運專線安全保障體系只有在管理要素的作業下，與“人”、“機”、“環境”的有機結合下，才能保障客運專線的安全。

4.2安全保障體系的基本框架

運用系統工程的理論，借鑒國外高速鐵路運行安全保障的成功經驗，結合客運專線安全因素分析，構建石太客運專線安全保障體系的基本框架如下圖所示：

圖1石太客運專線安全保障體系框架圖

（1）基礎設施安全技術子系統是石太客運專線安全運營的基礎保障，包括輪軌系安全、列車機車安全、列車制動安全、牽引供電及弓網安全和路線、橋梁、隧道設計及施工安全。主要應用國內外相關的先進技術對基礎設施和設備設計、建設的安全技術進行管理，對機車、車輛、線路等行車過程中的執行“元件”實行安全控制以保障石太客運專線的安全，即實現石太客運專線的硬件設施的安全可靠。

（2）綜合安全保障子系統以人的管理為核心的，集成環境控制、設施設備監測與診斷、自然環境等監控，以及風險預測、緊急事件處理和管理的綜合系統。通過行之有效的行車調度指揮，對行車有關的固定設施、移動設施進行實時監測，并對外界的自然環境進行監控、預測和防治，建立事故應急處理、救援應急預案以保證石太客運專線運行的安全。

（3）安全評估子系統對石太客運專線的安全保障系統進行評估、預測并找出系統存在的薄弱環節，對事故預防工作做指導；對安全工作情況進行監督考核，通過一系列的獎懲機制切實保障石太客運專線的安全；對發生的事故安全問題進行科學分析和總結，找出應對方法并提出改進方案。

5結論與建議

石太客運專線安全保障體系是一個集成基礎設備設施、安全技術硬件系統和人員、管理軟件系統的復雜大系統。目前，客運專線相關的工藝和技術已日趨成熟，因此在管理理念、管理人員選擇、管理制度制定、安全文化建設等軟環境方面就顯得尤為重要。

（1）健全安全管理制度

安全規章制度是對各項安全管理工作所作的規定，是全體管理人員和基層操作人員在安全方面的行動準則，也是石太公司規章制度的重要組成部分。石太客運專線應制定系統的安全制度，規定組織、管理和技術方面的安全要求，使各級管理人員在安全工作中做到有章可循，使安全工作做到統一行動、統一指揮，最大限度的預防各類事故的發生，保證客運專線的正常運行。

（2）強化風險預警機制研究

客運專線行車事故和影響行車的自然災害（風、雪、雨、洪水、地震等）一旦發生，將有可能造成重大人員傷亡、設備損壞、經濟損失和惡劣的社會影響。石太客運專線應建立對風險事故的研究，對風險進行等級合理的劃分，并根據風險等級制定一系列的應急救援預案，最大限度減少事故帶來的經濟損失和社會影響。

（3）加強以人為本的安全生產文化建設

客運專線要把安全生產提高到安全文化的戰略高度來認識，突出“以人為本”的原則，提高企業的安全生產管理水平，構建具有客運專線特色的企業文化，使石太公司管理人員從安全生產的深層次觀察問題、思考問題，把安全生產諸要素通過機制形成責任鏈條，突出人在安全載體中的潤滑調整作用，強化了職工的責任意識和危機意識，激活了人這一安全主體的原動力。

（北京交通大學交通運輸學院，唐會）

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