大秦線重載運輸安全問題分析研究

1、大秦線運輸安全問題分析研究（中南大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院 趙曉波 094212072）摘要：當(dāng)今以及以后相當(dāng)長的時間內(nèi)，我國的能源結(jié)構(gòu)仍將以煤炭為主，伴隨著我國國民經(jīng)濟快速增長，煤炭的需求量也穩(wěn)步上升，同時對鐵路重載運輸提出了更高的要求。由于總運量的增加，由此引發(fā)的行車安全問題明顯增多。本文首先簡單介紹大秦線的基本狀況，在歸納總結(jié)大秦線重載運輸主要安全問題的基礎(chǔ)上，分析安全事故發(fā)生的原因，并在最后提出有關(guān)于大秦線安全管理的建議。關(guān)鍵詞：大秦線；運輸安全；安全管理The research on Transportation Safety of Da-Qin railway（Zhao xiao-bo

2、 094212072）（School of Traffic and Transportation，Central South University，Changsha，410075）Abstract： Coal will be main part of energy sources structure in our country for the future. With the rapid development of national economy， the requirement of coal will rise with steady steps. At the same time，

3、 railroad transportation demand will be higher also. Because of the increase in the total volume， it will trigger more traffic safety issues. The paper first introduces the basic condition of Da-Qin railway， on the basic of conclusion of Da-Qin railway heavy-haul transport security issues， analyzing

4、 the causes of accidents and put forward Security Management's proposal of Da-Qin railway at the end of the paper.Keywords： Da-Qin railway; Transportation Safety; Security Management1大秦線基本狀況1.1線路地理位置和徑路描述 大秦線位于華北北部，線路起自山西大同市，連接了山西、河北、北京、天津等省市，至河北省秦皇島市。西端通過大同樞紐與北同蒲線、豐沙大線、大準(zhǔn)線、大包線相連，中間與京承線、津薊線連接，東端

5、通過秦皇島樞紐與京山及京秦沈線相通。 大秦線西端起自北同蒲鐵路大同樞紐韓家?guī)X站，向東經(jīng)山西省大同縣、陽高縣、河北省的陽原、宣化、琢鹿縣、在懷來縣與京包線相交后繼續(xù)向東，經(jīng)北京市的延慶、昌平縣后，在懷柔又與京承鐵路相接，然后再經(jīng)平谷、河北三河、天津薊縣、河北省的玉田、遵化、遷安、遷西、盧龍、撫寧等縣市，最后抵達(dá)秦皇島三、四期煤碼頭，全長653km。大秦線依次途經(jīng)山西省大同市，北京市的延慶縣，天津薊縣，河北省遵化市、秦皇島市等20個縣市，吸引區(qū)域面積50813km2，其西部主要為山區(qū)，盛產(chǎn)玉米、高粱、谷子和小麥，水果也很多;東部地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都較為發(fā)達(dá)。沿途礦產(chǎn)資源也較豐富，有煤、鐵、錳、鉻、磷、

6、硫、鋁、石灰、石灰石等，部分已開發(fā)。2002年吸引區(qū)域總?cè)丝?323. 5萬人，完成國內(nèi)生產(chǎn)總值1460億元1。1.2大秦鐵路運輸系統(tǒng)的構(gòu)成大秦線運量的完成是多條線路共同保障的結(jié)果，大秦線運輸體系的構(gòu)成如圖1所示。由圖1可以看出，大秦線的運輸是由前、后方多條線路及港口等給予保障的，這其中形成了以大包線、大準(zhǔn)線、北同蒲線等為主干，公路等運輸方式為輔助的后方集運網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；形成了以秦皇島港為主干的前方疏運體系。這一體系結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵因素是嚴(yán)密有效的組織，將原來較為松散的鐵路、公路、港口等部門，通過大秦線有機銜接起來，形成了一個以大秦線為核心的運輸體系結(jié)構(gòu)，而這一結(jié)構(gòu)又促使圍繞大秦線的運輸組織機構(gòu)的形

7、成，該機構(gòu)負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)有關(guān)大秦線的運輸事宜，進一步促進了大秦線運輸效率的提高。組織機構(gòu)與運輸體系兩者相輔相成、互相促進，使以大秦線鐵路重載運輸為核心的系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效的運輸生產(chǎn)模式。1.3現(xiàn)狀主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)線路等級：I級正線數(shù)目：雙線限制坡度：重車方向4，輕車方向12最小曲線半徑：一般800m，困難400m牽引種類：電力機車類型：SS4(改)牽引質(zhì)量：重車方向6000t，5000t，4000t，10000t(雙機)，輕車方向2350t到發(fā)線有效長度：1050m，部分1700m閉塞類型：自動2大秦線運輸安全保障工作的特點大秦線與其他線路相比，大秦線安全保障工作有其自身的特殊性，主要表現(xiàn)在以下幾個方

8、面：（1）大秦線重載列車的開行，特別是開行萬噸或2萬噸級列車時，列車整列長度大大增加，列車整體重量大，加之行車密度大，對線路基礎(chǔ)設(shè)施，信號設(shè)備的要求更加嚴(yán)格。因此，除了采用先進機車、車輛、信號設(shè)備、改善線路基礎(chǔ)設(shè)施外，還要具備設(shè)備設(shè)施檢測系統(tǒng)，以提高設(shè)備的安全性和可靠性2（2）重載列車的開行對列車運行控制設(shè)備的要求和依賴性要高出普通貨物列車2，所以，須采用完備的列車運行控制系統(tǒng)，同時應(yīng)采用調(diào)度指揮集中系統(tǒng)對列車的運行進行集中統(tǒng)一指揮，以期在提高運輸效率的同時，增強運輸系統(tǒng)的安全性。（3）大秦鐵路沿線長大下坡道多、橋梁隧道多(橋梁400多座，隧道52個)，且有多處平交道口，這些處所的狀態(tài)，都是影

9、響列車安全運行的因素，須建立相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)，密切監(jiān)測各部分狀態(tài)。（4）大秦線地處山區(qū)，工作環(huán)境差，人員作業(yè)困難。同時由于運能緊張，機車交路加長，司乘人員工作環(huán)境差，易造成疲勞作業(yè)，產(chǎn)生不安全因素。所以，應(yīng)建立相應(yīng)的教育培訓(xùn)和醫(yī)療體系，加強對人員因素的控制，消除安全隱患。（5）因自然條件的影響，如大雪、地震、滑坡等給大秦線的列車運行帶來的威脅同樣不可忽視3，所以應(yīng)該建立相應(yīng)的自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)。（6）大秦線運輸系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)，是根據(jù)運輸市場和國家需要不斷變化的，同時又是一個完全獨立，由一個單位獨立指揮的運輸大動脈，因此，建立大秦線安全保障執(zhí)行系統(tǒng)的綜合評價系統(tǒng)既是必要的又是可行的。此外，還應(yīng)

10、建立大秦線運輸安全輔助戰(zhàn)略決策系統(tǒng)，以便根據(jù)運輸情況的不斷變化，對大秦線的安全保障工作進行宏觀指導(dǎo)。3大秦線重載運輸安全問題分析大秦線開行2萬t重載列車，一般采用25t軸重的C80型車輛，單列編組達(dá)200多輛，整列長度在2500m以上，采用SS4型電力牽引方式一般是1-2-1機車配置模式，即在列車前部、中部和尾部依次各編掛一臺、兩臺和一臺機車。這種運輸方式遠(yuǎn)比普通的貨物列車復(fù)雜，承擔(dān)的安全風(fēng)險也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通列車。同時，由于采用大軸重貨車，作為行車基礎(chǔ)的線橋設(shè)備承受的荷載大于其原設(shè)計采用的“中活載”4。因此重載列車的開行對運輸組織、行車安全和設(shè)備安全均提出了嚴(yán)格的要求。 總的來看，大秦線開行重載

11、列車存在的安全問題主要有以下幾個方面。3.1制動安全大秦線重載列車由于其大軸重且整列長度在2504m左右，既有的空氣制動系統(tǒng)為120型制動機，雖然其在空氣制動性能上已達(dá)到國際較先進水平，緊急制動波速已達(dá)254m/s，但也無法超過音速340m/s5，這也就是說并未從根本上解決空氣制動機的最大缺陷。列車在制動或緩解過程中，由于命令從頭部通過主風(fēng)管傳到中部或尾部存在時間差，即使采用緊急制動，從機車將制動減壓信號傳到最后一輛車至少需要l0s，就必然會導(dǎo)致在制動或緩解的同一時刻，列車產(chǎn)生縱向沖動和拉拽力，這一縱向力對于長大的兩萬噸級重載列車來說是直接影響安全行車的關(guān)鍵因素，容易損壞車輛牽引、緩沖裝置，甚

12、至發(fā)生斷鉤，脫軌事故。重載列車行駛在12的長大下坡道上時，由于其牽引的重量很大，機車的動力制動能力相對薄弱于普通列車，為克服下坡道的自然加速作用，除了要充分利用現(xiàn)有電力機車優(yōu)越的電阻制動功能外，不得不主要依賴多次循環(huán)制動的空氣減壓操縱方式，在每次空氣減壓后，列車的再充氣時間又取決于緩解波速和全列車的耗風(fēng)量，后者隨列車編成輛數(shù)增大而增加，因此，重載列車要比普通列車的再充氣時間長得多。采用目前的空氣制動系統(tǒng)，由于沒有階段緩解作用，列車制動后再充氣時間過長，易造成制動力不足，使列車速度失控，嚴(yán)重威脅行車安全。3.2軌道線路及橋涵設(shè)施安全鐵路線路、橋梁是行車的基礎(chǔ)設(shè)備，直接承受來自列車的重量，其質(zhì)量好

13、壞直接影響著行車的安全與平穩(wěn)6。大秦鐵路開行2萬t級重載列車，現(xiàn)有的線路、橋梁設(shè)備裝備水平尚不能適應(yīng)要求。大秦鐵路在修建時是采用當(dāng)時的設(shè)計規(guī)范，路基填土質(zhì)量、路基寬度按照普通線路進行設(shè)計，采用II型軌枕、60kg/m鋼軌、石灰?guī)r道碴，橋梁設(shè)計荷載為“中活載”，軌道結(jié)構(gòu)僅滿足開行1萬噸的年運量要求7。近幾年，鋼軌在重車線陸續(xù)更換75kg/m鋼軌，以PB3鋼軌為主，部分PD2鋼軌、稀土軌;軌枕以II型鋼筋混凝土枕為主，部分69型，部分III型8，也有少量其它類型軌枕;道床是雙層道碴，但經(jīng)過多年經(jīng)營已分辨不出底碴，面碴大部分為II級道碴，碎石道床為石灰?guī)r與玄武巖混碴道床，部分已經(jīng)更換為I級碎石道碴，

14、厚30cm。 應(yīng)當(dāng)說，線路、橋梁裝備水平比較低，在這樣的線路、橋梁基礎(chǔ)上開行2萬t級重載列車，由于運量和軸重增加，極易出現(xiàn)以下設(shè)備病害：（1）鋼軌傷損和無縫線路焊縫斷裂急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，大秦線開行萬噸列車后的2004年15月份鋼軌傷損數(shù)量比開行前的同期增加了50%80%，焊縫傷損量增加達(dá)224%，尤其開行兩萬噸級列車后軌道破環(huán)與傷損更加嚴(yán)重。在既有的兩段長大下坡地段，曲線鋼軌的磨耗尤為嚴(yán)重，鋼軌、軌枕以及軌道部件破壞較平緩坡度地段成倍增加。鐵路小半徑曲線是軌道線路設(shè)施中最突出的薄弱環(huán)節(jié)，不但線路維修工作量大，鋼軌軌頭側(cè)面磨耗與接觸疲勞傷損十分嚴(yán)重，換軌周期短，還是行車安全的一大隱患(據(jù)調(diào)查統(tǒng)計

15、得知，列車車輪脫軌事故的80%以上發(fā)生在小曲線半徑)。鋼軌磨耗是發(fā)展重載運輸?shù)囊粋€突出難題，而且隨著軸重和列車重量的提高鋼軌磨耗也日益嚴(yán)重。 （2）軌道穩(wěn)定性破壞嚴(yán)重。扣件松動，軌枕偏移和出現(xiàn)裂縫甚至失效的數(shù)量增多，特別是在曲線地段。II型軌枕嚴(yán)重制約著軌道整體裝備的技術(shù)升級水平和線路質(zhì)量的均衡提高。軌下TB型橡膠墊板，其設(shè)計使用壽命僅為年通過總重2億9，更換周期不足一年，極易破損，壓饋后鋼軌與軌枕變?yōu)閯傂赃B接，軌道剛度增大，鋼軌振動加速度增大，加速了鋼軌與軌枕的傷損，而且造成道床殘余變形加速。（3）運輸貨物類型主要是煤炭，對線路道床的污染十分嚴(yán)重，大秦線為雙層道床，面碴多為石灰?guī)r，易粉碎和水

16、化，不僅加速了道床贓污速度，而且造成道床板結(jié)。另外，大秦線底碴(砂石墊層)厚，面碴厚度不足，進而成倍加大道床振動速度，加速軌道破壞，縮短病害產(chǎn)生周期。隧道寬軌枕板地段板下墊層粉化、板結(jié)，各種病害大量發(fā)生，由于維修手段落后，病害無法消滅，進一步惡化了軌道條件，降低了軌道結(jié)構(gòu)的縱、橫向剛度，形成安全隱患。（4）大秦線橋梁設(shè)計荷載為“中活載”，目前發(fā)現(xiàn)的主要病害有橋梁的橫隔板斷裂、梁體裂紋、墩臺裂損、梁端頂死、支座傾斜、涵洞裂損、涵洞變形等。據(jù)驗算，當(dāng)貨車軸重增加到25t時，活載系數(shù)將達(dá)到0.910以上，雖然滿足設(shè)計規(guī)范活載系數(shù)不大于1的要求，但按照國外研究資料，活載系數(shù)不宜大于0.9，如果活載系數(shù)

17、偏大，接近于1時，橋梁安全儲備會大大降低，長期運營對橋梁安全將產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，長大列車的開行還會影響線橋設(shè)備的疲勞性能。3. 3牽引供電保障（1）網(wǎng)壓過低。根據(jù)目前實際運行情況，部分區(qū)段存在網(wǎng)壓過低(14-16kv )，嚴(yán)重影響列車運行安全。原因有以下兩點：一是牽引機車以SS4為主，功率因數(shù)較低，造成牽引網(wǎng)網(wǎng)壓損失過多;二是外部電源薄弱，特別是延慶牽引變電所外部電源地處北京電網(wǎng)的末端，短路容量小。（2）功率因數(shù)偏低，因無功倒送電力系統(tǒng)11造成罰款較多。由于目前大秦線機車仍以SS4型機車為主，已經(jīng)開始運營的兩萬噸列車的牽引機車大多還是SS4型機車，僅有部分大功率交流(DJ)電力機車，因此功率

18、因數(shù)偏低。（3）變壓器過載。自2005年大秦線兩萬噸擴能后，每年運量都以0.5億t的增量遞增，各變電所供電臂負(fù)荷發(fā)生了變化，由于部分供電臂配置不合理，造成主變壓器三相負(fù)荷極不均衡，其中一相負(fù)荷過大，經(jīng)常發(fā)生過負(fù)荷現(xiàn)象，需要均衡牽引負(fù)荷。4大秦線安全管理的建議4.1改革管理體制，健全監(jiān)察制度以大秦線為軸心，集機務(wù)、車務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛、供電、公安等各單位為一體，進行公司制改革。把管理職能轉(zhuǎn)變?yōu)橹贫ò踩ㄒ?guī)、安全對策、事故調(diào)查及事故責(zé)任追究辦法，對公司的執(zhí)行情況進行監(jiān)察，而把運輸生產(chǎn)經(jīng)營管理職能移交給新的公司12。成立相應(yīng)的大秦鐵路安全監(jiān)察機構(gòu)，內(nèi)設(shè)監(jiān)察、裁決、法規(guī)等部門，明確其責(zé)任、安全檢查事

19、項、安全監(jiān)管職能、報告制度及事故調(diào)查處理程序等。監(jiān)察部門負(fù)責(zé)具體的安全監(jiān)察業(yè)務(wù)，對線路的安全情況進行不間斷監(jiān)督，采用抽查和軌檢車檢測方式，對機車、車輛、線路、橋梁、通信、信號、接觸網(wǎng)等設(shè)施設(shè)備及列車運輸組織狀況進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)安全上存在的隱患并及時予以制止。一旦發(fā)生事故，負(fù)責(zé)進行調(diào)查取證，定性定責(zé)，提出考核、處理意見。針對發(fā)現(xiàn)的問題，要分析問題發(fā)生的原因，研究制定安全對策及制定相應(yīng)的規(guī)章制度。安全監(jiān)察人員必須做到廉政、高效，需要通過有效的制度來激勵和約束。為安全監(jiān)察員配備相關(guān)設(shè)備，隨時將安全檢查報告、有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及事故處理意見傳輸至相關(guān)部門，并且對于違章違紀(jì)行為，有權(quán)開具罰單，罰款直接進入安

20、全賬戶13。在賦予監(jiān)察員權(quán)力的同時，適當(dāng)限定監(jiān)察員的裁決權(quán)，對工作失誤或者收到裁決否定通知書的監(jiān)察員要受到處罰直至解聘。采取相關(guān)措施之后，既能夠有效地保證安全監(jiān)察員執(zhí)法的公正、廉潔、高效，又使其消除了不必要的精神壓力，能夠全身心地投入到安全隱患的查處中，同時也會促進安全管理水平的提高。將大秦線的機、車、工、電、輛等各單位合于一體，目標(biāo)一致、利益一致，遇到運輸與安全的問題時，避免了相互扯皮，推卸責(zé)任，有利于協(xié)調(diào)配合，齊心協(xié)力，共同研究對策，加快解決問題的速度，縮短事故影響的時間，提高運輸效率。4.2加快裝備更新，確保運輸安全目前大秦線所使用的技術(shù)裝備仍處在20世紀(jì)80年代的水平，要使大秦線達(dá)到“

21、先進、成熟、經(jīng)濟、實用、可靠”的目標(biāo)，必須盡快實現(xiàn)裝備現(xiàn)代化。運輸安全的高起點、高標(biāo)準(zhǔn)必須通過高質(zhì)量的設(shè)備來實現(xiàn)。運輸指揮調(diào)度系統(tǒng)新一代調(diào)度集中系統(tǒng)以DMIS為平臺，以調(diào)度集中為核心，以行車指揮自動化為目標(biāo)，實現(xiàn)鐵路運輸指揮現(xiàn)代化。它充分運用DMIS技術(shù)、無線大三角通信、調(diào)度命令無線傳輸、無線調(diào)車監(jiān)控、信號微機監(jiān)測等技術(shù)，實現(xiàn)計算機指揮。同時，對運輸設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)信息實行全天候、全方位的監(jiān)控，對自然環(huán)境信息進行集中監(jiān)控。列車安全監(jiān)測系統(tǒng)運用該系統(tǒng)，可以對影響列車運行安全的參數(shù)進行快速采集并顯示或報警。在各種不同的線路條件下均能隨機的測量線路每一點處的列車安全參數(shù)，并及時快速獲得評估數(shù)據(jù)，從而指

22、導(dǎo)線路施工和維修。道口安全系統(tǒng)對大秦線實行全封閉、全立交。制定法規(guī)，規(guī)定人、畜、其他車輛進入大秦線屬為違法行為。通信裝置 現(xiàn)在使用的通信裝備采用的是模擬制式移動通信系統(tǒng)，技術(shù)落后，設(shè)備陳舊，功能簡單。如果采用數(shù)字式移動通信系統(tǒng)，即可提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護維修通信等語音通信功能。其他裝備如列車自動停車裝置、司機室微機診斷系統(tǒng)、軸溫檢測裝置、侵限保護裝置等，另外，線路施工人員配備無線列車接近報警裝置可以確保人身安全。4.3加強人員培訓(xùn)，完善教育體系鐵路運輸安全系數(shù)的高低取決于職工的素質(zhì)，而職工素質(zhì)的提高必須通過長期不斷的教育來獲得的。確立教育的權(quán)威性，以激發(fā)職工學(xué)習(xí)的自覺性。制定相應(yīng)的教育法規(guī)，全體職工無論職務(wù)高低、學(xué)歷高低都必須參加業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，業(yè)務(wù)考核成績與職務(wù)晉升相結(jié)合14。建設(shè)教育培訓(xùn)基地，配備的設(shè)備要與現(xiàn)場作業(yè)緊密結(jié)合，注重實際操作的標(biāo)準(zhǔn)化，強調(diào)實用性，以提高培訓(xùn)效果。通過教育，增強職工對企業(yè)的信任感、榮譽感和責(zé)任感。從著裝的標(biāo)準(zhǔn)到日常工作中一舉一動的規(guī)范，從文明的禮貌言行到作業(yè)過程中的一絲不茍，突出職工利益與企業(yè)利益的息息相關(guān)。培訓(xùn)教育的權(quán)威性、針對性、高效率和規(guī)范化，能夠增強和促進職工的責(zé)任感和遵章守紀(jì)的自覺性，極大地提高安全生產(chǎn)的可靠性。安全關(guān)鍵在管理，管理關(guān)鍵在干部，干