世界铁路
体系及对策分析
荆晓霞1，史俊玲1，沈通1，张久长2，张明月3
（1.中国铁道科学研究院集团有限公司科学技术信息研究所，北京100081；
2.中国铁道科学研究院集团有限公司，北京100081；
3.北京交通大学交通运输学院，北京100044）
摘要：青函隧道作为日本世纪性的海底隧道工程，其建设需要充分考虑引发火灾、地震、涌水等事故时的救援需求。基于青函隧道的建设运营特点，通过实地调查、文献研究及专家咨询等方式，介绍其防灾救援总体思路及对策，以及针对火灾、地震、涌水、腐蚀等灾害或自然现象所采取的预防对策及主要设备。经过实践检验，青函隧道的防灾救援体系及对策切实有效。
关键词：青函隧道；铁路；北海道新干线；防灾救援；对策
中图分类号：U459.1文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）10-0126-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.126
1青函隧道概况
个性语言青函隧道通过津轻海峡连接青森和北海道函馆地区，工程建设历时23年，于1988年3月投入使用，总投资约6900亿日元。青函隧道由3条隧道组成，全长53.9km，其中海底部分23.3km。建设标准为双线高速铁路隧道；采用三轨式板式轨道，有2种轨距，即普速列车为1067mm窄轨距、高速列车为1435mm标准轨距；隧道内无水平段，最大坡度为12‰；最小曲线半径6500m；海底最小埋深100m；最大埋深140m （见图1）。
2016年3月26日，北海道新干线新青森—新函馆北斗段开通运营，将前后82km线路作为高速线与普速线客货混跑的共用区间，形成“普速/高速兼容、货运/客运混跑”模式。普速海峡线最高运行速度为110km/h，高速旅客列车通过隧道的速度均为140km/h以下［1］。
青函隧道作为日本史无前例的困难工程，在建设过程中历尽艰险，在涌水处理、供变电方式、应急救援设备设施配置等方面有其独特的技术特点。以青函隧道为主要区间的津轻海峡线，是联结本州与北海道唯一的铁路干线，其产权归铁道运输整备支援机构所有，运营由JR北海道旅客铁道株式会社（简称JR北海道）承担。
2防灾救援体系设计原则和总体思路
2.1防灾救援体系设计原则
青函隧道整体系统设计注重“安全第一”原则，防灾救援体系设计坚持“生命至上”原则。在设计和建设初期考虑了各种灾害的发生，包括火灾、地震、
基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（N2018Z013）第一作者：荆晓霞（1993—），女，研究实习员。
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涌水等自然灾害发生时，能够使乘客快速安全逃生。为此，在正线隧道两侧每间隔仅40m 就设置有横通道，一旦发生各种灾害，乘客便能够快速通过横通道到达疏散通道，顺利逃生。此外，还对隧道内运行的机车车辆提出了抗燃性的要求等。
2.2防灾救援总体思路
青函隧道属于长大海底隧道，中间区段呈下凹的
长大坡道，其建造技术难度大、运营维护管理复杂，发生灾难时需要救援活动的迅速响应，因此日本针对青函隧道设立了一套完备的防灾救援体系和救援思路。
在青函隧道的防灾救援中，重点通过“定点”的方
式进行救援。隧道内原设2个车站，分别为吉冈海底站（函馆方向）和龙飞海底站（青森方向），北海道新干线开通后，将2个车站的客运功能关闭，但保留了2个车站原设的应急疏散“定点”（指设有通道和缆车等设备的应急疏散点），以及原来仅在龙飞海底站设有的钢缆轨道车救援设备。2个“定点”位于隧道两端的陆地段。
定点内的主要设备包括站台、消防栓、临时避难所、调度所遥控（100lx 级）应急照明设备、喷淋消防设备、高速摄像头、广播向导设备，以及可连续72h 供电的应急发电机等。青函隧道防灾设备设置见图2，青函隧道定点避难设备设置见图3。
考虑到隧道可能发生的灾难事故主要包括列车火灾；车辆、设备故障；发生地震；大量涌水等。因此青函隧道制定了灾难事故发生时救援的总思路和优先顺序（见图4）：
（1）受影响的列车自行驶出隧道；
（2）利用救援列车把受影响的列车牵出隧道，具体情况包括：邻线车辆救援、疏散乘客；本线车辆
救援、疏散乘客；本线车辆救援、重联运行；
（3）乘定点缆车疏散：乘客可利用龙飞、吉冈两
定点斜井设置的缆车疏散至地面，也可利用台阶（1317级）步行约25min 疏散至地面；
（4）由陆地段斜井步梯疏散：在4处斜井，设有步行台阶，机动车坡道。
为了保证安全，青函隧道还安装了防灾系统平台（见图5）
，该平台由地面感知装置、车载ATC 信号度中心等构成。风向风速计、地震检知装置、雨量计、降雪检知计等装置实时监测主要指标状况，一旦检测到
图2
青函隧道防灾设备设置
（a ）隧道位置
（b ）隧道纵截面
图1
青函隧道情况
指标超限，会及时上报并传输至列车防灾中央装置，由列车防灾控制显示屏显示列车情况，判断灾难程度，根据运转规则，列车ATC 信号可实现自动减速、停车以及排烟、通风、喷淋、应急照明等功能。
3
防灾救援对策
3.1
火灾对策
3.1.1
预防火灾思路
考虑到青函隧道内一旦发生列车火灾，驶出隧道
需持续走行30min 以上，难以避免次生灾害的发生，因此，在隧道内设置了2处“定点”，可供列车停车
、
乘客逃生和救援、灭火排烟换气使用。
为了充分发挥“定点”的功能，及早检知列车火灾，日本在青函隧道内外地面共设有8处红外线温度传感器火灾检知装置，通过监视该点列车的轴温数据、车号数据、红外线温感数据，判断列车是否发生火灾。
隧道外设置红外线温度传感器的首要目的是对发生异常的列车显示停车信号，阻止列车驶入隧道区间。当第2～3个传感器检知列车异常时，可使列车在“定点”位置停车。针对非明火的火灾，隧道内设有5处烟雾感应器等组成。当检知火灾发生时，火灾监测点可
利用通信信息控制监视系统（CIC ）
，将发生火灾的第
图3青函隧道定点避难设备
图4青函隧道防灾及乘客避难紧急预案的总体思路
几辆车、第几轴附近等相关信息向函馆调度中心发送，同时可发送隧道内走行列车侧面图片，并可在调度中心的屏幕以及电脑上显示。创造营2020实时排名
青函隧道内一旦发生火灾，处理顺序如下：（1）火灾列车若能够持续走行至明区间，则由受影响的列车自行驶出隧道。
（2）火灾列车若能够行驶至定点（龙飞、吉冈）停车，调度所远程控制开启应急照明，乘客可通过侧通道下车，并前往定点的避难所进行避难，调度所远程控制开启应急照明及排烟装置，避难所配有长椅、卫生间、防寒棚、饮用水等设施设备，供应急避难者使用。
（3）火灾列车若不可自主走行并停在海底段或陆地段时，调度所远程控制开启应急照明，并控制风向阻止烟雾进入作业导坑、先导坑，或使烟雾方向与避难走向相反，乘客可使用应急梯子下车，并前往定点的避难所进行避难［3］。
3.1.2火灾对策设备
（1）火灾检知设备。包括红外线温度传感器、火灾检知器以及烟雾感应器（见图6）。上下行线路共设置8个红外线摄像头，测试列车两侧车体表面温度，可与计轴器联动、一并进行数据处理，可检知
火灾发生的位置（列车具体车辆及部位）；而烟雾感应器则作为
红外线温度感应式火灾检知器功能方面的补充，隧道内设有5处烟雾感应器。
（2）列车控制设备。包括火灾列车停车装置以及列车防护停车装置。火灾列车停车装置一旦检知火灾发生，制动显示灯和停车位置目标灯即亮起，由司机手动停车；北海道新干线开通后，ATC 信号可实现自动减速，可由司机手动定位停车。火灾检知器与列车防护停车装置联动，可自动经由轨道电路向后续列车、对向列车发送停车信号。张子凡丁钰琼结婚
（3）消防设备。青函隧道在“定点”和隧道外停车场设有消防设备，列车一旦发生火灾，原则上应在就近的“定点”位置或者隧道外停车场进行停车，并实施消防救援活动。
（4）换气设备。根据长大海底隧道内温升、排烟的技术要求，青函隧道采用纵流换气方式。在各竖井内设置风机，新鲜空气由斜井的进气扇进入，经由先导坑、横通道送入正线隧道，并流向陆地段正线隧道口（见图7）。
（5）排烟设备。发生火灾的列车在“定点”停车后，打开斜井与定点之间通道的风门，使换气流通过斜井的进气扇进入，并沿着疏散通道，运送到火灾发生点，同时由竖井排烟扇运转将烟雾排出。乘客疏散通道线路是由正线隧道，经由横通道进入疏散通道到达临时避难所，或继续经由斜井走行至气密室。乘客疏散通道方向与气流方向相反，以此保证乘客人身安全（见图8）。
（
6）避难向导设备。火灾列车在“定点”停车、
乘客抵达临时避难所后，如需将乘客疏散至隧道外部
图6
青函隧道定点内列车火灾检知设备
图5
青函隧道内的防灾系统平台
时，可使用摄像头观察现场情况，进行广播向导疏散。
（7）信息联络设备。青函隧道列车配备列车无线、乘务员无线等多种联络设备，确保隧道内与调度所之间信息沟通顺畅［5］。
3.2
地震对策
3.2.1
地震对策思路
青函隧道内地震仪设有8处，衬砌应变计设有
4处，地震停车阈值设为120gal 以上，一旦停车后可慢
行驶出隧道。当监测到青函隧道内发生地震时，列车控制采用由地震仪阈值报警信息触发ATC 停车信号的方式。同时，利用地震报警器和长期监视系统（地震预警系统、隧道衬砌应变计、涌水量监测系统）可迅速实施信息处理、做出恢复行车的判断。
3.2.2地震对策设备
（1）地震防灾系统。由单台地震仪、地震预警系统、高灵敏度应变计、流量计、温度计、气压计以及设置在函馆中央处理装置CTC 构成；单台地震仪布置在隧道口及断层处共6处，明区间的运行控制设置2处；地震预警系统的网络地震仪分别设置在隧道两口、两竖井共4处；目前，该地震防灾系统正在开展发
出地震报警后的处置预案研究。
（2）高灵敏度应变计。高灵敏度应变计布置在对应4处断层的隧道衬砌体上。由于位于岩体内部的隧道主要受地震时断层运动的剪切作用，因此，对于4处断层
以50m 间隔、分别在圆周截面（7台）和轴向（2～3台）共布置28台高灵敏度应变计，用于监测隧道衬砌体的应力变化；常时采样频率为1次/min ；单台地震仪启动1/100s 高频率采样的阈值为5gal 实测振动；中央处理装置CTC 终端也可任意设定采样频率。
3.3大量涌水对策
青函隧道并非建设在坚硬的岩层上，且穿过多个
地质断层，在施工过程中曾发生大量的涌水现象。海底隧道发生异常时，也多伴有涌水现象发生。
因此，青函隧道对异常涌水问题进行长期监测，在先导坑、作业导坑、正线隧道等共27处设有流量计，可监视每隔1min 的水流量变化。同时，温度计、湿度计、气压计用作应变计数据修正，并设有水泵用应急
发电机，当水泵排水能力不足时，可由正线隧道下部的先导坑储水。通过设置涌水监测系统，可检知地震时的异常涌水现象，调度所可随时掌握隧道以及围岩的老化情况，以便及时发出应急处置指令［4］。
3.4腐蚀对策
青函隧道内的腐蚀对策，包括轨道及轨道电路防
腐蚀、衬砌止水、列车风粉尘和盐防腐蚀、电气设备柜架防锈蚀等。
青函隧道主要针对海底辅助供电分区所、海底隧道防灾断路器采取了防腐蚀对策。鉴于变电设备形状各异、材料不同，既有暴露在多湿、多盐环境中的金属材料，又有收纳在透气性差的配电柜中的配电盘和电子元件等。因此，采用带金属容器屏蔽的气体绝缘开关（GIS ）
李晨nic，并对外壳金属施加改性聚乙烯树脂（320μm
）
火影忍者小樱禁图h图7
青函隧道定点内正常换气状态
图8
募捐活动策划书青函隧道定点内火灾时的排烟状态
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