京滬高鐵虹徐段防災系統(tǒng)應用優(yōu)化研究

榮 劍 上海鐵路局運輸處

京滬高鐵虹徐段防災系統(tǒng)應用優(yōu)化研究

榮 劍 上海鐵路局運輸處

通過對京滬高鐵上海虹橋至徐州東站間綜合防災系統(tǒng)的應用分析，從防災系統(tǒng)報警信息處理、報警點設置、規(guī)章管理等方面探討高鐵綜合防災系統(tǒng)建設與運用管理的合理優(yōu)化，并展望了未來防災體系建設的目標，使防災安全監(jiān)控系統(tǒng)更全面地保障高鐵列車運行安全。

高鐵；防災系統(tǒng)；應用；優(yōu)化

京滬高鐵防災系統(tǒng)包含風速、雨量、異物侵限、地震子系統(tǒng)（未投入使用）。自京滬高鐵開通運營以來，為高鐵列車安全運行提供了有效的保障，已投入運用的風速、雨量、和異物侵限子系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)。異物侵限子系統(tǒng)和列控系統(tǒng)直接聯(lián)網(wǎng)，當異物侵限導致雙電網(wǎng)斷線時，向列控系統(tǒng)發(fā)送報警信息，使進入報警點閉塞分區(qū)內(nèi)的列車自動停車。風速和雨量報警系統(tǒng)需要工務和列車調(diào)度員根據(jù)報警信息人工辦理。

1 京滬高鐵虹徐段綜合防災系統(tǒng)構成

1.1 風速子系統(tǒng)

風速監(jiān)測子系統(tǒng)由芬蘭Vaisala超聲波式和德國Lambrecht熱場式風向風速計、發(fā)送裝置、接收分析記錄裝置組成。為了保證采集數(shù)據(jù)的可靠性，京滬高鐵上每個監(jiān)測點均配備了兩套風向風速計。

1.2 雨量子系統(tǒng)

雨量監(jiān)測子系統(tǒng)主要由雨量傳感器、終端設備以及監(jiān)測主機設備構成，對沿線的降雨量進行實時檢測。大雨限速里程為報警監(jiān)測點的相鄰兩端監(jiān)測點之間的區(qū)段，如報警監(jiān)測點為終端監(jiān)測點，限速里程為相鄰端監(jiān)測點至終端監(jiān)測點前移10km/h的區(qū)段。

1.3 異物侵限子系統(tǒng)

異物侵限子系統(tǒng)的主要構成設備為雙電網(wǎng)傳感器，京滬高鐵采用第三代豎網(wǎng)雙電網(wǎng)傳感器。當監(jiān)測到異物侵限時，系統(tǒng)能夠向CTC系統(tǒng)發(fā)送異物侵限報警信息，同時通過列控聯(lián)鎖觸發(fā)列車自動停車，系統(tǒng)同時向調(diào)度中心發(fā)出報警信息。京滬高鐵虹徐段共設置異物侵限報警監(jiān)測點14處，類型全部為公跨鐵。

2 防災系統(tǒng)應用分析

2.1 風速報警處置

當風速報警時，防災系統(tǒng)自動彈出報警點和限速值。此時列車調(diào)度員根據(jù)報警監(jiān)測點的公里坐標確定限速里程(限速里程為報警監(jiān)測點的相鄰兩端監(jiān)測點之間的區(qū)段，如報警監(jiān)測點為終端監(jiān)測點，限速里程為相鄰端監(jiān)測點至終端監(jiān)測點前移10km/h的區(qū)段)，立即向相關列車司機發(fā)布調(diào)度命令并設置列控限速，對來不及發(fā)布調(diào)度命令的列車，立即通知司機限速運行。環(huán)境風速變化時，列車調(diào)度員需及時重新發(fā)布相應的限速調(diào)度命令并重新設定列控限速。當風速不穩(wěn)或同一地段多處風速報警時，列車調(diào)度員須按最低限速值合并發(fā)布限速調(diào)度命令和設置列控限速（CTCS-3區(qū)段一個有源應答器管轄范圍內(nèi)最多只能設置3處列控限速）。限速報警解除后，列車調(diào)度員須及時取消列控限速，恢復正常運行。

當風速監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出禁止運行的報警信息后，列車調(diào)度員及時通知相關動車組列車司機立即停車。當風速監(jiān)測系統(tǒng)報警解除后，規(guī)章規(guī)定由列車調(diào)度員通知禁行區(qū)段內(nèi)相關列車限速40km/h按站間行車通過禁行區(qū)段，后續(xù)列車恢復正常運行。

2.2 雨量報警處置

當降雨量達到臨界值時，雨量監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測終端自動報警（自動生成限速里程及限速值，下同），列車調(diào)度員應根據(jù)報警信息立即向相關列車司機發(fā)布限速調(diào)度命令，對來不及發(fā)布調(diào)度命令的列車，應立即通知司機限速運行。工務段調(diào)度員應根據(jù)報警信息立即通知相關工區(qū)人員進行冒雨檢查，調(diào)度所工務調(diào)度督促巡查工作。雨量報警終端在工務調(diào)度臺。列車調(diào)度員接到工務調(diào)度員取消限速的申請后及時向列車發(fā)布逐級提速的調(diào)度命令。

2.3 異物侵限報警處置

當異物侵限導致雙電網(wǎng)斷線時，監(jiān)測終端發(fā)出紅色報警信息（紅網(wǎng)），災害檢測系統(tǒng)同時向列控系統(tǒng)發(fā)送報警信息，使進入報警點閉塞分區(qū)內(nèi)的列車自動停車。列車調(diào)度員接到監(jiān)測終端異物侵限紅色報警信息后，立即通知區(qū)間內(nèi)已進入報警地點的列車及尚未經(jīng)過報警地點的列車立即停車。設備恢復使用后，列車調(diào)度員將異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)中復原按鈕解鎖，使系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)，恢復正常行車組織。

3 存在問題

3.1 風速報警閥值標準不一

京滬高鐵跨北京、濟南、上海鐵路局。三個局的風速報警閥值標準不一致，北京、濟南局管內(nèi)執(zhí)行鐵路總公司的報警標準，上海局管內(nèi)徐州東至虹橋站間執(zhí)行更為嚴格的標準。例如風速在15～20（m/s）時，高鐵列車在虹徐段限速200 km/h；而在北京、濟南局管內(nèi)限速300 km/h運行。限速差造成的列車晚點導致動車車底交路持續(xù)晚點甚至可能銜接不上。在夏天季風季節(jié)大風報警頻繁時對京滬高鐵運行秩序的影響比較大。各局大風報警標準及限速值情況見表1。

表1 各局大風報警標準及限速值

3.2 調(diào)度員人工處置的弊端

規(guī)章規(guī)定高鐵區(qū)段臨時限速均需發(fā)布限速調(diào)度命令并設置列控限速（動車組車輛本身限速除外），列控限速的設置與取消需要主調(diào)與助調(diào)執(zhí)行“雙人確認制度”。由此，發(fā)生一處大風報警時，列車調(diào)度員須完成確認限速里程與限速值、編寫下達限速調(diào)度命令、確認司機簽收、雙人確認設置列控限速、調(diào)整限速區(qū)段列車運行等工作。由于風速本身不是一個恒定的量，風速變化引起監(jiān)測系統(tǒng)的報警值變化，在大風多發(fā)季節(jié)，會發(fā)生同一時間幾處報警點同時報警和同一報警點因風速變化而不斷變化限速值的情況。限速信息的處理從防災系統(tǒng)的報警到限速命令與列控限速的下達，中間多了列車調(diào)度員的環(huán)節(jié)（列車調(diào)度員要從防災系統(tǒng)報警界面上將限速信息抄下再輸入到調(diào)度指揮系統(tǒng)中），從而降低了信息傳遞的可靠性。由于大風報警頻發(fā)時調(diào)度員處置非常繁忙，會造成列車運行調(diào)整不及時而引起運行秩序的混亂，更有可能會造成調(diào)度員遲發(fā)、漏發(fā)、錯發(fā)限速調(diào)度命令，給行車安全帶來很大隱患。近三年京滬高鐵虹徐段8月份大風報警次數(shù)見表2。

表2 近三年京滬高鐵虹徐段8月份大風報警情況

3.3 雨量子系統(tǒng)功能不完善

雨量報警也需要調(diào)度員人工處置，流程跟處置大風報警基本一樣，不同的是雨量報警解除的限制條件：當小時雨量降至20mm以下且持續(xù)30min后，逐步提速至常速。風速監(jiān)測系統(tǒng)在風速降低的時候會自動提升相應的限速值直至恢復到正常運行的速度，大雨報警需要工務段人員現(xiàn)場檢查后確定。由于工務人員現(xiàn)場檢查的只是路基有無塌方、道床有無沖空、臨近山體線路有無滑坡、線路有無積水等外部的直觀情況，對影響高速列車安全隱患很大的路基不穩(wěn)因素如路基密實度和水含量等無法實時監(jiān)控檢查。

3.4 隧道口兩端未設置異物侵限報警監(jiān)測點

京滬高鐵虹徐段共有隧道10處，目前尚未在隧道口設置異物侵限監(jiān)測點。對于可能引起的墜石、山體滑坡及塌方等不能實時監(jiān)測防護，也是影響高速鐵路安全行車的隱患。

4 防災系統(tǒng)優(yōu)化措施及未來展望

4.1 統(tǒng)一規(guī)章標準，優(yōu)化風速、雨量報警信息處置流程

京滬高鐵風速報警閥值宜取一致，統(tǒng)一按鐵總標準鐵科技〔2009〕212號文關于動車組列車遇大風行車限速的規(guī)定執(zhí)行，將大大減少上海局管內(nèi)大風報警次數(shù)，降低臨時限速命令發(fā)布、列控限速設置頻率，防止錯發(fā)、漏發(fā)調(diào)度命令；錯設、漏設列控限速，消除大風報警處置的安全隱患，減少限速對高鐵列車運行秩序的影響。將風速、雨量報警信息監(jiān)控單元接入列控系統(tǒng)，對大風、雨量報警信息直接發(fā)送到TSRS（臨時限速服務器），通過TCC（列控中心）自動生成列控限速并提供列控限速合并功能，由列車調(diào)度員根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定是否下達執(zhí)行或合并執(zhí)行?？捎行Эs短報警處置時間，提高處置準確率。將防災系統(tǒng)的報警信息與動車組車載設備相連接。司機可以直接接收到關于災害報警的信息。通過與調(diào)度員聯(lián)系確認后直接控制列車降速或者停車。

4.2 增加雨量報警子系統(tǒng)功能，完善異物侵限報警點設置

在現(xiàn)有雨量子系統(tǒng)中，針對歷史降雨量偏大的區(qū)段監(jiān)測點增加路基密實度和水含量檢測裝置，可加裝濕度密度儀等裝置實時監(jiān)測降雨時路基的狀態(tài)，合理設置報警閥值，及時采取限速或禁行等措施，有效杜絕大雨侵蝕導致路基不穩(wěn)帶來的行車安全隱患。進一步完善異物侵限報警點設置，對虹徐段的10處隧道口兩端加裝異物侵限報警裝置，保證隧道上方落石、坍塌等發(fā)生時的及時報警。

4.3 未來建設展望

針對我國自然災害頻發(fā)的國情，高鐵防災體系的建設也會越來越完善，除了地震子系統(tǒng)要盡快投入使用外，未來防災的體系中還應發(fā)展建設降雪子系統(tǒng)、隧道事故應急子系統(tǒng)、軌溫監(jiān)測子系統(tǒng)、大霧子系統(tǒng)、梁下水位監(jiān)測子系統(tǒng)等自然災害應急預警處理體系，使防災系統(tǒng)能夠不斷完善，真正做到立體化、全方位安全預警處理。

5 結束語

高速鐵路在我國的發(fā)展日新月異，隨著新建高鐵線路的不斷開通運營，高鐵運行安全也面臨越來越大的壓力，防災系統(tǒng)保障高鐵列車運行安全的作用也越來越重要，只有不斷提升防災系統(tǒng)的技術裝備水平，完善防災體系建設；積累總結防災系統(tǒng)管理應用經(jīng)驗，提高防災系統(tǒng)的應用管理能力才能適應未來高鐵運營的需要。

[1]沈志凌.高速鐵路防災安全監(jiān)控系統(tǒng)設計方案[J].鐵路通信信號工程技術，2009，(03).

[2]姚樹金.關于高速鐵路防災安全系統(tǒng)的思考[J].科技信息 2013，(1).

[3]徐超.高速鐵路綜合防災安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].中國鐵道科學研究院，2010.

[4]董志峰 京滬高鐵防災安全監(jiān)控系統(tǒng)的應用管理[J].上海鐵道科技，2012，(1).

責任編輯：萬寶安 余鐵
來稿日期：2014-05-12