冰雪灾害对高速铁路列车运输组织的影响及其对策

谢正媛 夏栋 申碧涛

摘 要 近年来，气候异常，风雪频繁。文章通过了解降雪的特点，结合我国高速铁路的实际情况，分析冰雪灾害对高速铁路组织管理工作带来的损害，从而制定大规模持续冰雪条件下，南部地区高速铁路行车组织对策。

关键词 冰雪灾害 运输组织 防治对策

中图分类号：U29文献标识码：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 冰雪灾害的分类及其特征

1.1 自然积雪

在风力较小或者无风的情况下，雨雪自然堆积在线路上形成比较平整的松散积雪。这些积雪增加了钢轨与轮对之间的润滑作用，使列车前进的阻力更大；或者迫使车站的列车重新启动困难。当列车运行在长大坡断上则因为阻力上行困难；同时，飘浮的雨雪阻碍司机视线，有造成列车停车、晚点的可能。若降雪量持续增加，进而引起次生灾害，致使多种灾害叠加，进一步增加铁路运输组织工作负担。

1.2 风吹雪

一般在特殊的坡度地形下，积雪或者飘雪在一定的风力作用下，气流携带雪粒共同运动，形成风吹雪。一般，风力大小、积雪深度、降雪量的大小决定了风吹雪的规模和强度。它对铁路运输的影响时间短、范围小。在风向适宜时，大量的风吹雪沉积下来，掩埋线路，阻挡行车。2007年3月，我国华北、东北地区普降大雪、暴雪。同时伴随七八级大风，导致京秦、秦沈、哈大、大秦等多条铁路干线积雪，最深积雪达2米。

1.3 雪崩

雪崩经常发生在降雪量较大的山区铁路，山坡上的积雪在重力作用下，具有下滑趋势，当积雪厚度达到极限厚度，雪体下滑力大于抗滑力，积雪大量坠落形成雪崩。雪崩会产生巨大的冲击力，几万立方米甚至几百万立方米的雪量，毁坏线路设施，掩埋线路，使行车长时间中断。1966年12月，天山山区的巩乃斯沟发生278处雪崩，积雪最大高度达33m，一共44*104m3。中断行车长达6个月之久。

2 冰雪灾害情况下高速铁路运输不畅的原因分析

2.1 雪害对线路轨道的危害影响分析

列车在运行过程中，车轮钢轨直接产生摩擦力，以推动列车的运行，而冰雪覆盖轨道，使钢轨打滑，减少摩擦力，造成牵引机车的动轮空转，致使列车运行缓慢，在坡道行走时，甚至前进困难，发生途停事故。同时，因为积雪对轨道的掩埋，使前行中的机车司机无法确认前方线路的安全状况。若道床内有积雪，并达到一定厚度，会引起轨道电路短路，影响信号的显示，危及行车安全；道床积雪还给天窗时期的线路养护维修带来不利，影响线路设备检查。

2.2 雪害对道岔的危害影响分析

如果道岔的可动部位或道床板上存在积雪或覆冰，道岔的尖轨很难达到理想的密贴，极易造成“四开”岔，动车组运行速度更高，对道岔冲击力更大，如果发生挤岔或出轨，后果不堪设想；道岔的可动部分若结冰冻死，道岔的定反位转换难以扳动。相比普速铁路，高速铁路所采用的道岔号码更大，可动尖轨部分的长度更长，重量更大，需要更多的转辙机来驱动，这样致使道岔结冰冻死的几率更大。另外，高速铁路上的道岔绝大部分为提速道岔，在道岔岔芯部分的芯轨是可动的，定反位的锁闭状态下要做到和基本轨的密贴，比起普速铁路上的普通道岔，增加了一个冰雪冻结的故障点，因此冰雪灾害对高速铁路道岔结构危害更大。

2.3 雪害对信号系统设备的危害影响分析

室外低温和融化的积水，在一定程度上会影响列控地面设备的可用性及可靠性。CTCS-3级列控系统，冰雪天气会影响GSM-R基站天线相关的场强分布，影响无线信号覆盖范围及GSM-R网络稳定性等，影响无线闭塞中心的闭塞控制。钢轨上的积雪、覆冰、积水，会影响轨道电路的道床电阻等技术参数，甚至可能造成分路不良。

2.4 雪害对通信系统设备的危害影响分析

低温会使通信室外电缆包层材料质地变脆，影响电缆的绝缘及电磁屏蔽防护。当积雪过大时，由于积雪的重量，可能会压断通信电缆，从而造成通信线路断线，冰雪天气也会影响无线通信场强覆盖，以上现象综合起来可能会导致调度无法正常指挥列车运行。此外，正常的通信维护和修理工作在冰雪灾害下也会有一定的困难和危险。

2.5 雪害对动车组的危害影响分析

在冰雪条件下，由于动车组的车体构造，会有部分积雪和积水附着在车体的一些特定位置，由于室外的低温，极易凝结为冰块，在列车的高速行驶条件下，强大的气流压力可能会使冰块破裂，严重时甚至冰块碎掉，并溅到各处。可能有砸坏相关设备、车辆安全隐患，甚至可能出现人员伤亡。另外，车辆个别部位的结冰在重联，解编作业时影响作业。积雪也会堵塞高速行驶在积雪区段的列车的通风孔，风雪通过缝隙进入机车牵引电机，造成电机绝缘不良。

2.6 雪害对牵引供电系统的危害影响分析

冰雪天气可能会导致接触网结冰，当接触网的冰层过厚，增大了接触网的自重，接触网承力索将不能承担起重量，可能最终导致接触网断裂，从而影响对电力动车组的电力牵引。高速列车的受电弓划过有覆冰的接触网，受电弓的磨损会显著增加；并且受电弓可能会将接触网上的覆冰刮落，砸在高速行驶的车体上，会有安全隐患。并且接触网覆冰严重影响电力动车组的弓网关系，对受电弓的受流造成很大影响，受电情况变化剧烈，可能导致牵引系统无法正常运行。

我国南部地区缺乏冰雪灾害运营铁路的经验，尤其是高速铁路，主要分布在华中华南，但相关运营经验和应急预案更少，技术储备年份少。近几年随着环境恶化，极端天气发生的概率逐年增高，在南方可能会有更多的冰雪或冻雨灾害。为解决这一矛盾，在一定程度上规避或减小冰雪灾害对高速铁路的运营影响，需要对其进行相关的对策分析。

3 冰雪灾害下的高速铁路建设运营对策分析

高速铁路应当根据不同地区的具体情况，灵活而合理的制定出一系列的对冰雪灾害应对防范机制，力求做到能事先规避，决不事后补救，先保证基本通行，基本安全，再提升效率的原则。应当贯穿到建设，设计，运营，维护等多个层次和领域当中。具体对策分析如下：

（1）在铁路的选线及设计阶段，就要充分考虑到这一因素，线路尽可能规避容易积雪的区域，尽量使路基高于周围两侧地平，新建高速铁路尽量采用高架桥梁方式。若实在要经过易积雪的区域，有条件的情况下，应当在路基两侧设计防雪沟。

（2）有条件的情况下，和风雪易发区域，在线路两侧可种植一定密度的防雪林带。并设置相关的防风雪挡墙，减小风雪对线路及列车的影响。

（3）采用多种多样的迂回、转线的运输方式、充分利用路网资源。若高速铁路区段遭到冰雪灾害的破坏，不具备开行条件，可尝试采用高铁路网、高铁与普铁、高速铁路与城际铁路、城际铁路与普速铁路之间的迂回路径、联络线等方式，来实现可行的旅客运输。典型的范例就是京沪高铁沪宁段，沪宁城际，京沪铁路沪宁段在上海虹桥附近以及南京枢纽附近的联络线。待未来沪通铁路建成，甚至可以考虑取道南通、泰州等江北路线，迂回地实现向南京运输的目的。

（4）运营措施方面，大风雪天气中，每天高铁正式运营之前，利用相关除雪机械将高铁全线进行一次全面的除雪作业，保证线路情况良好。并且可根据具体情况，在白天增加相应的除雪作业天窗时段。

（5）对于牵引供电及接触网，主要是在冰雪条件下改善电力动车组受电弓和接触网的弓网关系，避免出现不稳定的受流。可以根据现场实际情况，自适应地调整受电弓得仰角等技术参数，或采用升双弓，在一定程度上可有效地改善电力动车组受流情况。也可在接触网上设置传感器，进行相应的覆冰报警。报警后刻采用机械除冰和热力除冰的方式，机械除冰可采用人力方式也可采用自动化机械方式，热力除冰一般采用断路法。还可采用综合检测车的受电弓给接触网涂抹防冻甘油的方式，来预防接触网积雪结冰。

（6）通信信号方面，列控系统可降级控制，甚至可采用基本的站间闭塞方式，保证安全。高铁沿线设置铁路综合视频监控系统，实时监视积雪路况，当出现积雪时立刻采取相关运营措施，第一时间处理。

（7）采取有效的除冰融雪措施。除冰融雪方式主要有热融，喷洒解冻剂，或物理除雪法。热融的主要实现技术有电热、红外线等；而喷洒解冻剂既可采用普通的热水，也可采用含有一定化学成分的人工合成解冻剂；物理除雪既可采用人力除雪，也可采用自动化的机械除雪。除冰融雪的重点是道岔部分，要避免除冰融雪后产生的积水再次冰冻。

（8）在动车组构造设计方面，可在动车组车头前端下部安装除雪犁，利用列车前进力量排雪；并可将动车组车体下部设计成抽板形式，相对保证列车零件及系统的封闭性，减小冰雪对其工作环境的破坏及干扰。部分路段积雪较为严重，可配置自动化的除雪轨道车，通过进行必要的除雪作业来保证运输畅通。

（9）预防雪崩，针对雪崩制定一系列的应急预案。在雪崩危险区域或可能有隐患的区域，需要设置专门的雪崩监测站，在冰雪天气下应立刻启用，起到预警的作用。在雪崩可能发生的时段，行车组织编排列车开行时刻表应尽量避免在这一时段。现场在发现有危险趋势、迹象或已发生雪崩时，应立即封锁危险区间。随后积极地采用爆破、炮击、清理、转运等有效措施将险情和隐患及时排查及整改。同时应当注意避免雪崩后的滑坡、泥石流等次生灾害的发生。

项目来源：武汉铁路职业技术学院课题《持续大规模雪灾对高速铁路列车运输组织的影响》（课题编号Y2011006），课题主持人：谢正媛

参考文献

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[3] 张安洪.雪灾对接触网覆冰及其影响的探讨.电子化铁道,2008(3).

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