冻雨下的高铁之“困”:绿皮车出山能否解决难题?

发布时间:2024-02-22 06:37:13 来源: sp20240222

  部分列车为啥延误、“老祖宗”绿皮车出山能否解决难题……

  5问冻雨下的高铁之“困”

  冰雪交织春运,极端天气让旅客出行遇阻,也让部分地区承受着巨大的客运压力。

  受低温雨雪冰冻天气影响,部分高铁线路的列车近日出现不同程度晚点。在2月7日中国气象局召开的新闻发布会上,国家气象中心副主任张恒德表示,这一轮雨雪冰冻天气过程即将结束,但对交通、能源行业还有一些影响,总体趋势是趋于减弱,但仍需关注部分时段、部分地区的天气风险。同时预计7日-9日,湖南、湖北等地境内长沙-武汉段、长沙-张家界段等高速铁路沿线将有中雪,可能导致列车晚点和车站旅客滞留。

  对此,北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室蔡国强教授向记者分析指出:“与过去寒冬里的低温、暴雪、大风等气候不同,今年多地高铁运营真正面临的难题,是来自冻雨的奇袭。”

工作人员在线路上进行扫雪除冰作业   图据武汉铁路局

  问题 1

  列车遇困的“真凶”到底是什么?

  “冻雨致接触网结冰,列车获电受流遇阻”

  何为冻雨?据中国气象局的解释,冻雨指由过冷水滴组成,与温度低于0℃的物体碰撞立即冻结的降水。低于0℃的雨滴在温度低于0℃的空气中保持过冷状态,当落到温度为0℃以下的物体上时,立刻冻结为冰层,称为雨凇。中国气象局指出,从定义上看,冻雨是特殊类型的降雨和天气现象,而雨凇是冻雨的结果,是一种灾害或景观。

  冻雨致列车停摆事件并非首次出现。记者查阅资料发现,我国此前曾有多起冻雨导致的铁路停运事件。如2008年1月,江西南昌曾因冻雨,市区3小时停电,火车因铁轨冻冰无法驶出……

  但为何暴雪、低温、大风天里,高铁、动车尚可开行,冻雨却能让其出现延误甚至是停运?蔡国强解释称,这是由于冻雨落入列车上方的电网后快速形成雨凇,导致高铁、动车无法顺利获得电能输入,所以运行受阻。

  “简单来说,就是高铁、动车的运行依靠电能保障,而列车要取电受流,就需通过列车上方的受电弓装置与列车上端的接触网摩擦,从而取得高压电流获得动力。但冻雨会让接触网结冰,受电弓无法与接触网接触,所以列车就失去了电能供应。”蔡国强解释道,“若接触网上覆盖的冰层薄弱,列车受电弓和接触网摩擦生热还可将冰融化,但如果冻雨持续或冰层过厚,摩擦生热就难起作用,列车电流就会中断,这也是导致两湖地区出现大面积列车延误或停运的主要原因。”

  问题 2

  动车能否直接撞冰开路前行?

  “若强行开行,风险隐患更大”

  对于冻雨给高铁、动车运行带来的威胁,生活在东北的张钊有着更为直观的感受。作为哈尔滨动车段检修车间副主任的他,去年冬季曾和同事们一起对抗冻雨带来的铁路难题。

  “大家春节想回家的心情非常能让人理解,但我们运送旅客的最大前提一定是确保安全。”张钊表示,如一些网友所说的“强行开动列车,通过撞击或者摩擦生热的方式让接触网、铁轨上的冰破碎”,那将为乘客带来更大的风险隐患。

  在张钊看来,冻雨给列车出行带来的考验,不止列车失去电能供应这一项。他向记者介绍,动车组上方有一组高压设备,当冻雨出现时接触网就会被冰层覆盖,若此时强行让列车开行,就会导致接触网在冰层阻隔下与受电弓发生“虚接”,从而让两者因摩擦产生电火花。

  一旦形成电火花,除了对动车本身造成损害外,若电火花辐射到动车上方的高压设备,可能引发其他安全隐患。此外,因冻雨形成的雨凇会在接触网上形成冰锥,若列车强行通过,可能致使冰锥掉落在列车车顶设备上,脱落冰凌击打动车组车顶高压设备,衍生次生故障,同时引起其他高压设备出现故障。

  而冻雨对列车运行的威胁,不止体现在“天花板”上。张钊称,在冻雨天里开行列车,地面上的铁轨和列车车轮也同样存在安全隐患。

  武汉大学从事雷电防护研究工作的蔡力教授也告诉记者,除去冻雨带来的导电问题,列车下的铁轨结冰同样会引起列车更换岔道不便,同时也会导致高铁制动距离变长,“铁路方要考虑旅客的安全问题,这些因素都会影响正常行驶。”

  “就好比冰雪天里开车,轮胎可能陷入冰雪中无法动弹一样,列车在结冰的铁轨上也可能出现制动问题。”张钊解释,一方面由于冰雪原因,列车车轮上的轮盘制动闸片可能与车轮发生粘连,从而影响动车组制动力;另一方面,高速运行的列车也会将铁轨周边的雪花、冰渣等吸入列车转向架内部,这也同样可能会影响动车组制动力。

  蔡国强同样指出,由于列车无法直接掉头或转向,必须借助道岔转换变更行驶方向。运行过程中,要求列车车轮和道岔转换贴紧,中间不能有异物。因此如果道岔中有碎冰或积雪,就无法实现列车转向变道,甚至有脱轨危险。

  问题 3

  南方列车为何不设计成“抗冻战士”?

  “各地侧重不同,并非一张图纸走天下”

  2023年春运期间,我国东北地区先后经历多次寒潮天气,最低气温降至-50℃左右。彼时的“复兴号高寒智能动车组”却能驰骋铁道正常运营,承担起高寒环境里运送旅客回家的重担。

  但本次两湖地区的高铁却因极端的寒潮天气“停摆”。也有网友提出疑问,为何列车不能都设计为“高寒智能”?

  蔡力称:“列车设计具有普遍性,也具有特殊性,各个铁路局会通过不同地区的自然环境特性,来强化或者增减一些功能,确保当地列车出行的安全与便捷。”

  通常而言,北方冬季气温低于南方,因此在列车初始设计与运行方面,会考虑使用专门的抗冻保暖材料;再比如2022年投入使用的新疆和田至若羌铁路,成为世界首条环沙漠铁路线。在原始设计上,该铁路线在对抗风沙、流动性沙漠问题上就天然具有优势。

  张钊也表示,列车设计并不是一张图纸全国用,而是不断结合当地实际来改善推进。张钊分析指出,由于南方气温普遍高于北方,因此在抗寒、抗冻要求上会一定程度降低,而此次寒潮过程于两湖地区而言实属罕见,因此难以确保每趟列车都能在极端天气里运行。

  “一方面是考虑铁路的设计和本来的耗费,另一方面耗损、保养、维修等费用也是一大笔开支。”张钊指出,如果每个城市的所有列车都设计成冬天抗寒抗冻,或像开行新疆地区的铁路一样扛住风沙,一方面是并没有这样的必要性,另一方面经济成本将会大大增加。

  但即便是在冰雪城市哈尔滨,在列车应对冻雨时也同样存在困难。张钊告诉记者,“由于冻雨造成雨凇灾害过快,即便不断有工人进行除冰作业,最后也是后面的线路冰刚除掉,前面的冰又结起来了。”

  在蔡国强看来,设计列车的确需要考虑诸多因素,如行驶速度、安全性、舒适性,并结合行驶区域的地理位置、天气因素和投入成本等。“从以往的经验看,在非高寒地区投放适用高寒地区的列车确实没有太大必要。”不过他也指出,本次湖北暴雪、冻雨造成的铁路运行受阻情况,也提醒我们应该进一步改造和优化列车设计,比如改造列车结构、增加除冰功能,以应对雨雪极端天气。

  问题 4

  北方铁路如何化解冻雨危机?

  “哈尔滨的经验是三步走”

  应对暴雪冻雨天气,铁路接触网覆冰如何应对?蔡国强告诉记者,国内目前采取的主要方式仍是通过人工敲击,或无人机悬挂除冰棒进行敲击。如果雨雪天气寒冷湿度大,往往在冰层被敲落后,接触网又会很快再次结冰。

  作为北方城市的铁路工作者,张钊在应对冻雨危机上已经积累起了经验。以去年哈尔滨铁路局解决冻雨问题为例,他介绍起了当地的“冻雨应对过程”——

  第一步,借助过去的机车车头,也即网友所说的“绿皮火车车头”进行开路。张钊解释,由于机车使用柴油机自发电,无需借助外部受电引流,因此在首趟高铁动车组出发前,就通过机车开道,使用机车车顶的碳滑板接触到接触网,起到第一次刮冰作用。

  第二步,当机车开道完成后,哈尔滨铁路局还会加开安装“铜基碳滑板”的热滑动车组,利用车顶上方的双侧铜条来回刮除接触网残余的碎冰,这样一来,连续两次刮冰后,载客的动车组才会顺利开车。

  第三步,在夜间列车非运行期间,哈尔滨铁路局也会组织大量人力到现场进行人工扫雪除冰作业。张钊表示:“由于哈尔滨也经常出现雨凇危害,因此在摸索中形成了上述梯队制的除冰作业模式,确保在极端天气里旅客安全出行。”

  问题 5

  绿皮火车“强过”高铁动车?

  “二者无法同日而语”

  在冻雨威胁下,使用电能前行的高铁和动车按下了暂停键。但被网友戏称为“老祖宗”的绿皮火车却登上了舞台。

  绿皮火车为何能在极端天气里“风驰电掣”?蔡国强解释称,绿皮火车也称为普速列车,靠第一节机车带动后面车厢前行。通常而言,普速列车分为两种机车,一是电力机车,二是内燃机车。暴雪天气下,电力机车牵引的普速列车仍会受到影响,但内燃机车由于使用柴油不需借助外部供电,所以依然能够在冰天雪地里降速行驶。

  “让机车车头拉着动车或者高铁前行,是我们铁路部门的一项应急措施,目的就是助力动车组驶离应急区域,在没有冰雪的区间让动车安全运行。”对于一些网友提出的“与其让列车停运,不如让机车车头一直拉着走”,张钊并不支持,他称,从理论上这是可以实现的,但这样出行的速度会大受影响,因此铁路部门通常的做法是借助机车车头将动车组带到安全区域,让动车正常行驶,或通过换乘等方式尽可能地弥补列车晚点带来的时间上的损失。

  而对于绿皮车“强过”动车高铁的声音,张钊并不认同:“因为绿皮车依靠柴油获取动能,所以对风雪天气适应性更强。但从出行速度、乘坐舒适度来看,绿皮车远比不了现在高铁动车组。”张钊告诉记者,目前最快的绿皮车运行的最高速度为120公里/小时,而眼下动车的运行速度甚至能达到每小时350公里上下,二者无法同日而语。

  成都商报-红星新闻记者 杨雨奇 罗梦婕 胡伊文 实习生 张珺洁 关留博

【编辑:刘欢】