日本防止铁路车辆地震时脱轨措施

1 背景

日本是地震灾害常发的国家。地震会导致地面、山体、建（构）筑物等的破坏，当然也包括铁路，如1923年发生的关东大地震使铁路遭受了巨大的损失。为此，日本铁路采取了多种措施，以减轻甚至规避地震对铁路车辆和基础设施造成的破坏。

表1列出了1995年以后发生过列车脱轨事故的日本国内地震，所幸没有乘客和乘务员因这些地震导致的列车脱轨而死亡。1995年兵库县南部地震导致多座铁路高架桥梁坍塌或移位，地震的晃动也造成了客运列车脱轨（图1）。地震后，相关铁路公司对高架桥桥墩等进行了加固，并修改了关于新建构筑物抗震性的设计标准。在2005年新泻县中越海域地震中，1列停在车站的电动列车由于剧烈倾斜而脱轨（图2）。2011年东北地区太平洋海域地震导致1列货运列车（集装箱货车）脱轨。由此可知，当大地震发生时，不论何种车辆都可能发生脱轨。为避免上述脱轨事故的发生，日本铁路行业采取了多种措施，包括在地震发生时使列车迅速紧急制动，以及防止其进入地震影响区等。例如，新干线列车采用早期地震预警系统，该系统可在检测或预测到强烈地震晃动时，自动紧急制动；对于常规线路列车，则由驾驶员根据早期地震预警信息手动实施制动。

表1 发生过列车脱轨事故的日本国内地震（1995年以后）震中地名 发生时间 震级/级震源深度/ km最大地震系数脱轨列车数/列兵库县南部 05 : 46 7.2 18 7 16宫城县北部 07 : 13 6.4 12 ＞ 6 1十胜海域 04 : 50 8.0 42 ＜ 6 1新泻县中越 17 : 56 6.8 13 7 1新泻县中越海域 10 : 16 6.8 17 ＞ 6 1东北地区太平洋海域 14 : 46 9.0 24 7 2熊本（前震） 21 : 26 6.5 11 7 1熊本（主震） 01 : 25 7.3 12 7 1

图1 1995年兵库县南部地震中脱轨的列车

图2 2005年新泻县中越海域地震中脱轨的电动列车

即使采取上述措施，也有可能发生列车脱轨，例如，在2004年新泻县中越地震、2011年东北地区太平洋海域地震以及2016年熊本地震（前震）中，均发生了新干线列车脱轨（图3）。在2004年新泻县中越地震中，1列新干线列车在高速行驶时脱轨，这让人们意识到需要进一步提高地震时列车行驶的安全性。因此，在该地震后，日本铁路行业大力推进轨道和车辆部件中抗震装置的研发，以使列车在地震时不易脱轨，即使脱轨也不会大幅偏离轨道。

图3 因地震晃动而脱轨的新干线列车（日本国内仅3例）

2 防脱轨及防偏离装置

本章将介绍防止列车地震时脱轨及偏离轨道的技术。这些技术是面向新干线开发的，目前正在各运营线路大力推广。

2.1 防脱轨保护装置及防偏离限制器

为防止新干线列车在地震中脱轨，日本参考现有常规线路上安装的防爬轨脱轨保护装置，开发了新型防脱轨保护装置（图4）。在发生地震时，该装置可通过与车轮的内侧面接触来限制轮对的横向移动。为应对地震时产生的巨大荷载，研发人员进一步加强了装置的强度。此外，其具有特殊的构造，可通过铰链折叠在钢轨内侧，从而降低对轨道日常维护作业的影响。目前，本技术已在东海道及九州新干线中得到应用。

图4 防脱轨保护装置以及防偏离限制器

防偏离限制器安装在车辆的转向架下部（图4），如果车辆轮对越过防脱轨保护装置发生脱轨，防偏离限制器会通过与防脱轨保护装置内侧接触，阻止车辆进一步偏离轨道。

2.2 防偏离导向装置及防轨道倾覆装置

防偏离导向装置呈L型，设置于轮对轴箱下端，在轮对脱轨后，车轮侧面或防偏离导向装置会与轨道接触、摩擦，从而阻止轮对及车辆大幅度偏离轨道。为防止轮对在脱轨后与钢轨产生碰撞，导致轨道连接装置损坏，从而造成轨道倾覆，研发人员开发了安装于钢轨下方的防轨道倾覆装置（图5）。这2种装置已在东北/北海道新干线及上越/北陆新干线中使用。实践证明，在2011年东北地区太平洋海域地震中，新干线列车脱轨时，防偏离导向装置发挥了阻止列车大幅度偏离轨道的作用。

图5 防偏离导向装置以及防轨道倾覆装置

2.3 防偏离保护装置

防偏离保护装置安装在2根钢轨之间，用于防止列车脱轨后进一步偏离轨道（图6）。该装置与2根钢轨之间均保持足够的距离，以避免列车在脱轨后与对面列车和隧道壁等发生碰撞；由于两者之间的距离较大，因此不会影响轨道维护作业。本技术已应用于山阳新干线。

上一篇：试析技术在地震预测救援及震后重建中的应用
下一篇：浅谈如何加强地震科技档案编研工作