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JR福知山线出轨事故带来的信号系统变革

来自维基学院

福知山线出轨事故作为日本战后最严重的铁路事故之一,以百余人死亡的惨痛代价推进了日本铁道安全系统的大幅改进。

事件回顾

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2005年4月25日上午9时18分,一列由JR西日本运营的快速电车在驶入福知山线尼崎站前的一处弯道时发生严重脱轨事故。列车因速度过快无法顺利通过半径304米的急弯,第一节车厢猛烈撞击路旁的公寓大楼,随后整列火车翻覆并引发火灾。最终,包括司机在内的107人不幸罹难,另有562人受伤,这是日本战后最严重的铁路事故之一。

调查发现,事故发生的主要原因是列车司机在前一站延误后,为了追回延误而超速行驶。当时列车进入弯道的速度高达116公里/小时,远高于该路段规定的70公里/小时限速。此外,事故还暴露出一系列深层次问题:JR西日本长期以来对准点率的极端追求和严苛的日勤教育公司文化,在此基础上司机面临的巨大心理压力、以及福知山线当时缺乏有效的超速防护机制等。尤为关键的是,当时的信号系统并未配备更为先进的ATS-P,仅有基础的ATS-Sw,甚至未装速度控制地上子,无法在司机操作失误或超速情况下强制减速或停车,从而酿成悲剧。

省令变更

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为了推动各铁道公司安装更加安全的保安系统,国土交通省修改了《鉄道に関する技術上の基準を定める省令》,在保安系统章特别进行了修订。具体修订如下:

修改前翻译版 修改后翻译版

第五节 自动列车停止装置等

(自动列车停止装置)

第159条 铁路必须设置自动列车停止装置。但是,如果设置了自动列车控制装置,或者根据列车运行状况和线路区段的状况判断不会对列车运行安全造成影响时,则不在此限。

一、自动列车停止装置必须符合以下标准之一:

1 当主信号机显示停车信号时,若列车在所需位置未进行制动操作,则自动将列车停在该信号机外方。

2 当主信号机显示停车信号时,若列车在所需位置以超过规定速度的速度运行,则自动将列车停在该信号机(若信号控制方式为重复式,则为重复区间的终点)外方。

二、尽管有前款规定,但当出发信号机显示停车信号时,若列车从信号机外方进入内方,则自动列车停止装置可设定为在信号机的过冲余裕距离终点之前将列车停下。

第一节 信号保安设备

(确保闭塞的装置等)

第五十四条 确保闭塞的装置必须能够根据进路上闭塞区间的条件显示相应的信号,或提供闭塞的保证。

2 确保列车间隔的装置必须能够根据列车与其他列车或线路条件的间隔,通过连续控制自动减速或停止列车。

3 在单线运行区间使用第一项或第二项所列装置时,必须确保相对行驶的列车不能同时进入该区间。

(铁路信号显示装置等)

第五十五条 铁路信号显示装置及表示装置的结构、显示或表示方法以及设置方式,必须没有引起误认的可能性。

2 信号显示装置必须能够在信号防护区域的始端前将列车减速至信号指示的速度或使其停下。

3 在可能发生碰撞或脱轨的线路交叉点、分支点或其他位置,必须设置防止碰撞并确保列车安全运行的信号显示装置。

(信号相互间等的连锁装置等)

第五十六条 在可能发生碰撞或脱轨的线路交叉点、分支点或其他位置,必须设置能够防止冲突并确保列车安全运行的装置,以连锁可能影响进路的信号之间、信号与进路内转辙器之间的关系。

2 远程控制上述装置的设备必须能够显示列车的位置、列车进路的开通状态以及其他确保列车安全运行所需的信息。

(使列车自动减速或停止的装置)

第五十七条 使用闭塞方法运行列车时,必须设置能够根据信号显示和线路条件自动减速或停车的装置。但是,如果列车运行状况和线路段状况不会对列车的安全运行造成影响,则不在此限。

……

(检测列车等的装置)

第五十九条 检测列车等的装置(仅限于保安上必要的装置)必须能够通过防止感应作用等障碍物,可靠地检测列车。如果在上述装置中设置检测区间的边界,则必须确保其位于不会发生列车碰撞的位置。

可以看到,新版省令在防护区间、警冲标、限速装置等均单独做了定义,并强制保安系统具有减速的功能。

系统对比

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尼崎事故(下指福知山线出轨事故)发生后,各公司都陆续进行了保安系统的更新换代。

JR西日本

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JR西日本在事故发生前主要的保安系统为ATS-Sw和据点P型ATS-P,在事故发生后主要是修修补补,增加ATS-Sw的速度照查地上子和增加ATS-P的覆盖范围,并在原有ATS的基础上,开发了D-TAS,对应下面的三个举措:

  1. 增加ATS-Sw线区的曲线、道岔速度照查系统
  2. 增加ATS-P线区的覆盖率
  3. 开发新安全系统

下面我们来对比一下ATS-Sw和ATS-P。

ATS-Sw和西日本据点型ATS-P对比
ATS-Sw ATS-P
控制方式 点控制(压过地上子后生效) 连续控制(以模式曲线为标准)
曲线/道岔速度照查 车上测速式,压过第一个地上子后启动计时器,如果在设定时间内(超速)压过第二个地上子后,ATS发出警报并紧急制动,需要重置ATS 模式曲线生成后,超速则施加最大常用制动,减速完成后停止制动,不需要重置ATS
绝对信号机控制 先进行ATS确认,如果不确认紧急制动,确认后如果在停止信号下压过绝对信号机地上子则立刻紧急制动 模式曲线生成后,超速则施加最大常用制动,减速完成后停止制动,不会压过停止信号下的绝对信号机地上子
最高速度控制
成本 较低 较高
联系 据点型ATS-P可以兼容ATS-Sw线区,在线区中行车密度高的闭塞区、绝对信号机附近、相对危险的曲线和道岔处安装P装置,可以以较低的成本提高行车密度。
JR西日本223系电车驾驶室,下面显示的ATS-S和P电源代表其处于Sw线区中。本视频内的绿色ATS-P则表示其在P线区中

对比发现,ATS-P相对ATS-Sw的安全性与防护效果还是提高许多,首先是P区在非特殊情况下[注 1]不可能越过绝对信号机而Sw仍存在这种可能性,模式曲线照查施加的随时可以缓解的常用制动也让行车密度可以进一步提高。但是据点P由于其仅安装在部分区域,区间信号机通常不安装,所以无法进行最高速度控制。但由于JR西日本的Sw是车上测速式,添加P设备带来的成本比简单的放置几个Sw地上子还是贵不少的。

事故后,JR西日本在福知山线上行线的出轨曲线前加装了6组限制速度逐步降低的Sw速度照查地上子用来有效减速,以离曲线距离为标准,分别是:324m 115km/h、293m 110km/h、241m 100km/h、170m 90km/h、100m 80km/h、50m 70km/h。在下行线同样补充了3组。可以说手动构造了一个“模式曲线”来减速。

JR东日本

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坐拥首都圈核心地带的JR东日本在安全系统方面,不管是新型/改进型安全系统(P·Ps)覆盖率还是开发积极性(D-ATC、ATACS)都显著高于JR西日本,和运营盈利也有一定的关系。

在事故发生前,JR东日本已经在首都圈铺开ATS-P,在郊区线路使用兼容原有ATS-S的ATS-Ps。而事故则加快了其加装Ps、改装P的进程。

  1. 降雪情况下,摩擦系数显著减小,列车高挡位常规制动容易打滑,造成减速效果不及预期从而冒进。例子为2005年2月2日1009M特急“はるか9号”发生的冒进事故

参考资料

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  • 田中一弘(国土交通省 技術企画課課長補佐〈統括〉)「特別寄稿 技術基準の改正について」『R&M : ROLLING STOCK & MACHINERY』第14巻第6号、日本鉄道車両機械技術協会、2006年6月、4 - 6頁。
  • JR西日本 お客様に「安心」「信頼」していただくために vol.23