【聯(lián)隊(duì)長說高鐵10】中國高鐵:高速列車為什么不設(shè)置乘客安全帶?

[標(biāo)準(zhǔn)開頭]論高鐵的現(xiàn)有定義:???
中國指新建設(shè)計(jì)開行250~350km/h速度等級(jí)動(dòng)車組列車,初期運(yùn)營速度至少為200km/h的鐵路客運(yùn)專線。
?國際鐵路聯(lián)盟UIC認(rèn)為高鐵的定義相當(dāng)廣泛,包括高鐵領(lǐng)域下的眾多系統(tǒng)。
歐洲把既有線改造時(shí)速達(dá)到200公里、新建時(shí)速達(dá)到250~300公里的定為高速鐵路;1985年聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(是官方組織)在日內(nèi)瓦簽署的《國際鐵路干線協(xié)議》規(guī)定:新建客貨運(yùn)列車混用型高速鐵路時(shí)速為250公里以上,新建客運(yùn)列車專用型高速鐵路時(shí)速為350公里以上(如今新標(biāo)沒有強(qiáng)制執(zhí)行)?
?日本作為世界上最早開始發(fā)展高速鐵路的國家,日本政府在1970年發(fā)布第71號(hào)法令,為制定全國新干線鐵路發(fā)展的法律,對(duì)高速鐵路(新干線)的定義是,凡一條鐵路的主要區(qū)段,列車的最高運(yùn)行速度達(dá)到200公里/小時(shí)或以上的可以稱為高速鐵路。在步入高鐵時(shí)代后的日本,新干線屬于日本高速鐵道,但日本高速鐵道不等于新干線??,它包含日本高速城市軌道交通系統(tǒng)(比如最高運(yùn)行時(shí)速達(dá)到80kph的琦玉高速鐵道)。
?美國標(biāo)準(zhǔn):美國聯(lián)邦鐵路管理局曾對(duì)高速鐵路定義為最高營運(yùn)速度高于145公里/小時(shí)(90 mph)的鐵路,但從社會(huì)大眾的角度,“高速鐵路”一詞在美國通常會(huì)被用來指營運(yùn)速度高于160公里/小時(shí)的鐵路服務(wù),這是因?yàn)樵诋?dāng)?shù)爻税⑽鳂房炀€(最高速度240公里/小時(shí))以外并沒有其他營運(yùn)速度高于128公里/小時(shí)(80mph)的鐵路客運(yùn)服務(wù)。
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就筆者已知,世界上目前沒有高速列車配有乘客安全帶,中國鐵路高速動(dòng)車組也不例外,這其中有幾個(gè)考慮因素。
一、高速列車對(duì)縱向沖擊的大小的明確技術(shù)要求和嚴(yán)格控制
列車沿軌道前進(jìn)方向稱為縱向,對(duì)縱向沖擊的控制貫穿列車運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)過程。這個(gè)命題——如果高速列車的加速度和減速度做小一點(diǎn),那么乘客乘車的平穩(wěn)度就上升了——不全對(duì)。我國高速列車的加速度遠(yuǎn)不及同屬動(dòng)車組的地鐵列車。新干線500系動(dòng)車組的起動(dòng)加速度為0.44m/s^2,新干線N700A系動(dòng)車組G3編成為0.72m/s^2,和諧號(hào)CRH380A型動(dòng)車組起動(dòng)加速度為0.55m/s^2,CRH1型為0.58m/s^2,CRH2A型為0.41m/s^2,CRH3C型為0.44m/s^2,CRH5A型為0.5m/s^2,CRH6A型為0.66m/s^2;一般的地鐵列車起動(dòng)加速度為0.83-1.0m/s^2【1】。地鐵列車運(yùn)營時(shí)起步和制動(dòng)較為頻繁,提高加速度可以縮短運(yùn)行時(shí)分和行車間隔。高速列車的運(yùn)行時(shí)分主要取決于高速運(yùn)行的時(shí)間,受起動(dòng)和制動(dòng)加速度影響不大,縱向沖擊的大小不通過加速度和速度來反映。
乘坐高速列車和地鐵列車要想保證舒適度,還要考慮加加速度和減減速度(對(duì)加速度和減速度微分,即加速度和減速度變化的快慢)。保證適宜加減速時(shí)間的條件下,加加速度和減減速度越小,縱向沖擊更小,乘客乘坐體驗(yàn)更佳。CRH380A型動(dòng)車組的加加速度和減減速度不高于0.75m/s^3。控制加加速度和減減速度可以通過對(duì)動(dòng)車組牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整。高速動(dòng)車組還通過車間阻尼器、車鉤等裝置抑制縱向沖擊。由此推斷,高速列車不需要乘客安全帶。
二、高速列車對(duì)橫向和縱向加速度的控制
汽車橫向、縱向和垂向的運(yùn)動(dòng)狀況取決于道路情況、交通情況、車輛運(yùn)動(dòng)情況和駕駛者的駕駛動(dòng)作。如遇緊急剎車,安全帶配合安全氣囊可以盡量保護(hù)駕乘人員;路況不佳或車輛轉(zhuǎn)向時(shí),安全帶可以減輕駕乘人員的不適,盡量保護(hù)駕乘人員。另外,央視科教頻道2019年1月27日的《原來如此》欄目通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)為車輛發(fā)生交通事故的瞬間,駕駛員不系安全帶而僅憑安全氣囊充氣來保護(hù)自己和駕駛員只系安全帶而安全氣囊不充氣相比,第二種情形中駕駛員身體受到的損害小于第一種情形。
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在客機(jī)上,系安全帶可以減小外界氣流和飛機(jī)顛簸對(duì)乘客的影響。
高速列車的運(yùn)動(dòng)受鐵軌的制約,豎向和橫向的晃動(dòng)都被限制在小范圍內(nèi)。我國對(duì)200km/h以上速度等級(jí)的高速動(dòng)車組規(guī)定:橫向和垂向震動(dòng)加速度不高于2.5m/s^2。CRH380A型動(dòng)車組在以300km/h運(yùn)行時(shí),客室中部橫向最大加速度為0.42m/s^2。CR400型動(dòng)車組運(yùn)行時(shí),車廂地板的垂向振動(dòng)最大加速度為1.8m/s^2,橫向最大加速度為0.51m/s^2【2】。同時(shí),我國先進(jìn)的無縫鋼軌技術(shù)使得我國高速鐵路有很高的平順度,促進(jìn)列車的平穩(wěn)運(yùn)行,保障乘客的舒適度。這樣一來,高速列車就不需要設(shè)置安全帶。
三、中國高速鐵路列控系統(tǒng)(CTCS)和閉塞原則

高速列車主要依賴列車運(yùn)行控制系統(tǒng)來防范相撞和追尾事故。列車控制系統(tǒng)投入使用后,高速鐵路一直通過閉塞原則保障安全運(yùn)營。在我國,閉塞原則的實(shí)施主要依靠軌道電路的正常工作。簡(jiǎn)單地說:軌道電路正常工作時(shí),鐵軌具有導(dǎo)電性,當(dāng)列車駛?cè)胍粋€(gè)鐵路閉塞區(qū)間時(shí),電流會(huì)通過輪對(duì)和車軸,無電流通過的繼電器失磁(若讀者不熟悉繼電器,就把它理解為電磁鐵),原本吸附的銜鐵接通信號(hào)機(jī)禁止燈的電路,信號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)為禁止信號(hào),禁止后續(xù)列車駛?cè)肭败嚨拈]塞區(qū)間,后續(xù)列車就可能要提前減速行駛。即使鐵軌斷裂,軌道電路斷路,信號(hào)機(jī)依然顯示紅燈。當(dāng)列車通過絕緣節(jié)離開閉塞區(qū)間,電流重新通過繼電器,繼電器通電生磁,銜鐵接通信號(hào)機(jī)的綠燈,閉塞區(qū)間對(duì)后車開放。
以京廣高鐵為例,其采用自動(dòng)閉塞,把全線等分為2km長的閉塞區(qū)間,列車處于一個(gè)閉塞區(qū)間被認(rèn)為整個(gè)閉塞區(qū)間被占用;列車跨閉塞區(qū)間的過程被認(rèn)為是兩個(gè)閉塞區(qū)間被占用,直到列車完全駛?cè)肓硪粋€(gè)閉塞區(qū)間。通過先進(jìn)的無線通信技術(shù),動(dòng)車組司機(jī)最遠(yuǎn)可以看到32km外的閉塞區(qū)間的情況。溫州動(dòng)車事故發(fā)生的首要原因就是甬溫鐵路列車控制系統(tǒng)故障。
列車控制系統(tǒng)可以提前給動(dòng)車組司機(jī)提前預(yù)警,防止追尾。這是高速列車不設(shè)置乘客安全帶的第三個(gè)因素。
四、國外研究表示:安全帶更不利于乘客的安全
英國運(yùn)輸研究室通過理論研究和實(shí)際測(cè)試得出結(jié)論,列車縱向發(fā)生碰撞時(shí),少數(shù)系有安全帶的乘客沒有被甩出車外,多數(shù)系有安全帶的乘客受到了車輛結(jié)構(gòu)變形造成的傷害。
根據(jù)我國1990年到2012年的乘客事故死亡數(shù)據(jù),若以每公里發(fā)送乘客1億人為基準(zhǔn),鐵路事故死亡0.003人,民航客機(jī)事故死亡0.04人,公路事故死亡9.39人。這說明中國鐵路的運(yùn)營整體上是安全的【3】。此外,中國高速動(dòng)車組的乘客座椅是特制的,設(shè)計(jì)上保證后排乘客頭部或膝部向前撞向椅背時(shí),能夠及時(shí)潰縮變形,避免卡住乘客,在發(fā)生事故時(shí)盡量保證乘客的逃生機(jī)會(huì)。
五、歐洲乘客的體驗(yàn)
1999年,芬蘭在某商業(yè)運(yùn)營的高速列車的其中三節(jié)車廂內(nèi)加裝了271套安全帶,進(jìn)行了一年的調(diào)查。結(jié)果顯示,在沒有乘客安全帶的車廂里,只有26%的乘客表示原意使用安全帶。在三節(jié)加裝安全帶的車廂里,愿意系安全帶的乘客只占1.1%,多數(shù)乘客不希望自己的空間被束縛。這就是從乘客體驗(yàn)上考慮,不設(shè)置安全帶的原因。
參考數(shù)據(jù):
【1】Bilibili用戶:東京通信工業(yè)株式會(huì)社
【2】高鐵四方?
【3】中國科協(xié)?