高铁的发展史

1.2 列车牵引功率大、动能大，牵引难、制动也难
列车牵引的功率与速度的三次方成比例，要提高列车速度，列车功率必 须成倍增加，如果以800吨（载额量为1000人）的高速列车为例，最高速度 分别为200、250和300km∕h时，所需的牵引总功率的计算要求列于下表（保 有加速度a=0.05~0.1m∕s^2):
1.4列车-线路系统（轮轨系）作用强度大， 技术处理难
高速列车对线路的作用，其垂向力与横向力都将大大加剧，轮 轨垂向作用力，约与速度的平方成比例，是影响运行阻力的因素之一， 而轴重（轴质），尤其是簧下重量（质量）会严重影响轨道下沉、变 异，导致轨道不平顺，造成磨损与破坏，并波及轨枕、道床和路基。 因此，控制高速列车运行安全的关键性基础条件。国外很多高速铁路 已在这方面进行了大量的工作，轮轨的横向作用力影响列车的稳定性 与曲线通过的安全，这要从机车车辆与线路两方面来改善，包括改进 转向架和弹簧系与减振器的参数以及加强道床、改善道碴 、保证轨 道结构的横向稳定性。
1.7 弓网关系复杂，稳定供受电难
在高速铁路上，确保动车受电弓与接触网的良好接触，并降低离线率， 是动车牵引能量接收和再生离线率决定于列车运行时接触导线的波动传播速度。国 外运用的经验表明，高速列车运行的速度与接触导线波动传播的速度之比 约为0.7.为此必须提高接触导线的抗拉强度，减轻接触导线的质量，采用先 进的接触网悬挂方式与特性，使离线率控制在5℅左右。 弓网之间，既要保持一定的接触压力，又要使相互间能连续滑动，具 有良好的动态特性，以满足稳定供受电的需要。为此，需要减轻受电弓重 量（质量）改善滑板品质，并采取措施，避免产生谐振。
1.1 地面信号显示与线路状态辨认难
列车运行的速度，如果超过160km/h,司机对 于地面的信号显示与线路状态就难以辨认，更难 以迅速作出反应。因此，在高速铁路区段上行驶 的机车在司机室内应设置机车信号和反映地面状 态（如曲线等限速地点）的显示。传统的自动闭 塞和机车信号制式都是以地面信号为主体信号， 高速铁路要以机车为主体信号。同时，原来的信 息传输数量也不能满足要求，不但作为信号显示 的数量要增加，而且在进出车站、道岔和线路弯 道等限速区段也要增设必要的信息。 信号和线路状态的表示从地面转移到车上， 从以固定设备为主的防护系统改为以移动设备为 主的保障系统，这是设备与系统在空间上的转移， 是铁路列车安全系统在设备功能上的一次大变革， 这是高速铁路提出的高一个等级的要求。
做为铁路人的我们不禁扪心自 问：高铁零安全事故之路有多 远？
下面由我跟大家共同分享高速铁路的安全设备，系统及 其构成！
目录
高速铁路保证安全的难点
高速铁路的安全设备
高速铁路的安全系统
结束语
第一章：高速铁路保证安全的难点
与常规铁路相比，高速铁路对安全的要求极为 严格，即在技术上主要的难点，有下列几方面：
2.2 供电——高铁运行的“血液”
电力系统是确保调度指挥、信号、通信、旅客服务等系统重要负荷安全、可靠、 不间断运行的基础设施。在高铁上运行的高速动车组，利用列车上方伸出 的“受 电弓”从铁路上方架设的接触网上取得高压电流，从而获得持续充足的动力。高铁 的电力供应，如同人身上的血液一般，源源不断的给高铁机车提供运行的动 力， 一旦出现供电故障，电流不稳对整个车辆会产生很大的冲击，高速列车将无法运行。 影响供电系统安全运行的因素主要包括两个部分：一是自身设备的可靠性;二 是外部条件诸如自然环境、自然灾害等的变化对系统的破坏。 高铁全线采用两路电，拥有备用装置，一旦线路出现故障，电脑会在瞬间启动备用 装置，保证供电的正常。同时，供电设备还会采用远动控制装备，使用自诊断功能， 具体检测到故障发生地，维管系统会迅速的跟进抢修。也就是，供电系统本身采用 了足够的冗余备用来保证其正常运行。
上述高速铁路带来的难题， 都属于高速铁路安全技术解决 的范畴，但其解决途径可以是 各种各样的 根据事故致因分析，任何 事故都由人-机（物）-环（境） 三个因素造成。如果以圆圈表 示，其结果见图1.图上二个圆 的交叉处，一般事故都易发生， 三个圆的交叉部分事故可能较 难避免。
高速铁路的安全，有很大一部分可以通过基础设备（如线 路，桥隧。机车车辆和通信信号等技术设备），即圆圈“机” 的因素来解决;有相当部分的安全问题则要通过各种规章制度对 运营人员（即圆圈“人”）的教育，提高管理水平来满足;有的 则要利用环境（圆圈“环”)的改变、隔离或预测来加以防护； 还有一些则要通过人-机-环三者中的两个或三个因素共同组合来 得到解决，也就是通过建立安全系统来保证高速铁路的安全行 车。
2.1 核心支持——无砟轨道安全
轨道是高铁列车运行的基础，一条全封闭的轨道线是高速列车运行最重要 的环节之一。列车以高速运行，轨面上微小的不平顺都可能引起列车的强烈震 动，任何外来的故障或者碰撞都有可能导致高铁发生出轨的恶性事故。因而， 高速铁路轨道的高平顺性以及高稳定性对于列车的正常运行来说至关重要。
高速铁路的安全系统是一项系统工程， 它涉及人-机-环三个因素，是一个以人为 核心的人-机-环控制、检测和管理的综合 系统。这个系统的结构件图2. 中央信息管理系统是安全系统的管理中 心，它负责与各子系统的信息交换，并作 出判断，将相应的信息送给有关部门。各 子系统的功能分别为：
1.8 隧道“活塞效应”大与防灾难
列车进出隧道时的空气动力效应远较在空旷地带强烈与复杂。 列车进入隧道，由于活塞效应，头部受正压，尾部受负压，四周形 成环流，造成更大的空气压力。列车穿越隧道时，形成压力脉冲 （压缩波与膨胀波），并不断传递、反射，干扰与叠加。 由于压力冲击波的幅度与速度的平方成比例，因此，高速列车 通过隧道受到更大的危险。当两列高速列车交会时，头部受到的压 力扰动给相对列车一个强大脉冲压力，情况更为严重，因此，要加 强车体、门窗和连结通道等处的密封性能与侧墙和玻璃的强度。要 合理选择线间距离和隧道净空面积，扩大隧道入口和控制遮堵系数 （列车与隧道横截面之比）。 隧道（特别是长隧道）中发生事故后果严重，处理也更难，因 此，隧道中的安全保障更为重要，除备有应急安全通路外，还采取 各种防灾措施。
1.10 障碍物，侵入物（包括在道口）与 列车的冲撞以及自然灾害的袭击，后果严 重
一旦有障碍物侵入高速列车运行的轨道，其侵入物 只要超过10℅的车体重量，就能使列车脱轨，造成严重 的行车事故。因此，必须及早探测到障碍物的存在，并 采取必要的应急措施。 在高速运行的线路上，几乎不允许有交道口和汽车 通行。必须采取立体交叉。同时，为防止对人畜伤害， 对轨道要实行封闭。此外，地震、塌方等灾害的袭击， 也将造成严重的事故。
1.5 克服空气阻力难
空气阻力与列车速度的平方成比例，速度越高，空气阻力越大。 列车速度超过160km/h，其空气阻力的矛盾将十分突出，当列车速度 达250km/h以上时，空气阻力占主导地位，速度250~ 350km/h时占 75℅，速度350~ 400km/h时，占的比重高达90℅左右，因此，空气 阻力几乎成了列车速度提高的限制性因素。这样，车头的流线比措施， 一直成为各国追求的目标。此外，空气阻力的加大，还造成噪声的增 大，增加了对环境的污染。
除此之外，高铁供电设备包括变电所、分区所、开闭所、自耦变压器等，大 多为无人值守场所，自然灾害及外界侵入物的袭击将严重影响供电设施的安全， 危及高速铁路的运行设备的运行是否正常，综合视频监控系统在此处派上用场。 通过C3等自动化系统来对沿线的线路、道岔、车速、区间空闲情况等进行安全监 控。
第三章： 高速铁路的安全系统
与普速铁路不同，高速铁路全线铺设的无砟轨道，这也是高速列车得以 高速行驶的支撑条件。中国的高速铁路无砟轨道是在引进先进国家技术基础 上，按照我国的设计标准进行消化吸收再创新后建设的。以武广高铁为例， 无砟轨道采用世界首创板式道岔，依靠红外探测仪将沉降误差严格控制在 1mm以内，并且在各类桥梁和隧道的建设中，采用大量计算机仿真等技术， 进行多项试验严格控制桥梁结构与无砟轨道的匹配。 为保障列车平稳高速运行，无砟轨道对路基的沉降控制是以mm为单位 控制的，一旦发生沉降不均，高铁就不能高速运行。在基建过程中，无砟轨 道施工高精度的要求，那么在运行过程中，轨道的精确度如何来监测呢?高铁 定期开出一列动检列车，对全线线路及牵引供电等设施的各项参数进行严格 的安全检查，其中对轨道检测是用红外探测仪等设备，依靠激光三维定位技 术对高速线路进行全面的精测精量，对所有基础设施的状态进行检测，对高 速 铁路进行全面的“诊脉”，确保轨道的安全。
由表可见，列车速度由 200km∕h提高到300km∕h时 （提高50℅），功率要求提高 一倍以上（120℅），列车 的动能与速度的平方成比例（E=1∕2m，v^2),在相同列车质量情况下，列车 运行的速度在200km∕h时的动能量为100km∕h时的四倍， 300km∕h的动能增 至100km∕h时的九倍，这样，在高速运行下，列车必须有良好的制动系统， 因此，高速列车需要采用复合制动系统（动力，盘式，涡流和磁轨等制动）， 利用多种制动联合作用。
1.3 设备标准高，可靠性高，技术解决难
高速铁路上运用的机车车辆、线路、桥隧和通信等设备，与常规铁路表面上区别 不大，但是，所有的铁路设施，由于速度的提高都提高了相应的标准，从安全角度出 发，对各种设备的零部件的可靠性和耐久性有更高的要求，从而增加了设备技术解决 的难度。 高速铁路的设备，为了保证安全，不但普遍对元器件和电路等应用“故障=安全 的原则，而且对重要的控制系统，如列车控制电路，这类直接危及行车安全的电路， 还采用冗余技术和容错技术等，以提高可靠性，为预防火灾，机车车辆的一些零部件 和隧道内的一些设备要使用难燃材料。还有，为了确保旅客安全，车辆需要采用密封 性能良好和强度较高的材料。
1.6 列车密度大，行车组织难
高速列车的列车间隔在高峰期为4分钟，甚至更小，常规铁路列车间隔通 常在8分钟，最小6分钟。因此，高速铁路行车组织比常规铁路难。由于我国高 速铁路采取”高中速列车兼容“的方式，这将使行车组织更加复杂。既要考虑 高速运行的列车，还要考虑与既有线衔接的中速列车。而既有线是一个庞大的 系统，情况复杂多变。高速铁路要兼容与既有线衔接的中速列车，必然增加行 车组织难度，而且，这种行车组织在国外还没有成熟的经验可供参考。