運(yùn)用信息技術(shù)手段預(yù)防鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害的探索

（1.成都鐵路局重慶工務(wù)段，重慶 400053；2.云南文山鋁業(yè)有限公司，云南 文山 663000）

運(yùn)用信息技術(shù)手段預(yù)防鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害的探索

王 恒1胡雪梅2

（1.成都鐵路局重慶工務(wù)段，重慶 400053；2.云南文山鋁業(yè)有限公司，云南 文山 663000）

鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害一直是鐵路運(yùn)輸安全的巨大威脅。如何防止鐵路災(zāi)害，成為鐵路工務(wù)工作的重要任務(wù)。應(yīng)用信息技術(shù)手段預(yù)防鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害，勢(shì)必將成為鐵路防災(zāi)發(fā)展的大方向?；诖?，本文探索了信息技術(shù)防治鐵路路基災(zāi)害的可行性，并提出了一種設(shè)計(jì)思路。

地質(zhì)災(zāi)害；預(yù)防；信息技術(shù)；可行性；設(shè)計(jì)思路

1 鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害

在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中，鐵路運(yùn)輸舉足輕重。鐵路是否安全備受關(guān)注。與鐵路安全對(duì)應(yīng)的是鐵路災(zāi)害。其具有特殊性。一些在地質(zhì)、氣象學(xué)科遠(yuǎn)未達(dá)到災(zāi)害等級(jí)的事件，卻往往直接危及鐵路的行車安全。在鐵路上更為關(guān)注的恰恰是崩塌、落石、溜坍等這些“微觀事件”。但是因連日降雨造成山體滑坡、泥石涌進(jìn)隧道掩埋線路、路基設(shè)施被洪水沖毀等，不但會(huì)造成列車脫軌等直接事故，還會(huì)影響到其它列車的運(yùn)行。

上世紀(jì)，美日兩國(guó)就已開(kāi)始針對(duì)本國(guó)災(zāi)害問(wèn)題建立法律法規(guī)，同時(shí)不斷研究防災(zāi)技術(shù)，修建抗災(zāi)工程，完善災(zāi)害應(yīng)急機(jī)制。此基礎(chǔ)上，建立和發(fā)展適合各自國(guó)情的減災(zāi)系統(tǒng)工程，使得美日兩國(guó)抵抗自然災(zāi)害能力大幅度提高，減少災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)負(fù)面效應(yīng)。傳統(tǒng)上鐵路應(yīng)對(duì)災(zāi)害，主要采取工程和人工防范，如排水工程、擋土墻工程、抗滑樁工程等；近年來(lái)也有使用雨量計(jì)監(jiān)測(cè)雨量，對(duì)比以往雨量數(shù)據(jù)與降雨型災(zāi)害成災(zāi)情況的關(guān)系，有針對(duì)的加強(qiáng)人力巡防的防洪減災(zāi)措施。這些舉措不僅投入人力、物力大，而且難以達(dá)到穩(wěn)定、準(zhǔn)確、長(zhǎng)期的防治效果。

2 國(guó)內(nèi)外信息化技術(shù)在鐵路路基地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

當(dāng)今，科技必將成為鐵路運(yùn)輸安全體系中不可缺少的因素，勢(shì)必影響鐵路發(fā)展的方向。隨著科技進(jìn)步，必須不斷提高各種技術(shù)設(shè)備的性能、強(qiáng)度和可靠性，并努力采用設(shè)備故障防護(hù)報(bào)警和自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制等先進(jìn)手段，切實(shí)保證運(yùn)輸安全。

國(guó)外鐵路在運(yùn)輸安全保障系統(tǒng)中科技保安全效果十分明顯。如美國(guó)鐵路對(duì)ITCS系統(tǒng)的可靠性和安全性非常滿意。ITCS系統(tǒng)使用穩(wěn)定，開(kāi)通以來(lái)尚未發(fā)生一次設(shè)備故障。日本鐵路將安全技術(shù)與通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體而發(fā)展出第三代鐵道運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)技術(shù)。德國(guó)高速鐵路在高速新線上采用新型防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)MAS90，除可監(jiān)督線路裝備的運(yùn)用狀況外，還可識(shí)別和及時(shí)報(bào)告環(huán)境對(duì)行車安全影響。

與國(guó)外鐵路相比，中國(guó)鐵路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所處位置特殊，各種地形地貌和海拔高度、多變的氣候帶、復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造等都是歐美日俄等鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家所不能比擬的。因此國(guó)外的技術(shù)研發(fā)成果不能滿足中國(guó)鐵路應(yīng)對(duì)災(zāi)害的全部需求，技術(shù)系統(tǒng)也不能解決中國(guó)鐵路全部具體問(wèn)題。對(duì)中國(guó)鐵路所面對(duì)和必須解決的災(zāi)害問(wèn)題，國(guó)外的一些成熟方法可以借鑒，但是沒(méi)有一種可直接引進(jìn)。

鐵路路基設(shè)備可以運(yùn)用信息化技術(shù)對(duì)其實(shí)施常態(tài)化的狀態(tài)監(jiān)控，即路基設(shè)備的狀態(tài)可以用數(shù)字化描述。一個(gè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)必然應(yīng)具備專業(yè)屬性。信息化的價(jià)值體現(xiàn)，除管理、維護(hù)外，更在于隨時(shí)把握基礎(chǔ)設(shè)施完好狀態(tài)、掌握防洪設(shè)施的工程品質(zhì)、災(zāi)害跡象的捕捉、預(yù)判災(zāi)害事件進(jìn)程、災(zāi)害過(guò)程跟蹤、監(jiān)控災(zāi)害沖擊或損毀時(shí)間地點(diǎn)及損毀程度、災(zāi)害事件數(shù)據(jù)記錄、管轄范圍內(nèi)點(diǎn)線面災(zāi)害規(guī)律的分析整理等。

3 運(yùn)用信息化技術(shù)對(duì)鐵路路基設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的可行性

鐵路路基設(shè)備可選用的監(jiān)測(cè)技術(shù)是多方面，遵循地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理和誘發(fā)因素，選擇監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)必須能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確描述災(zāi)害信息，為防洪減災(zāi)提供很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。信息化技術(shù)為路基設(shè)備的數(shù)字化表達(dá)與監(jiān)控預(yù)警提供了技術(shù)基礎(chǔ)。地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)、地下水位水壓力監(jiān)測(cè)等地質(zhì)機(jī)理方面的監(jiān)控措施；雙電網(wǎng)傳感器、位移傳感器、壓力傳感器等，實(shí)現(xiàn)不間斷自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)。這些手段和方法，可以依照不同路基種類、不同地形地貌、不同防護(hù)需求，進(jìn)行有針對(duì)的組合。把過(guò)去災(zāi)害發(fā)生后進(jìn)行的工程治理，提前到災(zāi)害發(fā)生前對(duì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不再是災(zāi)后治理，而是災(zāi)前主動(dòng)監(jiān)控。鐵路路基設(shè)備監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)是建立在信息化基礎(chǔ)上的一個(gè)監(jiān)控災(zāi)害的系統(tǒng)，鐵路災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合鐵路運(yùn)維需求，將災(zāi)害預(yù)警分解成趨勢(shì)預(yù)報(bào)、線路威脅報(bào)警、精確報(bào)警三個(gè)過(guò)程報(bào)警。三個(gè)報(bào)警過(guò)程相互獨(dú)立，又逐層推進(jìn)，達(dá)到了對(duì)路基設(shè)備災(zāi)害滑體連續(xù)性監(jiān)控目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路滑坡災(zāi)害有效預(yù)警監(jiān)控。在路基設(shè)備監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中，對(duì)災(zāi)害監(jiān)控，不單從一方面去監(jiān)控，而是從氣象、地質(zhì)，災(zāi)害體形態(tài)等多方面做全方位，立體監(jiān)控。

4 鐵路路基設(shè)備監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

信息化應(yīng)用，并不在于技術(shù)是否尖端，在于是否真正解決運(yùn)維一線具體問(wèn)題。國(guó)際、國(guó)內(nèi)地質(zhì)和氣象學(xué)界正嘗試著遙感技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)等。面對(duì)鐵路這樣需求清晰目的單純行業(yè)，不應(yīng)是各種技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)，不需要對(duì)災(zāi)害開(kāi)展孕育發(fā)展機(jī)理研究。所以“簡(jiǎn)單、成熟、穩(wěn)定、可靠、可工程化設(shè)計(jì)施工、便于維護(hù)更換、局限于路產(chǎn)范圍不涉及征地”就是這個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建的原則。有時(shí)運(yùn)用地質(zhì)學(xué)科理論和成果的，反映物理量變化的技術(shù)、簡(jiǎn)單的接觸式技術(shù)等，都可能成為“一觸即發(fā)”的實(shí)用選擇。構(gòu)成不同描述和判別條件互不相關(guān)的技術(shù)，反而是提高防范可靠性的“好技術(shù)”。

鐵路路基設(shè)備監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合鐵路的運(yùn)作模式和行業(yè)特征，應(yīng)具有以下設(shè)計(jì)思路：（1）“點(diǎn)段式”災(zāi)害點(diǎn)監(jiān)控。鐵路整體呈線型分布，不可能進(jìn)行全線防御，只能是通過(guò)勘察勘定，確定可能危及行車安全的潛在災(zāi)害點(diǎn)段，重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控。（2）系統(tǒng)靈活分級(jí)。鐵路線路兩邊地形地貌差異較大，同類危險(xiǎn)點(diǎn)段也是如此。因此現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布設(shè)要有足夠靈活性，滿足不同地形條件場(chǎng)景需求。（3）網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控。監(jiān)控單個(gè)災(zāi)害點(diǎn)并不能解決鐵路面臨的災(zāi)害問(wèn)題，須將這些單系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成線路的災(zāi)害監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)該線路大部分危險(xiǎn)點(diǎn)段進(jìn)行有效監(jiān)控，方能起到作用。（4）災(zāi)害救援聯(lián)動(dòng)機(jī)制。災(zāi)害監(jiān)控并不能阻止災(zāi)害發(fā)生，只能提供災(zāi)害發(fā)生前后危險(xiǎn)點(diǎn)段的狀態(tài)變化。災(zāi)害事件發(fā)生前后，系統(tǒng)發(fā)出告警，工務(wù)、行車等部門需要同時(shí)聯(lián)動(dòng)工作，及時(shí)搶修搶險(xiǎn)。因此災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)客戶端可增加到工務(wù)、調(diào)度、車站等不同部門。

[1]陳洪波.路基邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)信息系統(tǒng)[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

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