冰雪災害對高速鐵路列車運輸組織的影響及其對策

謝正媛 夏棟 申碧濤

摘 要 近年來，氣候異常，風雪頻繁。文章通過了解降雪的特點，結合我國高速鐵路的實際情況，分析冰雪災害對高速鐵路組織管理工作帶來的損害，從而制定大規模持續冰雪條件下，南部地區高速鐵路行車組織對策。

關鍵詞 冰雪災害 運輸組織 防治對策

中圖分類號：U29文獻標識碼：A

The Impact and Countermeasure of Snow and Ice Disasters

on High-speed Train Transport Organization

XIE Zhengyuan, XIA Dong, SHEN Bitao

(Wuhan Railway Vocational College of Technology, Wuhan, Hubei 430063)

Abstract During recent years, climatic anomaly, the strong snow is frequent. Through investigating the characteristics of snow disaster，combining with actual situation of high speed railway in our country, and analyzing hazard of high speed railway managerial work which was made by snow disaster, it made the countermeasures of Train Operation Organizationin the condition of snow disaster.

Key words snow and ice disaster; transport organization; countermeasures

1 冰雪災害的分類及其特征

1.1 自然積雪

在風力較小或者無風的情況下，雨雪自然堆積在線路上形成比較平整的松散積雪。這些積雪增加了鋼軌與輪對之間的潤滑作用，使列車前進的阻力更大；或者迫使車站的列車重新啟動困難。當列車運行在長大坡斷上則因為阻力上行困難；同時，飄浮的雨雪阻礙司機視線，有造成列車停車、晚點的可能。若降雪量持續增加，進而引起次生災害，致使多種災害疊加，進一步增加鐵路運輸組織工作負擔。

1.2 風吹雪

一般在特殊的坡度地形下，積雪或者飄雪在一定的風力作用下，氣流攜帶雪粒共同運動，形成風吹雪。一般，風力大小、積雪深度、降雪量的大小決定了風吹雪的規模和強度。它對鐵路運輸的影響時間短、范圍小。在風向適宜時，大量的風吹雪沉積下來，掩埋線路，阻擋行車。2007年3月，我國華北、東北地區普降大雪、暴雪。同時伴隨七八級大風，導致京秦、秦沈、哈大、大秦等多條鐵路干線積雪，最深積雪達2米。

1.3 雪崩

雪崩經常發生在降雪量較大的山區鐵路，山坡上的積雪在重力作用下，具有下滑趨勢，當積雪厚度達到極限厚度，雪體下滑力大于抗滑力，積雪大量墜落形成雪崩。雪崩會產生巨大的沖擊力，幾萬立方米甚至幾百萬立方米的雪量，毀壞線路設施，掩埋線路，使行車長時間中斷。1966年12月，天山山區的鞏乃斯溝發生278處雪崩，積雪最大高度達33m，一共44*104m3。中斷行車長達6個月之久。

2 冰雪災害情況下高速鐵路運輸不暢的原因分析

2.1 雪害對線路軌道的危害影響分析

列車在運行過程中，車輪鋼軌直接產生摩擦力，以推動列車的運行，而冰雪覆蓋軌道，使鋼軌打滑，減少摩擦力，造成牽引機車的動輪空轉，致使列車運行緩慢，在坡道行走時，甚至前進困難，發生途停事故。同時，因為積雪對軌道的掩埋，使前行中的機車司機無法確認前方線路的安全狀況。若道床內有積雪，并達到一定厚度，會引起軌道電路短路，影響信號的顯示，危及行車安全；道床積雪還給天窗時期的線路養護維修帶來不利，影響線路設備檢查。

2.2 雪害對道岔的危害影響分析

如果道岔的可動部位或道床板上存在積雪或覆冰，道岔的尖軌很難達到理想的密貼，極易造成“四開”岔，動車組運行速度更高，對道岔沖擊力更大，如果發生擠岔或出軌，后果不堪設想；道岔的可動部分若結冰凍死，道岔的定反位轉換難以扳動。相比普速鐵路，高速鐵路所采用的道岔號碼更大，可動尖軌部分的長度更長，重量更大，需要更多的轉轍機來驅動，這樣致使道岔結冰凍死的幾率更大。另外，高速鐵路上的道岔絕大部分為提速道岔，在道岔岔芯部分的芯軌是可動的，定反位的鎖閉狀態下要做到和基本軌的密貼，比起普速鐵路上的普通道岔，增加了一個冰雪凍結的故障點，因此冰雪災害對高速鐵路道岔結構危害更大。

2.3 雪害對信號系統設備的危害影響分析

室外低溫和融化的積水，在一定程度上會影響列控地面設備的可用性及可靠性。CTCS-3級列控系統，冰雪天氣會影響GSM-R基站天線相關的場強分布，影響無線信號覆蓋范圍及GSM-R網絡穩定性等，影響無線閉塞中心的閉塞控制。鋼軌上的積雪、覆冰、積水，會影響軌道電路的道床電阻等技術參數，甚至可能造成分路不良。

2.4 雪害對通信系統設備的危害影響分析

低溫會使通信室外電纜包層材料質地變脆，影響電纜的絕緣及電磁屏蔽防護。當積雪過大時，由于積雪的重量，可能會壓斷通信電纜，從而造成通信線路斷線，冰雪天氣也會影響無線通信場強覆蓋，以上現象綜合起來可能會導致調度無法正常指揮列車運行。此外，正常的通信維護和修理工作在冰雪災害下也會有一定的困難和危險。

2.5 雪害對動車組的危害影響分析

在冰雪條件下，由于動車組的車體構造，會有部分積雪和積水附著在車體的一些特定位置，由于室外的低溫，極易凝結為冰塊，在列車的高速行駛條件下，強大的氣流壓力可能會使冰塊破裂，嚴重時甚至冰塊碎掉，并濺到各處。可能有砸壞相關設備、車輛安全隱患，甚至可能出現人員傷亡。另外，車輛個別部位的結冰在重聯，解編作業時影響作業。積雪也會堵塞高速行駛在積雪區段的列車的通風孔，風雪通過縫隙進入機車牽引電機，造成電機絕緣不良。

2.6 雪害對牽引供電系統的危害影響分析

冰雪天氣可能會導致接觸網結冰，當接觸網的冰層過厚，增大了接觸網的自重，接觸網承力索將不能承擔起重量，可能最終導致接觸網斷裂，從而影響對電力動車組的電力牽引。高速列車的受電弓劃過有覆冰的接觸網，受電弓的磨損會顯著增加；并且受電弓可能會將接觸網上的覆冰刮落，砸在高速行駛的車體上，會有安全隱患。并且接觸網覆冰嚴重影響電力動車組的弓網關系，對受電弓的受流造成很大影響，受電情況變化劇烈，可能導致牽引系統無法正常運行。

我國南部地區缺乏冰雪災害運營鐵路的經驗，尤其是高速鐵路，主要分布在華中華南，但相關運營經驗和應急預案更少，技術儲備年份少。近幾年隨著環境惡化，極端天氣發生的概率逐年增高，在南方可能會有更多的冰雪或凍雨災害。為解決這一矛盾，在一定程度上規避或減小冰雪災害對高速鐵路的運營影響，需要對其進行相關的對策分析。

3 冰雪災害下的高速鐵路建設運營對策分析

高速鐵路應當根據不同地區的具體情況，靈活而合理的制定出一系列的對冰雪災害應對防范機制，力求做到能事先規避，決不事后補救，先保證基本通行，基本安全，再提升效率的原則。應當貫穿到建設，設計，運營，維護等多個層次和領域當中。具體對策分析如下：

（1）在鐵路的選線及設計階段，就要充分考慮到這一因素，線路盡可能規避容易積雪的區域，盡量使路基高于周圍兩側地平，新建高速鐵路盡量采用高架橋梁方式。若實在要經過易積雪的區域，有條件的情況下，應當在路基兩側設計防雪溝。

（2）有條件的情況下，和風雪易發區域，在線路兩側可種植一定密度的防雪林帶。并設置相關的防風雪擋墻，減小風雪對線路及列車的影響。

（3）采用多種多樣的迂回、轉線的運輸方式、充分利用路網資源。若高速鐵路區段遭到冰雪災害的破壞，不具備開行條件，可嘗試采用高鐵路網、高鐵與普鐵、高速鐵路與城際鐵路、城際鐵路與普速鐵路之間的迂回路徑、聯絡線等方式，來實現可行的旅客運輸。典型的范例就是京滬高鐵滬寧段，滬寧城際，京滬鐵路滬寧段在上海虹橋附近以及南京樞紐附近的聯絡線。待未來滬通鐵路建成，甚至可以考慮取道南通、泰州等江北路線，迂回地實現向南京運輸的目的。

（4）運營措施方面，大風雪天氣中，每天高鐵正式運營之前，利用相關除雪機械將高鐵全線進行一次全面的除雪作業，保證線路情況良好。并且可根據具體情況，在白天增加相應的除雪作業天窗時段。

（5）對于牽引供電及接觸網，主要是在冰雪條件下改善電力動車組受電弓和接觸網的弓網關系，避免出現不穩定的受流。可以根據現場實際情況，自適應地調整受電弓得仰角等技術參數，或采用升雙弓，在一定程度上可有效地改善電力動車組受流情況。也可在接觸網上設置傳感器，進行相應的覆冰報警。報警后刻采用機械除冰和熱力除冰的方式，機械除冰可采用人力方式也可采用自動化機械方式，熱力除冰一般采用斷路法。還可采用綜合檢測車的受電弓給接觸網涂抹防凍甘油的方式，來預防接觸網積雪結冰。

（6）通信信號方面，列控系統可降級控制，甚至可采用基本的站間閉塞方式，保證安全。高鐵沿線設置鐵路綜合視頻監控系統，實時監視積雪路況，當出現積雪時立刻采取相關運營措施，第一時間處理。

（7）采取有效的除冰融雪措施。除冰融雪方式主要有熱融，噴灑解凍劑，或物理除雪法。熱融的主要實現技術有電熱、紅外線等；而噴灑解凍劑既可采用普通的熱水，也可采用含有一定化學成分的人工合成解凍劑；物理除雪既可采用人力除雪，也可采用自動化的機械除雪。除冰融雪的重點是道岔部分，要避免除冰融雪后產生的積水再次冰凍。

（8）在動車組構造設計方面，可在動車組車頭前端下部安裝除雪犁，利用列車前進力量排雪；并可將動車組車體下部設計成抽板形式，相對保證列車零件及系統的封閉性，減小冰雪對其工作環境的破壞及干擾。部分路段積雪較為嚴重，可配置自動化的除雪軌道車，通過進行必要的除雪作業來保證運輸暢通。

（9）預防雪崩，針對雪崩制定一系列的應急預案。在雪崩危險區域或可能有隱患的區域，需要設置專門的雪崩監測站，在冰雪天氣下應立刻啟用，起到預警的作用。在雪崩可能發生的時段，行車組織編排列車開行時刻表應盡量避免在這一時段。現場在發現有危險趨勢、跡象或已發生雪崩時，應立即封鎖危險區間。隨后積極地采用爆破、炮擊、清理、轉運等有效措施將險情和隱患及時排查及整改。同時應當注意避免雪崩后的滑坡、泥石流等次生災害的發生。

項目來源：武漢鐵路職業技術學院課題《持續大規模雪災對高速鐵路列車運輸組織的影響》（課題編號Y2011006），課題主持人：謝正媛

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