“上車請繫好安全帶，後排也要系哦！”

經常使用打車軟體的朋友，相信對上面這句提示音十分熟悉。說到安全帶，它幾乎成了交通中必備的裝備，無論是大巴車、轎車還是飛機，都有安全帶的設定。

然而，另一種大家熟悉的交通工具——火車，尤其是時速高達250公里以上的高鐵，卻沒有安全帶，任何國家都沒有。這是為什麼呢？

（一）先來說說啥是安全帶？

既然探討高鐵上沒有安全帶的問題，那麼就先來了解一下安全帶到底是怎麼保障人們安全的。

雖然人類發明汽車已經有100年的歷史了，但是汽車上首次使用安全帶卻僅僅是半個多世紀前的事情。最早的汽車安全帶是1955年飛機設計師尼爾斯到富豪汽車公司工作以後發明的三點式安全帶。當時尼爾斯的設計主要是為了在碰撞時對乘員進行約束以及避免碰撞時乘員與方向盤儀表板等發生二次碰撞或避免碰撞時衝出車外導致死傷。

早期安全帶

在1963年，富豪汽車公司開始將三點式汽車安全帶申請專利，並且在自家的車上使用，自此汽車安全帶的大致結構便固定了下來：織帶、卷收器、固定機構。其中，織帶用尼龍或聚酯等合成纖維織成，卷收器的作用是貯存織帶和鎖止織帶拉出，是安全帶中最複雜的機械件。固定機構包括帶扣、鎖舌、固定銷和固定座等。

體驗過安全帶保護作用的朋友想必都有注意到，當人體在座位上正常運動時，安全帶並沒有強制約束作用，而當急速運動時卻會瞬時收緊。

這一效果是怎麼做到的呢？

汽車安全帶的工作原理是：安全帶在胸前和腰部之上形成一個水平放置的V字；卷收器裡面是一個棘輪機構，正常情況下乘員可以在座椅上自由拉動織帶，但當織帶從卷收器連續拉出過程一旦停止或當車輛遇到緊急狀態時，棘輪機構就會作鎖緊動作將織帶自動鎖死，阻止織帶拉出。

安全帶受力分析

在典型的安全帶系統中，卷收器中的核心元件是卷軸，它與安全帶的一端相連。在卷收器內部，一個彈簧為卷軸提供旋轉作用力（或扭矩）。它會旋轉卷軸，以便捲起鬆弛的安全帶。當拉出安全帶時，卷軸將逆時針旋轉，並使相連的彈簧也沿相同方向旋轉。這樣，旋轉的卷軸就反扭了彈簧，產生扭矩。若鬆開安全帶，彈簧將收緊，並順時針旋轉卷軸，直至使安全帶張緊。

卷軸結構

卷收器有一個鎖定機構，可在汽車發生碰撞時停止卷軸的旋轉。

那麼安全帶給我們提供了多大程度的保護呢？根據國標《乘用車正面碰撞的乘員保護》標準，在整車碰撞實驗中，當車輛在碰撞中受到碰撞壁障的作用力時，乘客會由於慣性繼續向前移動，而此時安全帶則會束縛住乘客。其受到的作用力是肩帶作用力、腰帶作用力和座椅摩擦力，由於座椅摩擦力相對較小，可以忽略不計。

猛拉安全帶時鎖定卷軸原理示意圖

有論文進行計算，胸部的最大作用力為130千牛，盆骨的最大作用力為160千牛，共計近300千牛。普通成年人的臂力為300-600牛頓之間，可見依靠雙臂是無法承受如此巨大的作用力的。安全帶在這時就發揮了巨大的作用，降低了乘客的生命危險。

目前汽車安全帶主要分為普通安全帶、限力式安全帶、預張緊限力式安全帶、預卷式預張緊限力式安全帶。隨著汽車安全碰撞效能的不斷提高，安全帶技術也不斷完善，目前的發展趨勢是在滿足安全效能的同時，與主被動安全系統結合，運用智慧化系統提高舒適性。

（二）火車為啥沒必要有安全帶？

事實上，工程師在設計火車時是打過“安全帶”的主意的。

據報道，1999年的時候，芬蘭曾在一條商業高速鐵路上進行過在車廂內加裝安全帶的試驗，但大多數乘客覺得那樣會不舒服，違背了坐火車出行的宗旨。最終，芬蘭鐵路沒有在火車上推行安全帶。

其實，要回答“火車為什麼沒安全帶”這個問題，可以換一個角度思考，那就是為什麼汽車和飛機需要安全帶？如果不滿足需要安全帶的條件，就“天然的”不需要安全帶。

安全帶的作用條件是，在載具出現顛簸時，能夠吸收巨大的動能，使人體不至於撞擊其他物體（車窗、前面椅子、飛出車身）而受傷或者直接飛出座位，所以，安全帶保障的不是高速運動的安全，而是瞬時大動量的安全。

從這個角度來說，飛機在起降過程中，往往遇到強對流空氣，產生強烈的顛簸；汽車在行駛過程中，路況非常複雜，速度難以控制，容易發生意外，也需要安全帶。而極少遇到瞬時速度變化的火車其實是沒必要設定安全帶的。

汽車在迅速減速時鎖定卷軸示意圖

對於高鐵而言，最重要的就是安全性和穩定性，對於250km/h以上速度的交通載具，任何微小的震動都會帶來巨大的顛簸，因此，高鐵在設計時尤為重視穩定性。

在施工中，每一列高鐵開始運營前，都會進行許多的安全性和穩定性測試，達到國家標準了才能投入運營。而且，高鐵是全封閉運營，在行車期間各種排程人員參與，保證列車的安全執行。同時，鐵路鋪設的固定性，也使得列車的速度、線路、轉彎等都可以預先進行設定。所以，只要列車按照規定的速度、路線，服從排程，就不會發生追尾或脫軌等意外情況。

正是這種事前規劃，突發性降低很多，因此沒必要設定安全帶。

另外，歐洲鐵路安全與標準委員會通過大量的調查發現，如果火車出現問題，乘客被束縛在座位上受傷的機率更大，因為列車在出軌之後，最主要的傷害來自於車廂結構發生坍塌事故，如果乘客不能及時躲避，往往更容易造成傷害。

同時，各國高鐵列車普遍使用的座椅是“防撞”安全座椅，在設計上能夠保證後排旅客頭部或膝部向前撞向椅背時，座椅能夠及時潰縮變形，防止將旅客卡住。

而中國對高鐵建設投入巨大，力求速度、舒適度與安全係數三方面的高度結合，因此，高鐵的安全性是通過一系列設計和監控來保證的。

（三）中國高鐵到底有多穩？

不知從何時開始，高鐵通車的新聞報道中都喜歡立菸頭、立硬幣，以此來說明列車執行的平穩。在乘坐高鐵時，當進入和駛離車站時，如果是在專心看書或聊天，或許感覺不到列車的移動。如此高的速度和高度變化，列車是怎麼做到如此平穩的呢？

經典的高鐵列車立硬幣實驗

火車這種交通工具受益於兩條軌道的限制，一方面，高速鐵路在加速度的方面有著嚴格控制，保證了縱向平穩性；另一方面，無砟軌道嚴格控制了軌道的平順性，彎道少、彎道的半徑大，保證了列車不能有大的橫向和垂向震動。因此，列車在行駛時旅客可以在列車上自由走動而不會感到劇烈晃動。

中國的高鐵對列車縱向加速度的嚴格控制，列車啟動到300km/h時，直立的香菸不會倒，這說明加速過程十分平穩，但是這不僅僅是加速度小的緣故，因為過小的加速度會影響加速時間。實際上，列車執行的平穩度不是取決於加速度的值，而是取決於加加速度，即加速度對時間的導數（單位m/s3），這個值越小，列車執行時就越平穩。

高速列車對縱向加加速度、加速度的嚴格控制由電機控制系統完成，通過電機輸出轉矩進行精準控制，如CRH380動車組的加加速度要求必須小於0.7m/s3，這在電機驅動技術高度成熟發達的今天是非常容易實現的。

說到這裡，可能有人又會有疑問了，我們都知道，乘坐飛機時，若遇上不期而至的氣流就會引起飛機毫無規則地劇烈顛簸；乘坐汽車時，同樣也有遇到路況複雜、汽車效能和駕駛水平等引起的橫向及豎向晃動，難道乘坐高鐵就不會出現由於高速的離心力而被甩出去或者拋向空中的情況嗎？答案是當然不會。

無砟鋼軌的加工精度和其間無焊縫的設計使得列車在輪軌的約束下極少出現橫向晃動，也不會由於路面崎嶇不平而產生豎向顛簸。中國對200 km/h以上速度等級的高速動車組的車體橫向和豎向振動加速度，要求必須小於2.5 m/s2。以京滬間行駛的CRH380A型高速動車組為例，當列車以300km/h速度執行時，車廂中部橫向最大加速度只有0.42 m/s2，遠小於規定值。

正是對高速列車三維方向的加速度嚴格控制，才使得列車可以在行車過程中平穩執行，旅客不會出現前傾後仰、左右劇烈晃動。

（四）真遇到了問題該怎麼辦？

即便如上面所說，也不代表高鐵就不會遇到問題，萬一訊號系統工作失靈怎麼辦？比如，溫州7.23事故就是由於遭遇雷擊，導致訊號故障而發生追尾的。這時，高鐵上的安全防撞座椅就要發揮作用了。它的材料可以吸收撞擊的能量，減少身體傷害，當人體與其相撞時，座椅能及時發生“潰散”變形，而乘客也會被安全地彈回。

而且，隨著高鐵執行速度的不斷提高，基於過往鐵路事故的分析，在管理層面上也形成了完善的應急方案——鐵路應急預案，它是各級部門應對突發事件的重要參考檔案和依據，與各級管理部門和具體執行部門的業務關聯緊密。

根據中國高鐵的建設、運營及管理特點，以及高鐵突發事件應急管理機構及業務職責的不同，可從不同角度劃分高鐵應急預案體系。按預案的總體和專業劃分，高鐵應急預案可分為總體預案和專項預案2大類；按鐵路的組織管理層次劃分，高鐵應急預案又可分為總公司級預案、鐵路局集團公司/高鐵（客專）公司級預案、站段/基地級預案3大類；按鐵路突發事件的型別劃分，高鐵應急預案還可分為自然災害、事故災難、公共衛生和群體性事件應急預案4大類；按高鐵建設期和運營期進行劃分，它又可分為建設期應急預案與運營期應急預案2大類。

應急預案體系

正是這些從列車安全裝置設計到鐵路平穩性檢測再到鐵路系統安全管控系統一系列的複雜操作，讓高鐵在中國具有了汽車和飛機難以比較的安全性和平穩性，使得乘客可以在沒有安全帶束縛的空間內，享受更加自由快捷的旅程。