地震及海啸与高铁安全

　　日本地震的基本情况

2011年3月11日，日本于当地时间11日14时46分发生里氏9.0级地震，震中位于宫城县以东太平洋海域，震源深度20公里。东京有强烈震感。

日本气象厅随即发布了海啸警报称地震将引发约6米高海啸，后修正为10米。根据后续研究表明海啸最高达到23米。

截止3月25日，日本警察厅公布日本特大地震及海啸造成日本12个都道县死亡人数达10035人。另有17443人失踪，2775人受伤。其中绝大部分是因为海啸造成的。

10秒与高铁安全

此次地震以及由地震带来的海啸和核灾难给日本造成了1900亿美元的直接损失，大量建筑和基础设施被毁，尤以海啸造成的危害最大，其中就造成了日本新干线一列火车出轨，一列火车被毁，但是否在海啸前停驶，还是在海啸时高速行驶，暂不得而知。但预计是停驶之后被海啸卷走，因为日本地震发生后，日本的地震预警系统非常发达。这一系统是建立在横波与纵波的"10秒"时间差基础上的。

所谓"10秒预警"，是指在地震发生过程中会经历2个阶段，第一阶段给人的感觉是上下震动，此时散播出来的属中波，具有传播速度快的特点；第二阶段的感觉则是来回晃动，此时能量以横波形式传播，尽管速度不及前者，但破坏力巨大。由于两阶段之间存在10秒左右的过渡期，因此只要能及时抓住第一阶段的地震信息，并将该信息尽快告诉大家，就可以为人们争取到10秒左右的宝贵逃生时间。

日本气象厅于2007年10月1日推出了"紧急地震速报"后，地震警报的时间大为缩短，已经可以在地震发生后几秒钟到几十秒内签发"紧急地震速报"。

日本气象厅发出了"紧急地震速报"后，如何及时传达给公众则由NHK等广播电视机构来承担。日本放送协会NHK开发了一套用于播发"紧急地震速报"的系统。在NHK位于东京涩谷的广播中心内，有一台"前端处理器"通过专线和日本气象厅相连，一旦接收到日本气象厅签发的警报，"前端处理器"将立即把警报转发给NHK在日本各地的下属电视台，与此同时，"前端处理器"把有关信息发送到"紧急地震速报服务器"，这台服务器具有图像生成和语音合成的功能，能根据接收到的警报信息，生成受影响地区的名单和文字、合成播放警报信息的语音，随后NHK所有的电视频道将插播图文，电台也将中断正常播音，转而播发合成的语音警报。所有这一系列流程全部自动完成，不需要人工干预，因此可以极为迅速地发出警报，在地震波来临之前为人们争取救命的几秒钟。

1985年9月1日，日本的广播电视紧急警报系统投入使用。通过这套系统，日本的电视台、电台可以发射出一个特别的控制信号，这个控制信号可以使具有紧急警报接收功能的电视机和收音机自动开机，开机后电视机和收音机会发出警报声，提醒公众有灾害发生。这样一来，即使睡着了，即使电视机收音机关机了，也仍然能够及时接收到灾害警报。

这套广播电视紧急警报系统目前已经在日本NHK所有的电视频道（地面和卫星）和调幅／调频电台广播，以及日本其他的商业电视频道得到应用。日本还开发出应用于便携移动接收设备和数字电视的广播电视紧急警报系统，理论上无论人在室内还是户外都能接收到紧急警报。为了向居民提供价格低廉的接收设备，NHK还开发了可以接在收音机里的便宜的接收芯片，2005年的价格约为1美元。

所以，被冲毁的列车是在地震后停驶，就地疏散乘客是有可能，当然也有在地震后停驶一段时间继续往前行驶，而被海啸卷走的可能。从地图上看，日本东北部仙台附近的一段高铁就是靠近海边的。

我国发生海啸的可能性

日本因地震而引发的海啸给日本造成重大人员和财产损失发生后，有国内媒体采访了国内相关领域的专家，得出的结论是中国虽然海岸线辽阔，但发生海啸的可能性不大。

因为从历史记载中看，中国大陆被海啸袭击的频率是非常低的，主要原因有两个。一是中国大陆周边有一个海岛链，等于是一个天然的屏障，如果有海啸过来，会把能量衰减掉。另外一个原因是中国大陆跟深海有一个大陆架，这样也会衰减一些能量。所以海啸袭击中国大陆的可能性不是很大。

此外，我国虽处于海啸相对安全区，但预警监测体系并不含糊。我国不仅与美、日等国同属太平洋海啸预测中心联网成员，自身也构建了立体观测网。除卫星遥感外，国家海洋局东海分局所属的岸边及岛上监测站点达40多个，其中专门监测波高的站点就有20多个。同时，东海分局还在海上设有5座大型浮标，其中最远的一座，距本土300多公里外，可准确测得10厘米级别的波高变化。另外，东海还设有海底浅标，也可用于监测和预报海啸。

唯一海啸可能较大的区域是中国南海，其最大震源在马尼拉，如发生海啸将影响香港、深圳等城市以及海南省。

所以，虽然我国有很大一部分高铁是沿海而建，但海啸对其的影响是可以相对放心的。

地震中的高铁安全防护

对于我国高铁而言，处于地震带上且地质条件较为复杂的线路多集中在中西部，运行环境与台湾类似，只要我国也建立和应用了类似的地震警报系统，因地震而造成高铁出轨的可能性是比较低的。只有地震发生在高铁运行区域距离很近的时候，地震警报系统再发达也是无济于事了。

对于一辆时速350公里，每秒100多米的高速动车来说，如果瞬间刹车制动，至少需要减速滑行6500米才能停止，10秒的时间对于高速列车来说，是非常宝贵的，能够保证高铁不至于在高速行进中出轨而造成毁灭性的结果。全球所有在运行的高铁中，因地震而出轨和撞毁的只有我国台湾地区在2010年3月4日6.7级的逢甲地震中一列高铁出轨，且也是收到地震预报后及时刹车才没有造成乘客死亡。

欧铁和日铁的列车控制概念完全不同，欧铁站距长、所以采采大阶梯式减速，列车时速从300公里，分段降到250、200、100公里后再完全停车，强调列车间须维持固定安全距离。日铁站距较短，列车控制以随时调整前后间距为主。

我国幅员辽阔，虽地质环境多元，高铁技术来源也多元，但一般站距较长，目前仍以欧系的控制技术为主。

地质与高铁安全

日本地震发生后，工程地质、水文地质与环境地质学家，中国地质科学院研究员，同济大学教授卢耀如教授在中国地质环境信息网上发表了《"中国速度"背后的地质思考--从日本大地震思考中国高铁的安全问题》一文，文中强调中国高铁建设考虑了防震，也有许多规范，但人们应当再审视一下这些规范，是否能满足高铁今后遇到强大地震及其他灾害的影响，特别是构造活跃、断裂活动的地区。

他介绍说，我国建成的一些高铁运行时间尚短，没有遇到极端灾害的考验。所以，通过这次日本大地震对高铁的危害，应当从中汲取经验教训，这对今后保障我国高铁在强震及其他极端条件下，能够安全运行是非常有益的。

他认为可从一下几个方面来加强我国高铁的运行安全：

其一，认真分析我国已建高铁运行短暂时间内所产生的效应。例如武广高铁有岩溶基础地带，对高铁基础的威胁要再校核，需有检测数值以说明其安全性，包括极端的大暴雨、地震情况下的稳定性。

其二，对滨海地带低高程的高铁，应当分析研究大风暴潮情况下，以及在暴风雨引起内涝使地面沉降加剧情况下，不能一公里大于1毫米的高铁基础稳定性。

其三，高铁中有关隧道进出口的岩土体稳定性，以及高架桥的桥墩基础，是否会受到泥石流、滑坡、崩塌等灾害的破坏，影响高铁稳定性。这些情况，有的在汶川地震中就已发生，有的在2010年山洪-泥石流灾害中也已发生。

其四，人工填海造地后而通过的高铁，可能因人工填海造地的斜坡加大风暴潮或可能因地震诱发海啸，使巨大风浪对基础的破坏而危及高铁的安全。

其五，应加强高铁安全的预警系统建设。高铁是长距离运行，通过地带多是复杂的，不只是单一的地质现象，也不只是地震，还需要考虑其他地质灾害，甚至是复合灾害的发生，包括大暴雨、地震、强大的滑坡、泥石流和塌陷，以及大面积急剧沉降等等。所以，对高铁的安全预警，是多方面的组合和协同的预警预报系统，这需要地震、地质、气候、水文等方面的预警预报系统。这时各系统既有独立性，又有相互间的密切联系，应建设一个综合交流及适时做出预警预报的平台。

高铁时速达250~350千米，而中国的自然条件，比起主要是火成岩体、高山只有3000多米富士山的日本来，显得非常复杂。所以中国高铁的预警系统，应当是复杂多样的，而不是简单的控制系统所可保障的。

其六，如果大部分高铁路线都在活动断裂带上，或者是滑坡、泥石流极其活跃地带，这样特殊复杂的地质条件，如何保证高铁安全，也是需要更深入调查研究的。绝不能忽视自然界极端力量影响安全，而存侥幸心理。

其七，在高铁运行地带，除了单纯考虑高铁本身在既有条件下行驶产生的效应，也必须考虑周围其他工程措施产生地质环境的不良效应，从而危及高铁安全，比如抽水、排水、其他建筑物造成基础沉陷等，对高铁线路所形成的影响。

总之，根据日本大地震对高铁产生的危害，不应当只单纯考虑地震波破坏力，而应考虑涉及到的诸多不良效应的综合影响。

本文写于2011年5月。