昌平线地铁雪天追尾之后:那些已知的和未解的

中国新闻

雨雪天气对地铁间隙提出更长的要求,而人们出行的真实需求却要求在这样的天气里加大地铁频次,两者之间存在矛盾。而化解这个问题,要回到城市和轨道交通规划的问题上来。

北京地铁昌平线列车追尾原因初步查明后,业界围绕信号系统等技术问题的讨论开始增多。

15日中午12时许,北京交通委通报:12月14日18时57分,地铁昌平线西二旗至生命科学园上行区间,两辆列车发生追尾事故,造成部分乘客受伤。

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上述通报称,据初步调查,事故原因为雪天轨滑导致前车信号降级,紧急制动停车,后车因所在区段位于下坡地段,雪天导致列车滑行,未能有效制动,造成与前车追尾。

这与14日晚第一财经记者在事故现场看到的部分车厢受到挤压变形、以及两节车厢断裂脱落的情况较为吻合。此次事故既有车厢脱离,又有两车追尾,但其中前后关联目前尚不得而知。

受到挤压的车厢。摄影/马晨晨

受到挤压的车厢。摄影/马晨晨

何为信号降级?一旦出现信号降级有车辆紧急制动停车的情况,该线路上的车辆调度安排又将如何避免出现上述追尾事故?除了下雪因素,此次事故中后车与前车是否保持了合适的间距?

对此,第一财经采访了一些相关领域的技术专家,尝试从技术层面做一些分析,他们对于事故的分析不尽相同。有专家认为,问题或许出在制动及车辆本身,也有专家认为该事故应属信号系统的调度与控制问题。还有一位专家提出,“国际上,一般出现特别糟糕的天气,地面车辆是需要停止运行的,因为超过了设计时的能力与条件”。

本次事故的具体原因将有待于相关部门的详细调查方能确定。

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15日上午,北京市委书记尹力在全市应对极寒天气工作部署会上强调,要全力做好地铁昌平线事故善后处置工作。全力救治受伤人员,严查事故责任,深入分析原因,提出有针对性的具体举措,抓好问题整改。进一步完善应急预案,杜绝事故发生,遇有情况快速有效妥善有序处置。

信号降级与雪天轨滑

根据通报,前车信号降级成为此次事故的导火索之一。

北京昌平线地铁的信号系统则是由交控科技主导。2022年北京新闻广播一篇对交控科技董事长郜春海的专访文章中称,2009年12月,交控科技正式成立。2010年12月30日,北京地铁亦庄线CBTC示范工程以及昌平线顺利开通,我国自主研制开发的CBTC信号系统被成功应用于这两条地铁线路中,我国因此成为世界上拥有这项核心技术并成功开通运营的第四个国家。

“我们也是看到新闻以后,才知道这趟车出事了,现在我们也在等官方的调查结果。”15日下午,交控科技证券部管理人员张女士对第一财经称。

张女士称,所谓“信号降级”本质上是一种遵循“故障导向安全”原则的操作。如果车辆在行驶过程中出现了不好的情况,需要减速或者制动刹车,以避免因高速运行产生的不可预计的结果,并不是说信号系统出现故障而降级了。“就好像你冬天开车或者骑车,在路上行走,很容易打滑。轨道交通是一个道理,遇到这种天气就不能再高速行驶了,需是保持安全距离,慢慢制动。”

不过,另有一位信号处理专家告诉记者,“信号降级”可以通俗理解成信号失效,通讯链路的可靠性不好。“一般列车出现情况会发出信号给控制中心,这其中有几条通讯链路,中间有几条失效的话就会造成事故车的制动信息没有传达出来。”该专家表示,可靠性问题产生的可能性比较多,具体情况还是要看事故最后的调查报告。

昌平线地铁车厢断裂处,工程人员排查现场情况。摄影/马晨晨

昌平线地铁车厢断裂处,工程人员排查现场情况。摄影/马晨晨

下雪成为此次事发的又一重要因素。

14日17时,北京市气象局曾发布黄色预警称,当日夜间阴有小雪或零星小雪,最低气温零下7℃。道路结冰黄色和寒潮蓝色预警中,路面有积雪结冰,注意交通安全。记者当日晚间从西二旗地铁站出口骑车至两公里外的事发路段时,出现了多次轮胎打滑。行走在事发路段轨道的枕木和石头上,脚下时有打滑。

第一财经注意到,事发前两天,为应对低温降雪天气,北京地铁组织了工作人员对车辆设备、高架线路设施进行了检修维护。据北京发布消息,降雪期间,北京地铁将开启252组道岔融雪装置防止道岔结冰;地面和高架线路将采用人工驾驶模式运行,根据降雪情况适时降低列车运行速度,并安排技术骨干添乘列车对线路进行巡视检查,确保行车安全。

北京交通大学经济与管理学院教授赵坚对第一财经记者分析,该起事故中令人不解之处在于,理论上来说,前车已经信号降级、采取紧急制动停车,未离开制动区间时,后车应不能进入该区间。即便存在下坡地段、雪天路滑的客观因素,也应在前期进行审慎评估和考虑,尽量采取有效措施避免多重不利因素叠加,导致可能的事故发生。

北京地铁昌平线的信号系统是否会根据极端天气、下坡等特殊状况,预留充足的制动距离和时间?

张女士表示,现实中信号系统的运行会受到多种因素影响,难以一概而论。例如,把列车间隔时间设置在90秒和180秒,制动距离是不同的。如果间隔设置成6分钟,制动距离还可以更长。信号系统会根据既定的间隔时间设计出相对合理的制动距离和速度,而这很大程度上取决于设置方需要多大的运力把人群运出去。此外,雨雪天气下的钢铁结构变冷收缩等因素也会影响车辆和轨道的防滑系数,这些复杂的因素也会干扰最终的结果。

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中国城市规划设计研究院城市交通研究分院院长,教授级高级工程师赵一新在接受第一财经采访时分析称,地铁追尾事件并不常见。由于列车运行主要依靠信号控制系统来调度指挥,如遇到大雪等极端天气,应通过信号控制系统有效保持安全要求,保障列车运行的安全。在我国,由于轨道交通多为地下运营,位处北方地区的地上轨道里程相对较短,所以遇上极端天气发生地铁追尾事故更为少见。

针对此次地铁昌平线两辆列车发生追尾事故,赵一新认为,运营速度应该已经考虑到通常的雨雪天气,在正常情况下是安全的。但在极端情况下,因为轨道上有积雪,人工刹车制动距离拉长,紧急制动时机滞后,进而可能导致原本两辆行驶列车间的距离缩短,以至发生追尾。

在赵一新看来,此次事故为北方非地下封闭运营轨道的城市敲响警钟。首先,由于地铁追尾情况极为罕见,智慧轨道,包括数字化监控对类似安全风险预案往往存在缺口。更重要的是,地铁调度指挥中心应针对极端天气的采取相应的应急预案,可以考虑提升安全等级、加大列车间距、降低运力、加强通信及其相关设备、部件的安全可靠性等。

运营安全与运力需求如何平衡?

事故发生以后,有不少网友表达了对雨雪天气地铁安全的担忧。对此,赵坚表示,地铁事故总体来看仍属极小概率的事件,反而是同等天气条件下道路交通易产生安全隐患,人们已经司空见惯。他认为,在该起事故中,最简单的解决方案是加大行车间隔,或许就可以很大程度上避免险情出现。

第一财经记者查询北京地铁官方网站,公开的昌平线西二旗站的列车时刻表显示,列车间隔从2分钟到10分钟不等,例如工作日开往昌平西山口的17时49分和51分、18时54分和56分、20时49分和51分等多个时段,相邻两趟地铁的间隔较短,仅有2分钟。

上海一位轨道交通领域技术人士对记者表示,轨道交通的信息系统应该增加更多包括极端恶劣天气下的场景,针对不同的场景信息系统应该设置不同的制动参数,将前车和后车的间隔距离增加到1公里以上,并适当放宽发车时间,就会有所改善。

“在今后面对类似极端恶劣情况下的列车运行,可以采取人工干预的方式,除了拉大列车运行的时间间隔,旅客等候和安全保障等也要设置相应预案。借鉴国际经验,可以在极端恶劣的气候场景下,为轨道设置加热装置、采用融雪剂等来清理轨道,并帮助提升轨道的粘着系数。”该技术人士称。

根据《交通运输部关于印发城市轨道交通行车组织管理办法的通知》(交运规〔2019〕14号)第三十二条 ,遇恶劣天气时,行车相关人员可根据情况及时采取加强瞭望、限速、停运、封站等措施,并应按照以下要求组织行车调整:

对于地面及高架线路,风力波及区段风力达7级时列车运行速度不应超过60km/h,风力达8级时列车运行速度不应超过25km/h,风力达9级及以上时应停运。

遇雾、霾、雨、雪、沙尘等恶劣天气瞭望困难时,地面及高架线路列车应开启前照灯,限速运行,适时鸣笛。当瞭望距离不足100米、50米、30米时,列车运行速度分别不应超过50km/h、30km/h、15km/h;瞭望距离不足5米时,驾驶员应立即停车。驾驶员无法看清信号机显示、道岔位置时,应停车确认,严禁臆测行车。

图为14日西二旗地铁站台,乘客冒雪从地铁轨道上撤离。摄影/马晨晨

图为14日西二旗地铁站台,乘客冒雪从地铁轨道上撤离。摄影/马晨晨

此次追尾事故发生后,北京地铁方面15日早间对外表示,为确保极端天气下,地面和高架线路列车运行安全,所有地面和高架线路均采用人工驾驶模式,采取降速运行措施,发车间隔将会适当拉大,沿线公交将加大运力接驳,乘客可按需选择公交出行。

发车间隔适当拉大有助于保障车辆运营安全,但雨雪天气下地面交通不便,民众的地铁出行需求原本就会更多,这又形成了一个矛盾。

一位经历了事故地铁险情的当事人张先生告诉记者,自己平时乘坐昌平线从西土城到朱辛庄站通勤,通常傍晚五点多开始,地铁就进入了高峰时段。如果遇到雨雪天气,乘坐的人还会更多。尤其是在西二旗站周围聚集了不少互联网企业,一到站,地铁车厢门口总是排着长长的队伍。“雨雪天气,叫网约车动辄就要排个上百号,等一个小时也不一定能坐上车。不如坐地铁,车次多、时间有保障,站里也不冷。”

赵坚认为,雨雪天气对地铁间隙提出更长的要求,而人们出行的真实需求却要求在这样的天气里加大地铁频次,两者之间存在矛盾。而化解这个问题,要回到城市和轨道交通规划的问题上来。“东京都市圈的人口四千万左右,面积比北京还小,2017年轨道交通里程就是2700公里。北京现在的城市轨道运行里程还不到1000公里,远远不及高质量的轨道出行需求。”

2022年发布的《北京市“十四五”时期重大基础设施发展规划》提出,到2025年,城市轨道交通运营总里程力争达到1000公里,中心城区轨道交通出行比例达到18.7%以上。除了扩大轨道交通规模、赵坚还认为,各地应将城市规划和轨道交通建设紧密结合起来,让更多的人选择这种高效集约的出行方式,减轻城市道路交通压力。

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行业的潜在问题

据公开资料,地铁追尾事件在全球其他国家大城市也偶有发生。

2009年6月22日,美国首都华盛顿两辆地铁列车在华盛顿东北部相撞,当时也正值下班高峰期,该起事故导致前面列车尾部车厢严重变形,后续一辆车的受损车厢爬上前列车上方,造成了华盛顿地铁系统运营30 多年来最严重的事故。

华盛顿地铁相撞事件的调查人员通过对事故现场残存的迹象发现,电脑系统的信号故障和人为失误可能是导致此次地铁事故的两大主要原因。

中国科学院软件研究所综合信息系统技术实验室副研究员郑刚曾对华盛顿列车追尾事件撰文称,进入21世纪以来,中国城市轨道交通也进入大发展时期。随着地铁列车运输能力和运输效率不断提高,运输密度的不断加大,列车速度加快,要求列车运行控制自动化程度不断提高,地铁列车自动控制系统的安全稳定显得尤为重要。

郑刚认为,一方面,人是保证行车安全的第一要素。我国城市轨道交通的后发优势,决定了大量启用自动化的先进设备(比如ATC系统),并利用其列车超速防护(ATP)、自动驾驶(ATO)等功能保证行车安全,但往往忽视了人的作用。

另一方面,从技术层面,目前国内地铁列车控制系统用的产品来自不同的生产厂商,在信号的传输形式与制式、速度控制模式、通信网络等方面各不相同,即使同一个城市的地铁车辆系统也不一样,故而要积极推动相关技术装备安全的标准化工作;加强对产品的试验、检测和认证工作。

此外,由于目前,我国部分地铁列车已经运营多年,列车的运行控制系统需要进行升级换代,从信号传输、运行控制、指挥调度、通信网络等多个方面全方位提高地铁列车的速度运行自动控制水平以及列车对运行状态的实时监视、诊断和控制能力。郑刚建议,加快对老地铁列车控制系统的更新换代与改造。

去年,一篇由北京市地铁运营有限公司等研究人员发表在《轨道交通》上的文章称,以线路为指挥单元划分的传统调度指挥模式已无法满足网络化运营的发展需求,结合北京线路指挥中心现行条件,建议优化调度指挥模式的发展建设方案。

该文章分析认为,随着线网规模的提升,当前线路运营逐步呈现出与单线运营的不同特征,具有四:其一,线路间关联性增强导致应急事件影响面更广 ;其二,受换乘节点增多以及客流交换量增加导致的客流变化在时间、空间上的分析和发展规律愈加复杂 ;其三,作为城市核心交通承载手段,能否保证地铁的正常运行以及应急响应,对城市安全的影响更加深远 ;其四,多运营主体单位承运,增加了运营管理的协调难度。

来源: 第一财经

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