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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(shí)間:2024-02-08 09:52:00來源: 成都商報(bào)

  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(yùn),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(yùn)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(diǎn)。在2月7日中國(guó)氣象局召開的新聞發(fā)布會(huì)上,國(guó)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(duì)交通、能源行業(yè)還有一些影響,總體趨勢(shì)是趨于減弱,但仍需關(guān)注部分時(shí)段、部分地區(qū)的天氣風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)預(yù)計(jì)7日-9日,湖南、湖北等地境內(nèi)長(zhǎng)沙-武漢段、長(zhǎng)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(diǎn)和車站旅客滯留。

  對(duì)此,北京交通大學(xué)先進(jìn)軌道交通自主運(yùn)行全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔡國(guó)強(qiáng)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(yùn)營(yíng)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(jìn)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(guó)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(shí),立刻凍結(jié)為冰層,稱為雨凇。中國(guó)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(guó)此前曾有多起凍雨導(dǎo)致的鐵路停運(yùn)事件。如2008年1月,江西南昌曾因凍雨,市區(qū)3小時(shí)停電,火車因鐵軌凍冰無(wú)法駛出……

  但為何暴雪、低溫、大風(fēng)天里,高鐵、動(dòng)車尚可開行,凍雨卻能讓其出現(xiàn)延誤甚至是停運(yùn)?蔡國(guó)強(qiáng)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(dòng)車無(wú)法順利獲得電能輸入,所以運(yùn)行受阻。

  “簡(jiǎn)單來說,就是高鐵、動(dòng)車的運(yùn)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(dòng)力。但凍雨會(huì)讓接觸網(wǎng)結(jié)冰,受電弓無(wú)法與接觸網(wǎng)接觸,所以列車就失去了電能供應(yīng)?!辈虈?guó)強(qiáng)解釋道,“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(huì)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(yùn)的主要原因?!?/p>

  問題 2

  動(dòng)車能否直接撞冰開路前行?

  “若強(qiáng)行開行,風(fēng)險(xiǎn)隱患更大”

  對(duì)于凍雨給高鐵、動(dòng)車運(yùn)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(dòng)車段檢修車間副主任的他,去年冬季曾和同事們一起對(duì)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(yùn)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(qiáng)行開動(dòng)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(xiǎn)隱患。

  在張釗看來,凍雨給列車出行帶來的考驗(yàn),不止列車失去電能供應(yīng)這一項(xiàng)。他向記者介紹,動(dòng)車組上方有一組高壓設(shè)備,當(dāng)凍雨出現(xiàn)時(shí)接觸網(wǎng)就會(huì)被冰層覆蓋,若此時(shí)強(qiáng)行讓列車開行,就會(huì)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(duì)動(dòng)車本身造成損害外,若電火花輻射到動(dòng)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(huì)在接觸網(wǎng)上形成冰錐,若列車強(qiáng)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(dòng)車組車頂高壓設(shè)備,衍生次生故障,同時(shí)引起其他高壓設(shè)備出現(xiàn)故障。

  而凍雨對(duì)列車運(yùn)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(hù)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(huì)引起列車更換岔道不便,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致高鐵制動(dòng)距離變長(zhǎng),“鐵路方要考慮旅客的安全問題,這些因素都會(huì)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(wú)法動(dòng)彈一樣,列車在結(jié)冰的鐵軌上也可能出現(xiàn)制動(dòng)問題。”張釗解釋,一方面由于冰雪原因,列車車輪上的輪盤制動(dòng)閘片可能與車輪發(fā)生粘連,從而影響動(dòng)車組制動(dòng)力;另一方面,高速運(yùn)行的列車也會(huì)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(huì)影響動(dòng)車組制動(dòng)力。

  蔡國(guó)強(qiáng)同樣指出,由于列車無(wú)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(yùn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)列車轉(zhuǎn)向變道,甚至有脫軌危險(xiǎn)。

  問題 3

  南方列車為何不設(shè)計(jì)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(yùn)期間,我國(guó)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(shí)的“復(fù)興號(hào)高寒智能動(dòng)車組”卻能馳騁鐵道正常運(yùn)營(yíng),承擔(dān)起高寒環(huán)境里運(yùn)送旅客回家的重?fù)?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(jì)為“高寒智能”?

  蔡力稱:“列車設(shè)計(jì)具有普遍性,也具有特殊性,各個(gè)鐵路局會(huì)通過不同地區(qū)的自然環(huán)境特性,來強(qiáng)化或者增減一些功能,確保當(dāng)?shù)亓熊嚦鲂械陌踩c便捷。”

  通常而言,北方冬季氣溫低于南方,因此在列車初始設(shè)計(jì)與運(yùn)行方面,會(huì)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(jì)上,該鐵路線在對(duì)抗風(fēng)沙、流動(dòng)性沙漠問題上就天然具有優(yōu)勢(shì)。

  張釗也表示,列車設(shè)計(jì)并不是一張圖紙全國(guó)用,而是不斷結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際來改善推進(jìn)。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(huì)一定程度降低,而此次寒潮過程于兩湖地區(qū)而言實(shí)屬罕見,因此難以確保每趟列車都能在極端天氣里運(yùn)行。

  “一方面是考慮鐵路的設(shè)計(jì)和本來的耗費(fèi),另一方面耗損、保養(yǎng)、維修等費(fèi)用也是一大筆開支?!睆堘撝赋觯绻總€(gè)城市的所有列車都設(shè)計(jì)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(jì)成本將會(huì)大大增加。

  但即便是在冰雪城市哈爾濱,在列車應(yīng)對(duì)凍雨時(shí)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(jìn)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(guó)強(qiáng)看來,設(shè)計(jì)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(yàn)看,在非高寒地區(qū)投放適用高寒地區(qū)的列車確實(shí)沒有太大必要。”不過他也指出,本次湖北暴雪、凍雨造成的鐵路運(yùn)行受阻情況,也提醒我們應(yīng)該進(jìn)一步改造和優(yōu)化列車設(shè)計(jì),比如改造列車結(jié)構(gòu)、增加除冰功能,以應(yīng)對(duì)雨雪極端天氣。

  問題 4

  北方鐵路如何化解凍雨危機(jī)?

  “哈爾濱的經(jīng)驗(yàn)是三步走”

  應(yīng)對(duì)暴雪凍雨天氣,鐵路接觸網(wǎng)覆冰如何應(yīng)對(duì)?蔡國(guó)強(qiáng)告訴記者,國(guó)內(nèi)目前采取的主要方式仍是通過人工敲擊,或無(wú)人機(jī)懸掛除冰棒進(jìn)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(huì)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(duì)凍雨危機(jī)上已經(jīng)積累起了經(jīng)驗(yàn)。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(duì)過程”——

  第一步,借助過去的機(jī)車車頭,也即網(wǎng)友所說的“綠皮火車車頭”進(jìn)行開路。張釗解釋,由于機(jī)車使用柴油機(jī)自發(fā)電,無(wú)需借助外部受電引流,因此在首趟高鐵動(dòng)車組出發(fā)前,就通過機(jī)車開道,使用機(jī)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(jī)車開道完成后,哈爾濱鐵路局還會(huì)加開安裝“銅基碳滑板”的熱滑動(dòng)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(dòng)車組才會(huì)順利開車。

  第三步,在夜間列車非運(yùn)行期間,哈爾濱鐵路局也會(huì)組織大量人力到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(duì)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(qiáng)過”高鐵動(dòng)車?

  “二者無(wú)法同日而語(yǔ)”

  在凍雨威脅下,使用電能前行的高鐵和動(dòng)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(tái)。

  綠皮火車為何能在極端天氣里“風(fēng)馳電掣”?蔡國(guó)強(qiáng)解釋稱,綠皮火車也稱為普速列車,靠第一節(jié)機(jī)車帶動(dòng)后面車廂前行。通常而言,普速列車分為兩種機(jī)車,一是電力機(jī)車,二是內(nèi)燃機(jī)車。暴雪天氣下,電力機(jī)車牽引的普速列車仍會(huì)受到影響,但內(nèi)燃機(jī)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(jī)車車頭拉著動(dòng)車或者高鐵前行,是我們鐵路部門的一項(xiàng)應(yīng)急措施,目的就是助力動(dòng)車組駛離應(yīng)急區(qū)域,在沒有冰雪的區(qū)間讓動(dòng)車安全運(yùn)行?!睂?duì)于一些網(wǎng)友提出的“與其讓列車停運(yùn),不如讓機(jī)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(shí)現(xiàn)的,但這樣出行的速度會(huì)大受影響,因此鐵路部門通常的做法是借助機(jī)車車頭將動(dòng)車組帶到安全區(qū)域,讓動(dòng)車正常行駛,或通過換乘等方式盡可能地彌補(bǔ)列車晚點(diǎn)帶來的時(shí)間上的損失。

  而對(duì)于綠皮車“強(qiáng)過”動(dòng)車高鐵的聲音,張釗并不認(rèn)同:“因?yàn)榫G皮車依靠柴油獲取動(dòng)能,所以對(duì)風(fēng)雪天氣適應(yīng)性更強(qiáng)。但從出行速度、乘坐舒適度來看,綠皮車遠(yuǎn)比不了現(xiàn)在高鐵動(dòng)車組?!睆堘摳嬖V記者,目前最快的綠皮車運(yùn)行的最高速度為120公里/小時(shí),而眼下動(dòng)車的運(yùn)行速度甚至能達(dá)到每小時(shí)350公里上下,二者無(wú)法同日而語(yǔ)。

  成都商報(bào)-紅星新聞?dòng)浾?楊雨奇 羅夢(mèng)婕 胡伊文 實(shí)習(xí)生 張珺潔 關(guān)留博

(責(zé)編: 王東)

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