Высокоскоростной железнодорожный транспорт 2 страница
Рис. 17.24. Характер распространения сейсмических волн: 1, 2 — направление движения частиц соответственно в продольной и поперечной волнах; 3 — очаг землетрясения; 4 — сооружение на земле
| а |
| Направление 1 ( волны £ |
| Поперечные колебания в горизонтальной плоскости |
| в |
| Рис. 17.25. Схематические изображения, поясняющие волновые явления: а, б — волны продольные и поперечные; в — волны Рэлея; г — волны Лява |
вплоть до полной остановки. При аварийном экстренном торможении на это требуется около 1—1,5 мин.
Системы оповещения о произошедших землетрясениях, нашедшие применение в Японии, обладают свойством включать экстренное торможение поезда до подхода наиболее опасных сейсмических волн. Механизм работы этих систем основан на следующем.
При землетрясении возникают сейсмические волны четырех типов (рис. 17.24, 17.25}: продольные, иногда именуемые «первичными», или «p-волны» (от англ.: primary), поперечные, называемые «вторичными», или «s-волны» (от англ.: secondary), а также поверхностные волны Релея (Рэлея) и волны Лява (или Лава)[XXXVIII]. Продольные и поперечные волны распространяются непосредственно из очага землетрясения. Скорость продольных волн примерно в 1,5 раза быстрее, чем поперечных, поэтому они раньше достигают дневной поверхности. Из-за неоднородности грунтовой толщи происходит преломление фронта сейсмической волны и она приходит на дневную поверхность почти перпендикулярно (рис. 17.24}. Продольные и поперечные сейсмические волны, отражаясь от дневной поверхности, вызывают поверхностные волны Рэлея и Лява. В результате точки дневной поверхности совершают 4 типа колебательных движений.
|
|
|
Продольные волны, первыми достигшие дневной поверхности, вызывают вертикальные колебания сооружения, сами по себе малоопасны. После достижения дневной поверхности поперечными сейсмическими волнами возникают наиболее опасные горизонтальные колебания поверхности грунта, приводящие к горизонтальным сейсмическим толчкам и к разрушению сооружений. Далее приходят поверхност-
| Контактная сеть Линия ВСМ |
| Тяговая подстанция ВСМ |
| Сейсмометрические станции на побережье |
| Первичная(продольная) сейсмическая волна |
| Океан |
| J Детектор первичных (продольных) сейсмических волн |
| Рис. 17.26. Упрощенная иллюстративная схема системы оповещения о землетрясениях японских железных дорог |
|
|
|
Принцип действия системы оповещения о землетрясениях на высокоскоростных магистралях Японии (рис. 17.26) основан на том, что централизованная система датчиков (сейсмографов, акселерометров и т.п.) фиксирует и передает на посты управления сигнал о вертикальных малоопасных сейсмических толчках, поступающих от очага землетрясения; анализирует силу этих толчков, вычисляет положение очага землетрясения и в чрезвычайных ситуациях включает систему блокировки — дает команду на экстренную остановку высокоскоростных поездов на опасных участках ВСМ. При этом от момента начала торможения поезда до подхода к сооружению опасных сейсмических толчков проходит от 15 до 50 секунд. Этого оказывается достаточно для существенного снижения скорости движения поезда или его полной остановки.
Сейсмодатчики начали устанавливать на железных дорогах Японии в 1992 г., но их объединение в сеть было осуществлено только в 1995 г. после землетрясения в Кобе, разрушившего город и приведшего к повреждениям высокоскоростной линии «Санъё». После этого землетрясения были приняты срочные меры по оценке сейсмостойкости и проведено антисейсмическое укрепление различных инженерных сооружений на высокоскоростных линиях. По распоряжению Министерства транспорта Японии в 1995 г. Западная железнодорожная компания начала работы по усилению 15 тыс. опор железнодорожных виадуков на высокоскоростной линии «Санъё». Вокруг опор устраивались металлические или железобетонные «рубашки», а пространство между «рубашкой» и опорой заполнялось особым цементным раствором. Кроме того, были приняты специальные меры против сброса пролетных строений с опор (установка стопоров, демпфирующих устройств, замена некоторых опорных частей на более прочные и др.).
|
|
|
В настоящее время высокоскоростные железные дороги Японии оснащены быстродействующими датчиками (детекторами) сейсмических колебаний, получившими наименование UrEDAS[XXXIX]. Регистраторы землетрясения установлены вдоль высокоскоростной железнодорожной линии и в ряде точек на Тихоокеанском побережье. Каждый
детектор сейсмических колебаний в системе UrEDAS соединен с персональным компьютером, который производит первичную обработку получаемых сигналов. Компьютеры датчиков объединены в сеть, и центральный компьютер (сервер) по поступающей информации о первичных волнах от различных регистраторов определяет местоположение очага и силу землетрясения. На основе выполняемого в центральном компьютере анализа в случае опасности автоматически подается команда «О» — снятие напряжения с контактной сети ВСМ, что является безусловным сигналом экстренного торможения всех находящихся на ВСМ поездов.
|
|
|
Высокоскоростные железные дороги Японии выдержали испытание одним из самых сильных за всю историю наблюдений в стране землетрясением магнитудой 9 по шкале Рихтера 22 марта 2011 г.
Сегодня известно, что многие пассажиры поездов обычных железных дорог на северо-востоке о. Хонсю пострадали и даже погибли в результате землетрясения и последовавшей волны цунами. В то же время, в поездах ВСМ, находившихся в момент удара на линиях, никто не погиб, и практически не получил тяжелых травм.
11 марта 2011 г. через 3 с после того, как сейсмические датчики системы оповещения о землетрясениях ВСМ зафиксировали p-волны, сработали аварийные выключатели на тяговых подстанциях всех высокоскоростных магистралей. С контактной сети было снято напряжение, что явилось сигналом для устройств автоведения поездов об аварийной остановке и без участия машиниста было включено экстренное торможение. Ближайшие к эпицентру землетрясения поезда Восточной японской железнодорожной компании двигались в этот момент со скоростью около 270 км/ч.
| Скорость, |
| ||||||||
| 100 |
| Дистанция, м |
| Сигнал сейсмодатчика на отключение напряжения с контактной сети |
| 0 200 900 |
| 4000 4400 |
| Рис. 17.27. Диаграмма экстренного торможения высокоскоростного поезда «Хайят» № 27. И марта 2011 г. Восточная японская железнодорожная компания (данные, содержащиеся на диаграмме, носят приблизительное значение) |
Сейсмическая p-волна (рис. 17.27) достигла ближайший к эпицентру поезд ВСМ через 13 с после сигнала сейсмодатчика (скорость поезда в этот момент снизилась примерно до 250 км/ч) и никакого воздействия на поезд не оказала. S-волна пришла к поезду через 70 с после сигнала сейсмодатчика, экстренное торможение снизило к этому времени его скорость до 100 км/ч,
разрушения пути не произошло, поезд остался на рельсах и через 400 м (на сотой секунде после сигнала сейсмодатчика) остановился.
Результатом надлежащего качества проектирования и строительства ВСМ Японии стало то, что подавляющее большинство их сооружений и устройств не получили серьезных повреждений во время землетрясения 2011 г. Тем не менее, его последствия для высокоскоростных магистралей были тщательно изучены. С учетом проведенного анализа к настоящему времени в Японии разработаны новые, еще более жесткие нормы проектирования и строительства объектов ВСМ.
Параллельно с ужесточением норм на проектирование и повышением качества строительства в Японии в последние годы были осуществлены мероприятия по оснащению высокоскоростного подвижного состава и путевого комплекса ВСМ различными устройствами, предназначенными для снижения негативных последствий схода вагонов с рельсов в результате сейсмических толчков или других причин.
Одной из важнейших задач в подобной ситуации является удержание подвижного состава в пределах рельсовой колеи, недопущение его выхода на встречный путь или опрокидывания. В настоящее время в Японии получили распространение несколько конструкций предназначенных для этого устройств. Одной из них предусматривается установка на буксах тележек вагонов стальных предохранительных, ограничительных угольников (рис. 17.28), которые в случае схода колесной пары с рельсов упираются в рельс и не дают возможности колесной паре выйти за пределы шпал (плит).
В некоторых случаях между рельсами устанавливаются хорошо известные в мировой практике контррельсы в виде продольной конструкции из уголкового профиля (рис. 17.29), которые препятствуют выкатыванию колеса на головку рельса.
Сход подвижного состава с рельсов, его выход на встречный путь является опасным возможным последствием сейсмического удара. Японские железнодорожники принимают меры по оснащению подвижного состава и устройств пути, в частности стрелочных переводов, специальными механическими устройствами, предотвращающими сход подвижного состава с рельсов при землетрясениях или уменьшающих повреждения при сходах (рис. 17.30). В случае схода колесной пары с рельсов на стрелочном переводе колеса катятся на гребнях по специально уложенным плитам, а защитные направляющие устройства с продольными уголками препятствуют выходу колесных пар за пределы стрелочного перевода.
| Рис. 17.28. Предохранительные, ограничительные угольники на буксах тележек вагонов высокоскоростных японских поездов: 1 — ограничительный угольник; 2 — рельс; 3 — колесо; 4 — тяговый редуктор на оси колесной пары; 5 — ось колесной пары; 6 — тяговый двигатель; 7 — букса |
Рис. 17.29. Контррельсы в виде уголков на японских ВСМ: а — общий вид на пути; б — поперечный разрез: 1 — рельсы; 2 — колесная пара; 3 — контррельсы в виде уголков, откидывающиеся к центру при производстве работ по обслуживанию пути; в — схема, пояснющая действие в момент землетрясения. Япония
| Защитные плиты с поверхностью катания для колес |
| Наклонная поверхность для вкатывания колес на защитную плиту |
| Наклонная поверхность для вкатывания колес на защитную плиту |
| Защитные плиты с поверхностью катания для колес |
| Защитное и направляющее устройства с продольным уголком |
| Ограничительный угольник на буксе |
Защитное и направляющее устройства с продольным уголком
Рис. 17.30. Комплекс технических устройств для предотвращения схода подвижного состава с рельсов на стрелочных переводах. Япония
17.6. Основные требования к персоналу ВСМ и проблемы безопасности
При увеличении скорости движения поездов происходит значительное изменение условий и характера деятельности персонала, непосредственно связанного с движением поездов. Так, при скорости движения поезда 100 км/ч, а эта скорость в начале XX столетия вполне соответствовала высокой, поезд за одну секунду проходит 27 м. К примеру, машинист, увидевший на пути человека или какое-либо препятствие на расстоянии около 1000 м, при длине тормозного пути для тех поездов порядка 800—1000 м, уже и в те годы имел в своем распоряжении не более 2—3 секунд на принятие решения об экстренном торможении. Сегодня при скорости 250 км/ч поезд проходит в секунду 69,5 м, а при скорости 300 км/ч — 83 м. При этом длина тормозного пути при служебном торможении составляет при скорости 300 км/ч — 5800 м, при экстренном — около 4000 м (рис. 17.31).
Отсюда следует важный вывод о необходимости комплексного подхода к проблеме безопасности, о чем говорилось ранее, в частности, устройства на ВСМ только двух-
Рис. 17.31. Длина тормозного пути высокоскоростного поезда при служебном торможении
путных линий; исключение пересечений с другими видами транспорта и пешеходными переходами в разных уровнях; полного ограждения полосы отвода ВСМ с постоянным контролем и исключением несанкционированного доступа на нее людей и животных, и при этом, что особенно важно в условиях лимита времени при подобной скорости, передача наиболее ответственных функций, прежде осуществляемых человеком, автоматическим системам. За работником остается программирование их работы, при этом резко возрастает необходимость контроля их состояния и работоспособности.
К основным изменениям условий деятельности персонала вследствие автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте можно отнести, во-первых, удаление человека от управляемого объекта. При этом дистанционное управление не позволяет непосредственно наблюдать за состоянием объекта. Компенсируют этот недостаток технические устройства. Они передают органам чувств работника информацию об управляемом объекте, которая поступает в закодированном виде, а значит перед человеком встает еще одна проблема — декодировать информацию. Второе изменение касается расширения полигона деятельности человека. Перед ним ставятся задачи одновременного управления и контроля состояния все большего количества объектов и их параметров. В-третьих, вследствие увеличения скорости движения повышаются требования к быстроте и точности действий работников, что, в свою очередь, приводит к возрастанию степени ответственности за совершаемые действия и принятые решения, тем самым увеличивая нагрузку на психику человека. Возникает нервно-психическая напряженность в его деятельности. Четвертое изменение — это повышение требований к персоналу в связи с необходимостью постоянной готовности к действиям в экстремальных ситуациях.
Решение кадрового вопроса в плане соответствия персонала новым условиям и задачам скоростного и высокоскоростного
движения на железнодорожном транспорте состоит в отборе работников по медицинским и психологическим критериям, а также их специальной профессиональной подготовке. Медицинская комиссия дает заключение о пригодности человека к профессиональной деятельности с точки зрения состояния его здоровья. Кроме отбора по медицинским показателям, для определенных категорий людей, работающих на железнодорожном транспорте, используется профессиональный психологический отбор.
Требованиям многих профессий может соответствовать практически любой здоровый человек, получивший соответствующее профессиональное образование. Но есть определенная группа профессий, где выполнение профессиональных задач требует наличия комплекса особенных свойств — профессионально важных качеств. Эти требования к индивидуальным особенностям диктуются характером и условиями выполняемой деятельности, такими, как дефицит времени, нестандартные, быстро изменяющиеся, опасные ситуации. В таких профессиях цена ошибки за неправильно или несвоевременно принятые решения и действия, несоблюдение технологии и инструкций оказывается чрезвычайно высокой.
Цель профессионального психологического отбора состоит в определении пригодности человека к определенной профессиональной деятельности на основании оценки уровня развития у него профессионально важных качеств.
Составной частью комплекса научно-практических работ, направленных на обеспечение безопасности перевозочного процесса на железнодорожном транспорте и повышение надежности деятельности персонала, было создание и внедрение автоматизированных систем профессионального психологического отбора.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 285; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!