7月24日，温州康宁医院内，受伤的母亲正在安抚孩子入睡

标志性的京沪高铁从350公里时速降至300公里和250公里混行

　　“大家都盯着怎么让高铁跑起来，怎么跑得更快，我们确实用一系列代表‘速度’的数字实现了这一点——高速铁路网从零到世界第一，发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大。但少有人关注，怎么让高铁安全、可靠、持续、经济地跑——故障预警、风险评估、快速恢复。”北京交通大学电气工程学院副院长吴俊勇告诉本刊记者。

　　记者◎贾冬婷   曹玲

　　意外的追尾

　　“动车怎么会出现追尾？实在不可思议。”西南交通大学交通运输与物流学院院长彭其渊对本刊记者说，铁道部早在2007年就制定出了一套“动车防追尾系统”，包括自动闭塞装置、自动防护系统等多重保险。

　　彭其渊介绍，每两列动车之间有不少于6公里的距离，专业上称“闭塞分区”，两个相邻站之间有多个信号机，每两个信号机柱之间的空间，铁路上把它看做是封闭的空间。所谓“闭塞”，就是保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一列车，闭塞是铁路上防止列车对撞或追撞(追尾)的主要方式。

　　动车的自动闭塞系统和动车的特殊的铁轨有关。动车铁轨和普通铁轨不同，本身是导电体，如果该区段内有车，金属导体的车轮就会在车轮区域内的轨道短路，使得该区段原本产生的电压为零。根据这个原理，监控部门就可以通过对每一个区段的电路检测来保障行车安全，即如果特定区段轨道电压为零，则发出区段占用信息，限制后面的列车行驶速度。

　　按理说有了自动闭塞系统，两列动车不要说相撞，根本就不会出现在同一区间里。因为这套系统的正常运作有赖于动车信号系统的正常，所以彭其渊怀疑是否因为正常的信号没有传递，导致制动闭塞系统失灵。动车信号系统中有一个很重要的系统，被称为ATP(Automatic Train Protection)，也就是自动防护系统，是列车运行自动控制系统的核心组成部分，此系统在本次事故中似乎也难脱干系。这个系统可根据列车运行控制系统传来的信号，计算出本车前后的车距，计算精度可以精确到米，并换算成闭塞区间的个数，以决定是正常运行、减速或强制制动，并以信号灯的形式传递给后车，实现超速防护，以保证实现规定的行车间隔。

　　“列车都是单线运行，最怕追尾。高速公路经常出现小车停下来大车撞上去的事故，所以动车都装有自动闭塞装置和自动防护系统，以保障安全性。这个系统就像车的眼睛一样，司机上车需要检查这个系统是否正常，系统有问题司机是不能开车的，就好比眼睛瞎了不能走路。这个系统已经推广到地铁，地铁两分钟就要开一辆车，没有这个装置很容易追尾。”中国工程院院士王梦恕告诉本刊记者。

　　据王梦恕介绍，每辆动车的驾驶室都装有“随车信号机”，能自动接收前方路段信号灯，红黄绿分别指示停车、减速、通行。“在正常行驶过程中，如果前方有车停下来，自动闭塞系统装置会通过信号提示后面的车，司机需要通过灯的颜色调整运行速度。如果6公里以内没车，就是绿灯，动车可以开行；两车相距4公里内，后车就亮黄灯，提示减速；距离2公里时，后车会显示红灯，提示要停车。”王梦恕说，“就算ATP系统被雷击失效，很快自动闭塞系统就没有指示了，后面的司机也应该把车停下来。”

　　让专家们困惑的是，即便最坏的情况，多重自动防护系统都失灵了，在前车停下和后车相撞间隔的7分钟内，为什么没有人工通知调度来阻止悲剧发生？

　　敏感的高铁

　　“7·23”事故发生地甬温铁路以及其通向的福州、厦门、深圳等路段，都处于我国东南沿海的台风线上。每到夏天，台风线上天气情况复杂多变，雷雨密集。据铁道部新闻发言人王勇平所说，初步了解“7·23”事故是雷击造成设备故障导致的。

　　同济大学铁道与城市轨道交通研究院教授孙章认为，雷击到底击中哪里还有待明确，轨道电路被破坏，此前还没有过先例。无论是出事的前车D3115——庞巴迪－南车四方联合生产的CRH1B型，还是后车D301——川崎重工－南车四方联合生产的CRH2E型动车，弓网系统和信号系统都有防雷设施，铁路防雷击最基本的原理是，雷电通过避雷器引走，通过导线直接引到大地上。由于动车组的接触网导线是裸露的，所以容易被雷击，强雷击可能会击穿设备造成短路。“如果这次事故确实是雷击造成的话，那至少说明防雷系统的安全冗余度、可靠度还不够，暴露出目前铁路系统在恶劣天气下的安全漏洞和技术管理上的落后。”

　　据了解，甬温线为2009年新建成的每小时200～250公里客运专线，建成时被评价为“中国动工建设的现代化程度最高的线路”。同时，它所在的东南沿海通道也是我国重点发展的“四纵、四横”高速铁路网中的“一纵”。与7月23日雷雨夜甬温铁路沿线的这场惨剧相比，不久前运行仅20天的京沪高铁5天内连续出现6次故障，就像是一次次预警。

　　“火车遭雷击往往由接触网引发，接触网是高铁系统中最脆弱的一环。”王梦恕对本刊记者说。北京交通大学电气工程学院副院长吴俊勇曾全程参与京沪高铁和其他高铁线路牵引动力系统技术的引进和研制，他对本刊记者分析，前几次京沪高铁事故大部分是接触网引起。“接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空‘之’字形架设的、供受电弓取流的高压输电线。接触网、钢轨与大地、回流线统称牵引网，构成了电气化火车的动力来源。接触网安装要格外精细，比如上端导线要固定得非常平，平到什么程度呢？一公里的误差只能有一毫米，定位难度远远超出了空间站对接的难度，因为空间站虽然离我们有几十万公里，但对接误差是20米。它的脆弱还在于，裸露在外，要承受雨雪风霜雷电等不可抗力。而它一旦发生故障，往往造成大面积停车。有一种说法，250公里时速下的弓网故障的破坏力，相当于100公斤TNT炸药爆炸的威力。”

　　除了牵引供电系统，高速铁路是一个涉及六大系统综合的复杂技术体系。吴俊勇说，这一体系包括高速行驶的动车、无轧轨道、全封闭的线路和智能化的交通信号、运营调度、旅客服务。“高铁所有系统都是基于‘故障导向安全’的理念设计的，因此无论线路、车辆、接触网、通信信号等任何一个环节、任何一个点上检测到问题，系统都会采取自动导向安全的应对措施，比如停车。”

　　“除了供电系统的问题，轮轨、信号的问题更也不容忽视。”王梦恕指出，轮轨系统方面，与传统铁路相比，高速铁路铁轨都是一整条线路焊在一起，中间不存在缝隙，不像传统铁轨那样留有热胀冷缩的空间。一旦钢轨出现问题，很容易发生脱轨事故，在维护时尤其要注意对钢轨的检测。动车方面，高铁的车次频繁，在高速运行期间对信号系统的可靠性又提出了极高的要求，不然就会酿成追尾事故。

　　“一开始大家都关心车能不能跑起来，每小时350公里、380公里……”而让吴俊勇印象深刻的是，当他们在京津城际铁路建设时第一次和德国人谈判的时候，德国人除了谈技术以外，还出人意料地拿出一个RAMS分析报告(可靠性、可用性、可维修性、安全性分析)，而且提出要在整个安装调试阶段，把这个系统贯彻进行。他那时也第一次意识到，让高铁安全、可靠、持续、经济地跑——故障预警、风险评估、快速恢复，比车怎么跑得快更重要。现在车跑起来不是问题，但怎么安全地跑，还有很多空白。

　　欲速则不达

　　“高速铁路已经在降速了。”吴俊勇说。不只是标志性的京沪高铁从350公里时速降至300公里和250公里混行，而且在铁道部对整个高速铁路网络建设的表述中，“高速铁路”已经作为“快速铁路”网的一个骨架，并且高铁运营速度被划分成多个档次，大部分线路的最高运营速度也从380公里降低到300公里。唯一保持350公里最高时速不变的，只剩下京津和沪杭两条城际高铁。

　　“降速是出于成本和安全两方面考虑。”吴俊勇分析，把车速从150公里提高到300公里，车速提高到2倍，其实动力提高到了8倍，能耗和成本也提高到8倍。“200公里以上是通过轮轨摩擦来提供动力，这个时候动力的80%不是克服轮轨摩擦，而是克服空气阻力。速度越快，阻力越大，是和速度的3次方成正比的。成本也呈3次方增加。”

　　“7·23”事故更为高速下的安全问题敲响了警钟。吴俊勇目前集中进行牵引供电系统的故障预警和事后恢复研究。他介绍，日本在这方面经验丰富，特别是地震和台风预测。新干线一边是山，另一边是太平洋，深受台风之苦，接触网就像风筝线，一刮就歪了，可能出现短路等故障，他们就采用了复链型重型接触网。另一个著名的案例是，东京到大阪的新干线曾因大雪冰冻频出故障，技术人员通过研究改进，研发了“不怕雪”的新干线。“举例说，在最脆弱的接触网上寻找故障点，比如两个车站间隔90公里，50米就有一个支柱，又有隧道桥梁，找到并修复至少两三个小时。如果研究出一种技术，根据短路时电压电路情况，判断出精度在正负500米的故障区间，就会大幅削减事故修复时间，可能十几分钟就够了。”

　　他援引可靠性工程“浴盆曲线”理论：“产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律，可划分为三个阶段：早期故障期、偶然故障期、严重故障期，这对于高铁也适用。从京沪高铁几次故障和此次甬温铁路特大事故来看，高铁的早期故障期可能比想象中要长。”■

　　(记者贾子建对本文亦有贡献)

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