合肥至蚌埠客運專線防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

陳朝珍

0 引言

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)對危及客運專線運行安全的自然災(zāi)害、突發(fā)事故、異物侵限及非法侵入等進行監(jiān)測報警和防護，提供經(jīng)處理后的災(zāi)害預(yù)警信息、限速信息、停運信息等，作為運營調(diào)度中心運行計劃調(diào)整、下達(dá)行車管制、搶險救援、維修的依據(jù)等，已在國內(nèi)客運專線工程中普遍應(yīng)用，然而未見對防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案、互聯(lián)互通、接口設(shè)計、施工配合等方面較為詳細(xì)的報道。本文針對合肥至蚌埠客運專線（以下簡稱：合蚌客專）防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的工程實例，重點對設(shè)計方案、接口設(shè)計、配合施工的經(jīng)驗教訓(xùn)等3大方面進行探討。

1 防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

合蚌客專位于安徽省中部，北起蚌埠市，南至合肥市，沿途經(jīng)過鳳陽縣、淮南市和長豐縣，北連京滬高速鐵路，南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接，是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間快速連通線，也是京福高速鐵路的重要組成部分。線路全長131 km。

合蚌客專防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)由風(fēng)、雨、異物侵限以及地震現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備（以下簡稱：監(jiān)測設(shè)備），現(xiàn)場監(jiān)控單元（以下簡稱：監(jiān)控單元），淮南東站監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備，合肥工務(wù)段和蚌埠工務(wù)段工務(wù)終端，上海工務(wù)處工務(wù)調(diào)度終端，調(diào)度所設(shè)備以及傳輸網(wǎng)絡(luò)等組成。

1.1 調(diào)度所

目前，國內(nèi)已建成的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)中，各條線防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)均自成一體，即與其它線未進行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)存儲管理等。

根據(jù)上海鐵路局行車調(diào)度臺管轄范圍，合蚌客專行車調(diào)度納入京滬高鐵北臺，兼顧考慮到上海新調(diào)度大樓的啟用與本線開通時間不同步、既有上海調(diào)度所房屋空間有限等客觀情況，設(shè)計時經(jīng)過認(rèn)真嚴(yán)密的討論，最終采取本線防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度所設(shè)備利用京滬高鐵北臺既有防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度所設(shè)備的方案。

上海鐵路局既有調(diào)度所內(nèi)京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度所設(shè)備為北京京創(chuàng)公司產(chǎn)品，具有控制、監(jiān)視、顯示、打印、歷史記錄、報警、時鐘同步等系統(tǒng)功能，該防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度所設(shè)置2套防災(zāi)安全監(jiān)控終端，分南、北2段分別顯示京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)信息。

合蚌客專防災(zāi)安全監(jiān)控設(shè)備為北京世紀(jì)瑞爾公司產(chǎn)品，考慮到2條客運專線防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲及數(shù)據(jù)流向，設(shè)計時在合蚌客?；茨蠔|數(shù)據(jù)處理設(shè)備房屋內(nèi)和京滬高鐵蚌埠南數(shù)據(jù)處理設(shè)備房屋內(nèi)各增加2套接口服務(wù)器和2套防火墻，通過通信專用通道將2個數(shù)據(jù)處理中心連接起來，形成互連互通。合蚌客專防災(zāi)安全監(jiān)控數(shù)據(jù)存入蚌埠南監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備中的數(shù)據(jù)庫，匯入京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，利用京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控既有設(shè)備實現(xiàn)與路局調(diào)度所的數(shù)據(jù)交換。

合蚌客專防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 合蚌客專防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)處理中心

在淮南東站設(shè)置監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備1套，其由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器（含防火墻）、時鐘服務(wù)器（無通信系統(tǒng)二級母鐘時）、磁盤陣列、維護終端、網(wǎng)絡(luò)交換機、黑白激光打印機、防雷單元、UPS電源及工作臺等組成。其中數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器、UPS電源及交換機按雙機熱備配置，其他設(shè)備按單套（機）配置。

監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備實時接收管轄范圍內(nèi)各監(jiān)控單元傳送來的各種信息，對監(jiān)測信息進行存儲、分析處理、顯示、打印等，并根據(jù)信息內(nèi)容提供相應(yīng)級別的災(zāi)害報警、預(yù)警等信息，根據(jù)列車運行管制規(guī)則提供限速、停運等信息，同時將報警、預(yù)警信息匯入京滬高鐵蚌埠南監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備，由其上傳至京滬高鐵上海調(diào)度所。

1.3 監(jiān)控單元

監(jiān)控單元由主機模塊、各種監(jiān)測功能模塊、繼電器組合模塊、防雷單元、UPS電源、機柜等組成。監(jiān)控單元主機模塊、各種監(jiān)測功能模塊（不含繼電器組合模塊）及 UPS電源按雙機熱備配置，其他設(shè)備按單套（機）配置。合蚌客專設(shè)置監(jiān)控單元共22套。

監(jiān)控單元完成現(xiàn)場相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，并將故障信息上傳至監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備并接受監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備的集中檢測管理。

1.4 監(jiān)測設(shè)備

1.4.1 風(fēng)速風(fēng)向儀

根據(jù)安徽省氣象臺提供的風(fēng)向玫瑰圖并結(jié)合山區(qū)埡口、高橋梁空曠地帶以及高路堤區(qū)段等地理情況，設(shè)置風(fēng)監(jiān)測點共15處。

每處風(fēng)速風(fēng)向儀按雙套冗余配置，其中1臺還集成有雨量計功能，設(shè)置在線路的迎風(fēng)側(cè)，安裝于接觸網(wǎng)桿上。

1.4.2 雨量計

結(jié)合高路堤、高路塹及東廬山隧道口等位置，按10 km的間距平均設(shè)置，設(shè)置雨監(jiān)測點共13處。

每處按單套配置，安裝于接觸網(wǎng)桿上，部分地段雨量計與風(fēng)速風(fēng)向儀同址設(shè)置。

1.4.3 異物侵限及非法侵入監(jiān)測裝置

在公路跨越本工程的橋梁兩側(cè)均設(shè)異物侵限監(jiān)測雙電網(wǎng)，即在新建五湖大道公路、既有合六高速公路橋設(shè)置共2處。

根據(jù)公路與合蚌客專的交跨方向、高度等因素確定新建五湖大道公路雙側(cè)監(jiān)測雙電網(wǎng)長度均為42 m；既有合六高速公路雙側(cè)監(jiān)測雙電網(wǎng)長度均為86 m。

異物侵限及非法侵入監(jiān)測裝置由異物侵限監(jiān)控傳感器和軌旁控制器組成，異物侵限監(jiān)控傳感器采用雙電網(wǎng)傳感器。

1.4.4 地震儀

根據(jù)DK0+000—DK65+810區(qū)段（含蚌埠地區(qū)及淮南地區(qū)）和 DK120+600—合肥站區(qū)段的地震動峰值加速度均大于等于0.1g，并結(jié)合京滬高速鐵路在蚌埠南設(shè)置的地震監(jiān)測點，該工程設(shè)置地震監(jiān)測點共5處。

地震監(jiān)測子系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備由地震儀、儀器墩、傳輸電纜等組成。每個監(jiān)測點現(xiàn)場設(shè)置 2個儀器墩，2臺地震儀。2臺地震儀分別安裝在2個儀器墩上，采集沿線的地震參數(shù)。

1.5 工務(wù)防災(zāi)安全監(jiān)控終端

依據(jù)工務(wù)維修管理范圍的劃分共設(shè)置蚌埠工務(wù)段、合肥工務(wù)段、上海工務(wù)調(diào)度所。由工業(yè)控制計算機（含顯示器）、通信設(shè)備、黑白激光打印機、報警音箱、短信模塊、UPS電源等組成，工務(wù)終端按單套配置，UPS電源按單機配置。

工務(wù)終端以圖形、文本并音響報警等方式，提供維護管理范圍內(nèi)的風(fēng)、雨、異物侵限等報警、預(yù)警信息和相應(yīng)的工作預(yù)案以及信息查詢（24 h時段的瞬時風(fēng)速查詢時間原則上不超過15 s）、報表輸出、操作記錄功能。

1.6 傳輸及網(wǎng)絡(luò)

傳輸通道為MSTP網(wǎng)絡(luò)，帶寬不低于2 Mb/s的一主一備專網(wǎng)，實現(xiàn)淮南東站監(jiān)控數(shù)據(jù)處理中心與各監(jiān)控單元、京滬高鐵蚌埠南監(jiān)控數(shù)據(jù)處理中心、上海工務(wù)調(diào)度所、合肥工務(wù)段以及蚌埠工務(wù)段之間的信息傳輸。

2 與相關(guān)專業(yè)接口設(shè)計

2.1 與通信專業(yè)的接口設(shè)計

（1）防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)傳輸通道由通信專業(yè)提供。

（2）與通信專業(yè)線纜的接口界面在通信配線架，通信配線架外側(cè)由防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計施工。

區(qū)間防災(zāi)安全監(jiān)控設(shè)備用房與GSM-R基站合設(shè)，在既有GSM-R基站長度方向加長1.2 m，設(shè)計考慮到該線區(qū)間防災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的運營維護交由通信段管理，所以，通信用房與防災(zāi)安全監(jiān)控用房中間未用金屬熱鍍鋅柵欄隔開。

2.2 與信號專業(yè)接口

接口界面在信號列控中心防雷分線盤進線側(cè)，信號專業(yè)給防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)預(yù)留硬線接口，并考慮引入的電線電纜防雷設(shè)計要求，防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)負(fù)責(zé)本專業(yè)的線纜敷設(shè)及接入。

2.3 與電力專業(yè)的接口

通信機房采用一體化機房時，接口界面在自投自復(fù)電源箱，自投自復(fù)電源箱進線端子上方由一體化機房設(shè)置，自投自復(fù)電源箱（含）及以下由防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)負(fù)責(zé)。

2.4 與相關(guān)土建專業(yè)接口

相關(guān)土建為防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)預(yù)埋進戶鋼管，設(shè)置異物侵限及非法侵入監(jiān)測裝置的安裝條件。

2.5 與變電專業(yè)的接口

接口界面在牽引電源進線開關(guān)側(cè)，變電專業(yè)給防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)預(yù)留硬線接口，并考慮引入的電線電纜防雷設(shè)計要求，防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)負(fù)責(zé)該專業(yè)的線纜敷設(shè)及接入。

3 施工配合經(jīng)驗與教訓(xùn)

防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)與諸多專業(yè)如通信、信號、電力、土建、變電等均有接口，由于施工單位、施工工期進度的不同，加之防災(zāi)安全監(jiān)控專業(yè)是新興專業(yè)，設(shè)計與施工經(jīng)驗不足，造成接口施工異常繁雜?，F(xiàn)以合蚌客專工程為例，總結(jié)概括施工配合中需要注意的事項，為類似工程配合施工提供參考。

3.1 施工接口分界不清

一般來說，不同專業(yè)的施工接口分界是按照設(shè)計接口分界來劃分，這就要求設(shè)計施工圖時明確相關(guān)專業(yè)的接口界面，輸入輸出資料的閉環(huán)等，這樣施工時各施工單位才能各司其責(zé)，保證效率。

如防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)通信傳輸通道的調(diào)試由通信專業(yè)施工單位負(fù)責(zé)，防災(zāi)安全監(jiān)控施工單位配合。

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)與列控系統(tǒng)之間的調(diào)試以信號為主，防災(zāi)安全監(jiān)控為輔的原則。

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)與牽引變電之間的調(diào)試以變電為主，防災(zāi)安全監(jiān)控為輔的原則。

列控系統(tǒng)、牽引電源對于行車安全至關(guān)重要，目前，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)與列控系統(tǒng)、牽引變電之間的接口設(shè)計未統(tǒng)一，接口設(shè)計的穩(wěn)定性與可靠性還需進一步研究與開發(fā)。

3.2 工程施工配合難度大

合六高速公路公跨鐵橋為既有通車橋，橋梁涉及到加裝異物侵限設(shè)備后的荷載核算、加固方案的確定，并且既有橋資料數(shù)據(jù)收集困難，最后增設(shè)異物侵限設(shè)備后的土建預(yù)埋由原橋梁設(shè)計單位驗算，加之公路橋管理單位評審等多種因素，這就需要設(shè)計在設(shè)備招標(biāo)后盡早將預(yù)留條件提供給橋梁，為后續(xù)工作的開展留出更多時間，保證工程的進度。

按照地震強震應(yīng)急處置范圍劃分，京滬高鐵蚌埠南站，既有合肥站均在本線強震應(yīng)急處理范圍內(nèi)，設(shè)計考慮到該兩站是樞紐站，若本線地震子系統(tǒng)硬線接引至該兩站列控系統(tǒng)，需涉及改造京滬高鐵蚌埠南站、既有合寧客專和合武客專合肥站的列控系統(tǒng)，如何修改、由誰修改、施工時間的確定等均面臨巨大困難，若不修改，勢必會造成該兩區(qū)段總處于地震應(yīng)急處置范圍外，形成監(jiān)控盲點。設(shè)計時通過與信號專業(yè)對接該兩區(qū)段的行車速度、信號發(fā)牌順序、與相關(guān)專家溝通協(xié)調(diào)，本線地震監(jiān)控子系統(tǒng)暫未接引至該兩樞紐站。

工務(wù)終端的放置位置均是利用既有房屋，房屋空間、電源、通道均是設(shè)計需要施工現(xiàn)場配合考慮的問題。

3.3 分項工程的施工時間不一致造成施工配合難

土建施工一般較防災(zāi)監(jiān)控專業(yè)施工早，易造成防災(zāi)監(jiān)控設(shè)備房屋、溝槽預(yù)留等不到位，在防災(zāi)監(jiān)控專業(yè)施工時才發(fā)現(xiàn)，造成工程工期的延誤。

3.4 規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一

目前防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還未詳盡，希望相關(guān)部門制定頒發(fā)以便統(tǒng)一遵循。

4 結(jié)語

以合蚌客專工程為例，重點介紹了2條及以上線路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)互通方案，同時總結(jié)了與通信、信號、變電電力、橋梁等土建相關(guān)專業(yè)的設(shè)計及施工分界，為今后類似工程的設(shè)計與施工提供參考。

[1] TB 10621-2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）[S].