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凍雨下的高鐵之“困”:綠皮車出山能否解決難題?

張珺潔 關(guān)留博 發(fā)布時間:2024-02-08 09:52:00來源: 成都商報

  部分列車為啥延誤、“老祖宗”綠皮車出山能否解決難題……

  5問凍雨下的高鐵之“困”

  冰雪交織春運,極端天氣讓旅客出行遇阻,也讓部分地區(qū)承受著巨大的客運壓力。

  受低溫雨雪冰凍天氣影響,部分高鐵線路的列車近日出現(xiàn)不同程度晚點。在2月7日中國氣象局召開的新聞發(fā)布會上,國家氣象中心副主任張恒德表示,這一輪雨雪冰凍天氣過程即將結(jié)束,但對交通、能源行業(yè)還有一些影響,總體趨勢是趨于減弱,但仍需關(guān)注部分時段、部分地區(qū)的天氣風(fēng)險。同時預(yù)計7日-9日,湖南、湖北等地境內(nèi)長沙-武漢段、長沙-張家界段等高速鐵路沿線將有中雪,可能導(dǎo)致列車晚點和車站旅客滯留。

  對此,北京交通大學(xué)先進軌道交通自主運行全國重點實驗室蔡國強教授向記者分析指出:“與過去寒冬里的低溫、暴雪、大風(fēng)等氣候不同,今年多地高鐵運營真正面臨的難題,是來自凍雨的奇襲?!?/p>

  工作人員在線路上進行掃雪除冰作業(yè)   圖據(jù)武漢鐵路局

  問題 1

  列車遇困的“真兇”到底是什么?

  “凍雨致接觸網(wǎng)結(jié)冰,列車獲電受流遇阻”

  何為凍雨?據(jù)中國氣象局的解釋,凍雨指由過冷水滴組成,與溫度低于0℃的物體碰撞立即凍結(jié)的降水。低于0℃的雨滴在溫度低于0℃的空氣中保持過冷狀態(tài),當(dāng)落到溫度為0℃以下的物體上時,立刻凍結(jié)為冰層,稱為雨凇。中國氣象局指出,從定義上看,凍雨是特殊類型的降雨和天氣現(xiàn)象,而雨凇是凍雨的結(jié)果,是一種災(zāi)害或景觀。

  凍雨致列車停擺事件并非首次出現(xiàn)。記者查閱資料發(fā)現(xiàn),我國此前曾有多起凍雨導(dǎo)致的鐵路停運事件。如2008年1月,江西南昌曾因凍雨,市區(qū)3小時停電,火車因鐵軌凍冰無法駛出……

  但為何暴雪、低溫、大風(fēng)天里,高鐵、動車尚可開行,凍雨卻能讓其出現(xiàn)延誤甚至是停運?蔡國強解釋稱,這是由于凍雨落入列車上方的電網(wǎng)后快速形成雨凇,導(dǎo)致高鐵、動車無法順利獲得電能輸入,所以運行受阻。

  “簡單來說,就是高鐵、動車的運行依靠電能保障,而列車要取電受流,就需通過列車上方的受電弓裝置與列車上端的接觸網(wǎng)摩擦,從而取得高壓電流獲得動力。但凍雨會讓接觸網(wǎng)結(jié)冰,受電弓無法與接觸網(wǎng)接觸,所以列車就失去了電能供應(yīng)?!辈虈鴱娊忉尩?,“若接觸網(wǎng)上覆蓋的冰層薄弱,列車受電弓和接觸網(wǎng)摩擦生熱還可將冰融化,但如果凍雨持續(xù)或冰層過厚,摩擦生熱就難起作用,列車電流就會中斷,這也是導(dǎo)致兩湖地區(qū)出現(xiàn)大面積列車延誤或停運的主要原因。”

  問題 2

  動車能否直接撞冰開路前行?

  “若強行開行,風(fēng)險隱患更大”

  對于凍雨給高鐵、動車運行帶來的威脅,生活在東北的張釗有著更為直觀的感受。作為哈爾濱動車段檢修車間副主任的他,去年冬季曾和同事們一起對抗凍雨帶來的鐵路難題。

  “大家春節(jié)想回家的心情非常能讓人理解,但我們運送旅客的最大前提一定是確保安全?!睆堘摫硎?,如一些網(wǎng)友所說的“強行開動列車,通過撞擊或者摩擦生熱的方式讓接觸網(wǎng)、鐵軌上的冰破碎”,那將為乘客帶來更大的風(fēng)險隱患。

  在張釗看來,凍雨給列車出行帶來的考驗,不止列車失去電能供應(yīng)這一項。他向記者介紹,動車組上方有一組高壓設(shè)備,當(dāng)凍雨出現(xiàn)時接觸網(wǎng)就會被冰層覆蓋,若此時強行讓列車開行,就會導(dǎo)致接觸網(wǎng)在冰層阻隔下與受電弓發(fā)生“虛接”,從而讓兩者因摩擦產(chǎn)生電火花。

  一旦形成電火花,除了對動車本身造成損害外,若電火花輻射到動車上方的高壓設(shè)備,可能引發(fā)其他安全隱患。此外,因凍雨形成的雨凇會在接觸網(wǎng)上形成冰錐,若列車強行通過,可能致使冰錐掉落在列車車頂設(shè)備上,脫落冰凌擊打動車組車頂高壓設(shè)備,衍生次生故障,同時引起其他高壓設(shè)備出現(xiàn)故障。

  而凍雨對列車運行的威脅,不止體現(xiàn)在“天花板”上。張釗稱,在凍雨天里開行列車,地面上的鐵軌和列車車輪也同樣存在安全隱患。

  武漢大學(xué)從事雷電防護研究工作的蔡力教授也告訴記者,除去凍雨帶來的導(dǎo)電問題,列車下的鐵軌結(jié)冰同樣會引起列車更換岔道不便,同時也會導(dǎo)致高鐵制動距離變長,“鐵路方要考慮旅客的安全問題,這些因素都會影響正常行駛?!?/p>

  “就好比冰雪天里開車,輪胎可能陷入冰雪中無法動彈一樣,列車在結(jié)冰的鐵軌上也可能出現(xiàn)制動問題?!睆堘摻忉?,一方面由于冰雪原因,列車車輪上的輪盤制動閘片可能與車輪發(fā)生粘連,從而影響動車組制動力;另一方面,高速運行的列車也會將鐵軌周邊的雪花、冰渣等吸入列車轉(zhuǎn)向架內(nèi)部,這也同樣可能會影響動車組制動力。

  蔡國強同樣指出,由于列車無法直接掉頭或轉(zhuǎn)向,必須借助道岔轉(zhuǎn)換變更行駛方向。運行過程中,要求列車車輪和道岔轉(zhuǎn)換貼緊,中間不能有異物。因此如果道岔中有碎冰或積雪,就無法實現(xiàn)列車轉(zhuǎn)向變道,甚至有脫軌危險。

  問題 3

  南方列車為何不設(shè)計成“抗凍戰(zhàn)士”?

  “各地側(cè)重不同,并非一張圖紙走天下”

  2023年春運期間,我國東北地區(qū)先后經(jīng)歷多次寒潮天氣,最低氣溫降至-50℃左右。彼時的“復(fù)興號高寒智能動車組”卻能馳騁鐵道正常運營,承擔(dān)起高寒環(huán)境里運送旅客回家的重擔(dān)。

  但本次兩湖地區(qū)的高鐵卻因極端的寒潮天氣“停擺”。也有網(wǎng)友提出疑問,為何列車不能都設(shè)計為“高寒智能”?

  蔡力稱:“列車設(shè)計具有普遍性,也具有特殊性,各個鐵路局會通過不同地區(qū)的自然環(huán)境特性,來強化或者增減一些功能,確保當(dāng)?shù)亓熊嚦鲂械陌踩c便捷?!?/p>

  通常而言,北方冬季氣溫低于南方,因此在列車初始設(shè)計與運行方面,會考慮使用專門的抗凍保暖材料;再比如2022年投入使用的新疆和田至若羌鐵路,成為世界首條環(huán)沙漠鐵路線。在原始設(shè)計上,該鐵路線在對抗風(fēng)沙、流動性沙漠問題上就天然具有優(yōu)勢。

  張釗也表示,列車設(shè)計并不是一張圖紙全國用,而是不斷結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H來改善推進。張釗分析指出,由于南方氣溫普遍高于北方,因此在抗寒、抗凍要求上會一定程度降低,而此次寒潮過程于兩湖地區(qū)而言實屬罕見,因此難以確保每趟列車都能在極端天氣里運行。

  “一方面是考慮鐵路的設(shè)計和本來的耗費,另一方面耗損、保養(yǎng)、維修等費用也是一大筆開支?!睆堘撝赋?,如果每個城市的所有列車都設(shè)計成冬天抗寒抗凍,或像開行新疆地區(qū)的鐵路一樣扛住風(fēng)沙,一方面是并沒有這樣的必要性,另一方面經(jīng)濟成本將會大大增加。

  但即便是在冰雪城市哈爾濱,在列車應(yīng)對凍雨時也同樣存在困難。張釗告訴記者,“由于凍雨造成雨凇災(zāi)害過快,即便不斷有工人進行除冰作業(yè),最后也是后面的線路冰剛除掉,前面的冰又結(jié)起來了?!?/p>

  在蔡國強看來,設(shè)計列車的確需要考慮諸多因素,如行駛速度、安全性、舒適性,并結(jié)合行駛區(qū)域的地理位置、天氣因素和投入成本等?!皬囊酝慕?jīng)驗看,在非高寒地區(qū)投放適用高寒地區(qū)的列車確實沒有太大必要?!辈贿^他也指出,本次湖北暴雪、凍雨造成的鐵路運行受阻情況,也提醒我們應(yīng)該進一步改造和優(yōu)化列車設(shè)計,比如改造列車結(jié)構(gòu)、增加除冰功能,以應(yīng)對雨雪極端天氣。

  問題 4

  北方鐵路如何化解凍雨危機?

  “哈爾濱的經(jīng)驗是三步走”

  應(yīng)對暴雪凍雨天氣,鐵路接觸網(wǎng)覆冰如何應(yīng)對?蔡國強告訴記者,國內(nèi)目前采取的主要方式仍是通過人工敲擊,或無人機懸掛除冰棒進行敲擊。如果雨雪天氣寒冷濕度大,往往在冰層被敲落后,接觸網(wǎng)又會很快再次結(jié)冰。

  作為北方城市的鐵路工作者,張釗在應(yīng)對凍雨危機上已經(jīng)積累起了經(jīng)驗。以去年哈爾濱鐵路局解決凍雨問題為例,他介紹起了當(dāng)?shù)氐摹皟鲇陸?yīng)對過程”——

  第一步,借助過去的機車車頭,也即網(wǎng)友所說的“綠皮火車車頭”進行開路。張釗解釋,由于機車使用柴油機自發(fā)電,無需借助外部受電引流,因此在首趟高鐵動車組出發(fā)前,就通過機車開道,使用機車車頂?shù)奶蓟褰佑|到接觸網(wǎng),起到第一次刮冰作用。

  第二步,當(dāng)機車開道完成后,哈爾濱鐵路局還會加開安裝“銅基碳滑板”的熱滑動車組,利用車頂上方的雙側(cè)銅條來回刮除接觸網(wǎng)殘余的碎冰,這樣一來,連續(xù)兩次刮冰后,載客的動車組才會順利開車。

  第三步,在夜間列車非運行期間,哈爾濱鐵路局也會組織大量人力到現(xiàn)場進行人工掃雪除冰作業(yè)。張釗表示:“由于哈爾濱也經(jīng)常出現(xiàn)雨凇危害,因此在摸索中形成了上述梯隊制的除冰作業(yè)模式,確保在極端天氣里旅客安全出行?!?/p>

  問題 5

  綠皮火車“強過”高鐵動車?

  “二者無法同日而語”

  在凍雨威脅下,使用電能前行的高鐵和動車按下了暫停鍵。但被網(wǎng)友戲稱為“老祖宗”的綠皮火車卻登上了舞臺。

  綠皮火車為何能在極端天氣里“風(fēng)馳電掣”?蔡國強解釋稱,綠皮火車也稱為普速列車,靠第一節(jié)機車帶動后面車廂前行。通常而言,普速列車分為兩種機車,一是電力機車,二是內(nèi)燃機車。暴雪天氣下,電力機車牽引的普速列車仍會受到影響,但內(nèi)燃機車由于使用柴油不需借助外部供電,所以依然能夠在冰天雪地里降速行駛。

  “讓機車車頭拉著動車或者高鐵前行,是我們鐵路部門的一項應(yīng)急措施,目的就是助力動車組駛離應(yīng)急區(qū)域,在沒有冰雪的區(qū)間讓動車安全運行?!睂τ谝恍┚W(wǎng)友提出的“與其讓列車停運,不如讓機車車頭一直拉著走”,張釗并不支持,他稱,從理論上這是可以實現(xiàn)的,但這樣出行的速度會大受影響,因此鐵路部門通常的做法是借助機車車頭將動車組帶到安全區(qū)域,讓動車正常行駛,或通過換乘等方式盡可能地彌補列車晚點帶來的時間上的損失。

  而對于綠皮車“強過”動車高鐵的聲音,張釗并不認同:“因為綠皮車依靠柴油獲取動能,所以對風(fēng)雪天氣適應(yīng)性更強。但從出行速度、乘坐舒適度來看,綠皮車遠比不了現(xiàn)在高鐵動車組?!睆堘摳嬖V記者,目前最快的綠皮車運行的最高速度為120公里/小時,而眼下動車的運行速度甚至能達到每小時350公里上下,二者無法同日而語。

  成都商報-紅星新聞記者 楊雨奇 羅夢婕 胡伊文 實習(xí)生 張珺潔 關(guān)留博

(責(zé)編: 王東)

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