安全是铁路运输永恒的主题，是铁路的生命线。高速铁路及客运专线作为铁路运输的一种新形式，安全问题尤其重要。世界各国已建成和正在建成的高速铁路.均将综合安全保障体系的研究放在首位。我国地域辽阔，地形复杂，气候变化大，致使铁路灾害分布广泛、类型众多、发生频繁，且各类的设备故障时有发生。往往在一种诱发因素作用下形成群发性或链发性的事故，由此平均每年造成既有铁路运输中断100余次，累计1000∽2000h，最高峰曾达到年断道211次。已发生病害路段占全路总运营里程的20%以上，尚有许多线路病害处于潜伏状态，每年发生的设备故障不计其数，严重威胁铁路的行车安全。鉴于此，高速铁路有必要针对各种可能发生的危及行车安全的铁路病害，认真分析其成因及预防措施，并建立相应的监测及科学有效的顶警机制，采取各种预防和应急措施。使事故的破坏降低到最小程度或避免灾害的发生，以确保高速铁路和客运专线列车的安全运行。

1 国内外铁路工务安全研究现状

1.1 国外研究现状

铁路旅客列车运行的安全性，是全世界铁路部门均予以特别重视的问题。以日本、法国、德国为代表的高速铁路，一直把确保旅客生命财产和行车安全放在首位，把安全技术作为高速铁路的先导型核心技术加以系统研究。针对其所处的自然环境、地理条件以及运营条件的不同，分别采取了各自不同的安全保障措施，并通过实际运用对安全对策予以不断完善和提高。

日本铁路防灾报警系统始于新干线建设的初期。经过30余年的不断研制和开发，已经由简单的观测、报警、防护逐步发展成为综合的防灾报警管理系统。一旦发生灾害，自动报警器发出警报，阻止列车运行，确保行车安全。日本铁路还同时制定了灾害情况下相应的行车安全规则，以及降低灾害对行车影响的措施。并制定有严格的轨道管理办法，用于确保设备安全。

法国高速铁路创造了当前世界上轮轨交通的最高试验速度572 km/h。运营速度达到300---320 km/h，在TVM-430系统中，增加了设备监测和报警子系统.其主要内容为接触网电压监测、热轴监测、降雨监测、降雪监测、大风监测、桥隧落物监测，为列车速度自动控制提供参数。并有严格的轨道管理规定和系统的安全管理体系。

德国高速铁路不同于日、法两国，属客、货混运型，且隧道约占线路长度的1/3。因此，隧道内的行车安全成为其安全保障的重点，除了采用安全监测系统外，还制定了严格有效的防范措施以及运营措施。

1.2 国内研究现状

我国既有线铁路经过多年的实践已经形成了比较完善的安全管理体系，并制定了《铁路工务安全管理规则》。从行车安全、人身安全、设备安全方面作出了详细规定。对指导工务安全工作具有重要的意义。但在我国，人们的防灾减灾意识仍需不断加强，加之铁路安全监控属边缘学科，对于铁路安全防灾的研究仍停留在局部性和理论性研究阶段，尚未形成全局和动态性的良性局面，铁路已有的安全监测体系已经不适应高速铁路日益提速的要求。

2 高速铁路工务安全保障方面的特点

高速铁路工务安全保障体系与既有铁路相比，有以下特点:

1、高速铁路速度高，行车密度大，传统的维修模式已远远不能满足要求，必须严格做到行车不施工，施工不行车。设置合理充足的施工维修天窗。以消除事故隐患、保障人身安全。

2、高速铁路速度快，行车密度大，对控制设备的依赖比以往大大增加，对铁路线路基础设施要求更加严格，所以，必须采用完备的列车运行控制系统，同时还应具备设备监测设施，以消除设备隐患。

3、高速列车在运行中，轨道上如有其他障碍物，容易使列车脱轨，即使采取紧急刹车也需要相当的距离，所以还需要及早探测障碍物的存在，采取相应的消除措施。

4、由于速度快，列车运行中对线路产生的冲击力，在隧道中受到的“活塞效应”力及运行中所受空气阻力都大幅提高，列车设备自身状态影响列车安全运行，因此，需要一套完整的列车状态监测和诊断系统，能及早根据列车设备的当前状态作出判断。

5、高速铁路延线的桥梁、隧道、车站、站场、重要立交道口等所处状态，都影响列车安全运行，应密切监测各部分状态。

6、由于台风、地震、滑坡等自然灾害给铁路安全带来的危险，不容忽视，所以相应的气候和自然灾害监测设备必不可少。

由于高速铁路工务安全保障方面具有上述新特点，而传统的工务安全保障系统已远远不能满足要求，因此，必须探讨适应高速铁路的安全管理办法,建立适合高速铁路的工务安全保障系统。

3 行车安全预防

《铁路工务安全规则》中对行车安全方面从施工作业施工组织与施工管理，施工防护，特殊线路故障的预防与处理 ，养路机械作业，专用车辆的使用，材料装卸与堆放等六方面作出了详细规定有些规定已不能适应高速铁路行车安全的需要，应进行研究和修改。

1、有高速铁路行车密度大、速度高的特点，决定了高速铁路的施工和作业必须在天窗内完成。既有线的90分钟天窗已远远不能满足线路维修的需要，根据国外的经验，应分别设置检测和维修天窗，检测天窗设置90分钟为宜，维修天窗影不低于180分钟。并作为一项必需的制度列入行车组织。

2、既有线根据线路条件设置了5公里、15公里、25公里、45公里、60公里、80公里、120公里的限速。高速铁路的线路条件远远优于既有线铁路。按照既有线的限速设置将大大影响行车时间，所以高速铁路的限速应最低保持在80公里以上。根据线路条件和我国铁路的习惯分别设置为80、120、160、200公里等四个等级。

3、施工防护办法应加强和改进，既有线的施工防护一般占用5人，施工现场一人，两端各一人，距离施工现场（v≤120km/h为800m；120km/h＜v≤140km/h为1100m；140km/h＜v≤160km/h为1400m；160km/h＜v≤200km/h为2000m)处各一人。严重占用人力资源。应参照外国的施工防护经验，把施工防护列入列车自动控制系统。将计算机语音识别技术应用于维修作业安全防护设备中，维修人员只需使用维修作业区附近的电话与维修作业安全防护设备进行语音联系，维修作业安全防护设备就能够自动完成维修作业区的安全防护操作，保证维修人员的作业安全。维修作业可以在预订时间内进行，列车控制系统能够列表显示相关维修作业信息，如安全防护区域、作业开始/结束时间、维修作业人员等。即简化又强化了施工防护。

4、跨区间无缝线路最致命的事故是胀轨跑道和钢轨折断，发生该事故的原因主要是钢轨内部的温度力，而钢轨最小抗弯强度与钢轨横向刚度、道床横向阻力、轨排弯曲刚度有关。而根据预防为主的原则，在无缝线路管理时应做到:正确设定钢轨锁定轨温并严格检测;严格按章作业，确保道床横向阻力;控制钢轨的异常伸缩爬行;异常高温时，增加添乘检查，观察线路方向，必要时采取慢行措施。确保不发生。万一真正发生胀轨跑道和钢轨折断时，严格按规定程序进行处理。

5、大型养路机械上道作业应严格遵守行车组织规定和安全注意事项，在天窗内按规定程序进行作业。但轨检车、钢轨探伤车、综合检测车由于其周期性、全面性及运行时间长等特点应在运行图中显现出来作为图定列车来管理，更有利于高速铁路的安全。

6、高速铁路的有碴轨道线路作业可借鉴既有线的作业安全规定，但无碴轨道特别是轨枕板轨道的作业《铁路工务安全规则》并没有作出规定，因此应研究无碴轨道整正作业的有关安全规定，特别是CA砂浆垫层修理作业的有关安全规定。

4 人身安全预防

关于人身安全的有关规定，在《铁路工务安全规则》中从基本要求、避车、线桥作业、搬运与装卸作业、机具使用五方面进行了详细规定，除因高速铁路速度快避车需重新规定，其他规定应严格遵守。

1、既有线避车规定120公里/小时时为钢轨头部外侧2米以外，160公里/小时为2.5米，200公里/小时时线路两侧不允许有人。而法国高速铁路的安全距离标准（如下表）远远低于我国标准，因此建议我国高速铁路的安全距离标准定为2级：时速200公里及以下为2.5米，250公里以上为3米。

 

2、我国高速铁路的线间距为5米，以时速250公里为例危险区为下图所示：

 

当右线行车，左线有维修作业时，左线上维修机械侵出范围为轨外0.9m，侵入危险区。因此，当一线维修一线行车时，列车要降速运行，结合心理因素考虑，将列车运行速度降至160km/h。

3、如维修天窗在夜间，而双向均无行车要求时，为寻求心理上的安全，双向均应封锁。

4、白天高速线的天窗主要是沿线人工巡视以及道岔和电器设备保养，在加强预警安全措施的情况下，邻线列车运行可不限速。

5 设备安全预防

《铁路工务安全规则》和《铁路安全保护条例》都对铁路设备的保护作了明确规定。 但当轨道上有障碍物出现时，列车必须停车。挡道障碍物是前面的列车，后面的列车会通过ATC自动停车，但障碍物不是火车时，就不能被ATC显示。既有线按惯例司机经常地看前面的地面，一旦发现障碍物，就用紧急刹车停车，而且地面巡道工用发信号的方式向司机报告障碍。这些方法对高速铁路列车是不够的。因为它们的速度很高，刹车距离长。因此，有必要开发一套系统来查明障碍和使火车立即停车。

在传统线路中，轨道障碍多数都发生在铁路与公路交义处，下列预防措施已经或正在一些高速或准高速设计中或提速改造的线路中运用。

1、立交，所有铁路与公路交叉处设计全立交;并在高速铁路和客运专线建设时，应尽量避免公路上跨铁路。

2、设限高防撞架，当公路在轨道下面穿过时，可避免汽车货物损坏大梁;当公路在轨道上穿过时，设置防护网，可避免汽车翻下来。

3、根据《铁路安全保护条例》设置安全保护区，将整条线路围以栅栏，根据既有线的经验设置巡线人员，对栅栏进行不间断的巡护，防行人牲畜入内，并禁止非法侵占轨道。

6 自然灾害预防

铁路建设初期的线路走向选择设计是防减铁路自然灾害的根本。在进行线路选线时，必须收集沿线的气象历史资料，进行实地勘察，了解沿线的气候变化状况，尽量避开水害、雪害、风害、雾等较严重的多发地段，线路走向尽量选择与当地主导风向平行或小交角，若遇到自然灾害时，必须及时采用快速的特殊的方法进行处理。自然灾害主要包括风、雨、雪、地震、塌方、滑坡等，由于我国幅员辽阔，不同地区要考虑的侧重点也不同。

6.1 对付暴雨和水害的措施

在铁路自然灾害中，水害是最具破坏性的，由于下雨和洪水引发的铁路事故在我国时有发生，洪水主要发生在夏季，不同的地区均有可能发生，而且造成的危害也较大。暴雨对铁路的破坏主要表现为：

1、暴雨引发山洪和河水泛滥，直接冲毁路轨、桥梁通讯电力设施、涵洞和防护工程，淹没路轨，其影响范围和程度取决于暴雨的范围、强度和持续时间。例如:1991年汛期，共有65条干线、支线发生水害，断道356次，中断行车 13 000多小时，造成经济损失12. 76亿元，是我国历史上罕见的铁路灾害年;

2、暴雨引起泥石流、滑坡、塌方等灾害，冲毁路基、桥梁、涵洞、通讯、电力设施，掩埋路轨，造成铁路运行中断，列车颠覆等重大事故。例如:1981年7月，成昆铁路发生了我国铁路史上最严重的泥石流灾害。因此，必须采取预防措施，减少自然灾害引起铁路事故的发生。

在铁路设计时，将水面上的桥，设计在历史最大水位基础的适当高度，作为抵抗大雨和洪水的方法。在堤状路基地段，一定高度范围内要用混凝土墙进行保护。桥下的水面警戒线要根据上游雨量的情况来确定。根据这些信息进行必要的轨道巡逻和列车限制运行，如控制运行速度或暂停运行等。既有铁路根据多年的实践，已有比较成熟的管理体系，可以借鉴。

6.2对付雪灾的办法

由于积雪、雪崩、降雪等雪害而引起的铁路事故的地段，主要集中在我国东北、华北、西北等地区。2005年的一场大雪造成郑州局管内铁路运输瘫痪，损失惨重，影响极大。对于经常下雪的地区，尤其要注意下雪、积雪及冰土等灾害的影响，需要采取一定措施。

1、清除轨道上的积雪以及使防害开关动作的雪融化;

2、列车底板上的设备也要严密地封闭和更好地绝缘;

3、要将融雪装置装在岔区特别是尖轨部位，用来化雪以及防止堆积影响道岔的搬动。在下雪的季节，根据巡逻人员和司机的雪量报告启用融雪装置。

⑷车速也要根据雪量和粘附在车身上的雪进行调整。

6.3 关于风害的对策

在我国由于风而引起的列车事故不多，近几年来时常有因大风而影响行车安全，2006年南疆铁路因强风造成了旅客列车颠覆事故。像东南及沿海地区自然灾害那样常有台风或季风发生的地区，要研究风与列车运行及事故预防的措施。台风一般在夏末秋初，而季风则在冬末春初大气压降低的时候。多数情况下，台风速度在20 m/s到40 m/ s，极少情况下可达50 m/s。季风速度从15 m/s到20 m/s不等。预防风害有如下对策：

1、要研究列车不会被风吹翻的风速的允许安全极限值。而且列车行驶速度标准也建立在此原理上。

2、要建立风速与列车速度之间的关系式，规定当风速到达一定值时，列车只能以多大的速度行使。当风速超过允许安全极限时，列车就要停止运行。

3、在强风或狂风可能产生的地方建立风速表，如在河床或山头等地段。风速信息被传递给最近的车站而被自动地记录下来。

4、当风速超过一定值时，分别发出谨慎、警告和危险的信号，并在车站和地方控制中心响警报。控制中心工作者接到这些信号后，就指示ACT发信号到有关的区域，并通过无线电报告机车司机。

6.4 预防地震灾害

在我国，因地震引起的铁路事故不常见，但在地震带，系统的防震是不可缺少的。在地震发生时，列车必须停止运行并在确认安全时方准恢复。工程上常采取如下的防震措施:

1、在约20 km的相邻两车站内装有两种地震仪，一种是用于中等强度，另一种是用于剧烈地震;

2、当任一种地震仪有反应，与其连接的车站电路开关就会中断列车运行的电源;

3、切断电源，紧急刹车使其自动停止运行;

4、两个地震仪任何反应都要自动地向控制中心发出指令，使其作出相应反应;

5、仅仅是中等强度的地震仪反应时，控制中心的发送器通过遥控装置接通分供电站电路开关。

6.5 预防塌方和滑坡

由于塌方或滑坡而引起的铁路事故在我国时有发生，主要发生地点集中在山区，尤其是我国的西南山区等地方。有必要建立一套塌方和滑坡事故预防系统，可以采取的措施如下:

1、在设计时，要尽量让线路避开塌方和滑坡地段。

2、对塌方地段建立一些防护措施，如挡土墙等。

3、对滑坡及重大塌方地段建立自动观测记录系统，并将观测的记录结果及时传送到车站的调度室内，以便调度员做出决定。

7 人员因素与安全

在高速铁路和客运专线生产和运营中，安全管理的各项规章制度和措施，最终都要落实到管理人员身上。根据安全相关理论，人的差错率在1‰∽10‰左右，有关统计数据也表明，在1989至1998年问，我国铁路由于人为因素造成的行车重大、大事故占事故总数的42.2%。因此，“人”是安全保障体系的核心，管理人员和生产人员对待安全工作的态度和具体行为，将直接影响到高速铁路和客运专线的安全状况。

由于人的行为贯穿于整个铁路运输组织、作业、运行的过程当中，作业人员(维修人员、检查人员、巡查人员等)的作业行为决定了运输安全的可靠性大小。

对人、机、环境及管理制度进行强制性的规范化管理。通过对日常数据的整理统计，可以仿真培训环境，对人员的教育与培训、安全法令法规的管理(包括条例的制定、修改和执行监督等)、安全作业标准管理及设施设备安全技术标准管理等进行严格的培训和管理，以保证系统日常良好的秩序和环境。

8 地面安全监测

适逢我国高速铁路客运专线筹建和建设之际，在认真研究国外高速铁路的安全防灾监控系统的基础上，借鉴既有铁路安全管理和防灾成果，建立我国高速铁路和客运专线工务安全防灾监控系统，实现对危及行车安全的各类铁路灾害监测数据的集中管理和综合利用，以及跨地区、跨行业、跨应用系统间的广泛共享，以期对我国客运专线铁路的防灾起到积极作用。

8.1 轨温监测

轨温的升高使无缝线路钢轨的纵向应力加大，超过一定标准时会导致胀轨跑道事故，对行车安全有极大的危害。一般情况下，每隔70 km设置一处轨温监测装置。在桥梁较多地段或曲线较多地段，可根据实际情况适当增设。

8.2 路基灾害监测

主要监测路基病害的发生、发展和发出预警信息，这部分属于“渐进”灾害。路基灾害监测系统由测斜仪、沉降仪等传感器，数据记录与显示和信息传输三部分组成。

8.3 雨量及洪水监测

洪水灾害不像地震、风灾那样具有突发性，而是按积少成多、循序渐进的规律因汛期雨水多而形成灾害的。客运专线铁路受雨及洪水破坏主要表现在路堤、桥梁以及路堑自然边坡破坏三大方面。雨量及洪水监测系统由数据采集设备、监测终端设备以及监测主机设备构成。数据采集设备主要包括雨量计、水位仪、防撞监视仪、冲刷测量仪、洪水测量仪等。

8.4 强风监测

在易发生强风或突发性大风地区的车站、高架线和桥梁上，设置风向、风速计，其信号送至分析记录装置，记录显示装置设置在综合调度中心，根据警报显示，中央装置做出相应的限制列车运行速度的规定。

8.5 地震监测

地震监测系统一般由两大部分组成;拾震(及数据处理)设备和中心监视设备。拾震设备包括地震仪及P波检测仪。地震仪作为列车地震防护装置使用时，有加速度报警仪和显示用地震仪两种。客运专线铁路沿线地震仪应设置在地震烈度大于等于Ⅶ度的线路区段。

8.6 隧道监测

客运专线为了提高行车速度，大量地使用了桥梁和隧道，所以必须设置桥梁、隧道监测系统。系统所收集的可能或直接影响行车安全的信息(如火灾、非法侵限等)，应直接或通过车站综合信息系统传送至综合调度中心安全调度台汇总处理。

8.7 异物侵入监测

依据线路建筑标准，对于一些易发生土、石崩溃和塌方，落物难以预测及整治投资大、施工困难的地段，根据预测的塌方范围及落物轨迹，设置崩塌、落物防护监测网是必要的。在公路立交桥横跨客运专线铁路处，为防止汽车意外坠落，也应设置报警检测网。监测网一般为框架式或栅栏式，并可考虑多层设置。

8.8 其他自然灾害监测

客运专线同普速铁路一样，还应针对不同地理环境条件、不同的运营机制，设置相应的防火灾、防雷击、防冰雪等设施。

“安全第一，预防为主”是以法律形式确定的铁路运输生产的基本原则和必然要求。随着列车速度越来越快，由此带来的安全问题更应引起人们的重视。在低速时许多可以忽略的现象，在高速时却变得非常重要。工务安全是一个庞大复杂的系统工程，须建立包括人员、设备、环境和管理四大要素而建立的完善的安全保障体系。高速铁路运输安全的水平，除了表现为铁路职工安全文化素质有较大提高外，还将取决于综合性的安全保障体系的功能，安全环境及社会文明有较大改善。现代科学管理、科技进步和创新使我国铁路高速安全技术迈上新台阶等。