高鐵運行安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

摘 要：鐵路作為國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施、國民經(jīng)濟的大動脈和大眾化的交通工具，承擔(dān)著旅客運輸和貨物運輸?shù)闹負(fù)?dān)，是我國綜合運輸網(wǎng)的骨干，在現(xiàn)代運輸體系中發(fā)揮著非常重要的作用。但鐵路運輸是有一定風(fēng)險的，如何保障鐵路運輸安全，規(guī)避風(fēng)險成為人們關(guān)注的焦點。在鐵路改革發(fā)展的過程中，鐵路安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)也在不斷加大它在鐵路建設(shè)中所占的份額。本文主要對高鐵運行安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：高鐵；安全；監(jiān)測技術(shù)；

中圖分類號：U266 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-12-00-01

高鐵是復(fù)雜的巨系統(tǒng)，任何子系統(tǒng)和設(shè)施、設(shè)備受自然和人為的作用，可能出現(xiàn)病害或故障，一旦防控環(huán)節(jié)處置不當(dāng)，都可能對高鐵運行品質(zhì)和安全產(chǎn)生影響或危及運行安全，極端情況下甚至車毀人亡，后果不堪設(shè)想。高鐵安全涉及從勘察設(shè)計、施工建造、調(diào)試驗收到運營維護、檢測監(jiān)測、風(fēng)險防控、應(yīng)急處置的全過程。建設(shè)階段要確保工程設(shè)施和設(shè)備質(zhì)量，把隱患解決在運營之前。運營階段要有效掌控固定設(shè)施、移動裝備的運行狀態(tài)和變化規(guī)律，形成安全風(fēng)險源識別、研判、防控、整除構(gòu)成的閉路循環(huán)，最大限度地防控安全風(fēng)險。本文主要對高鐵運行安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)進行研究。

一、高鐵安全監(jiān)測的主要對象及監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的要求

高鐵安全運行的危害因素，結(jié)合我國實際路況特點并借鑒世界各國的經(jīng)驗來看，目前需要考慮的主要危害有：強風(fēng)、洪水、隧道應(yīng)力、橋梁傾斜，路基沉降等。這些危害比較直觀，體現(xiàn)也很明顯，一旦產(chǎn)生，對速度飛快的高速列車來講，后果也比較嚴(yán)重。為了避免這些因素引起的災(zāi)害發(fā)生，安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運而生。通過自動化系統(tǒng)，實時監(jiān)測各個道路的信息，并將這些采集到的信息傳送到遠端的調(diào)度中心，由調(diào)度中心統(tǒng)一管理并判斷發(fā)生危險的可能性，及時的通知到各個路段的行車，警告車輛注意前方會有何種危險，這樣就形成了一個安全檢測系統(tǒng)的大概輪廓。

二、高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)檢測及監(jiān)測技術(shù)

（一）綜合檢測。我國高鐵固定設(shè)施的檢測普遍采用綜合檢測列車進行檢測。綜合檢測列車應(yīng)用當(dāng)今先進檢測技術(shù)，實現(xiàn)多項口、高速度、高精度的綜合檢測，每10-15d對高鐵線路固定設(shè)施檢測一遍，成為保證運行安全不可缺少的重要裝備。

綜合檢測主要包含3方面：一是檢測系統(tǒng)包括軌道檢測、弓網(wǎng)檢測、輪軌動力學(xué)檢測、通信檢測以及信號檢測；二是檢測數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)；三是適合線路軌道等檢測的專業(yè)檢測設(shè)備。

（二）基礎(chǔ)設(shè)施專業(yè)檢測系統(tǒng)。為滿足線路限界、軌道狀態(tài)、鋼軌探傷、接觸網(wǎng)等檢測需要，應(yīng)置軌道檢查車、鋼軌探傷車、限界檢查車、接觸網(wǎng)檢查車、電務(wù)檢查車等適合各專業(yè)檢測的專用檢測裝備設(shè)備。

三、列車運行狀態(tài)監(jiān)控

運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為平臺，實現(xiàn)了對主要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、故障處理、遠程監(jiān)控、安全防護等功能，確保列車運行安全。運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括車載監(jiān)控、遠程監(jiān)控以及地面監(jiān)控。

（一）車載監(jiān)控系統(tǒng)。主要監(jiān)測動車組性能、功能及主要部件的運用狀態(tài)，進行故障診斷，顯示故障發(fā)生的部位和功能，實現(xiàn)動車組運行跟蹤監(jiān)控及故障報警。車載監(jiān)控系統(tǒng)具有信息采集、信息處理、綜合判斷、故障安全恢復(fù)及故障數(shù)據(jù)存儲等功能，提高了動車組運營安全性，便于運用和維修作業(yè)。通過布設(shè)于動車組重要部件和關(guān)鍵設(shè)備的各類傳感器，實時監(jiān)測速度、壓力、應(yīng)力、電流、電壓、溫度等參數(shù)和列車走行部、牽引傳動和制動等系統(tǒng)的運行狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)將列車主要監(jiān)測設(shè)備連為一個整體。根據(jù)各類傳感器的檢測、監(jiān)測信息進行綜合診斷，確定故障等級，實現(xiàn)故障隔離和故障導(dǎo)向安全目的。

（二）遠程監(jiān)控系統(tǒng)。車載信息采集設(shè)備采集車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障報警信息，將動車組運行位置、速度、牽引、制動、軸溫等安全信息及客服設(shè)施信息，利用GSM-R/GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)車載信息落地和遠程傳輸，實時掌握動車組狀態(tài)及故障情況，實現(xiàn)運營動車組安全狀態(tài)的遠程監(jiān)控。

（三）地面監(jiān)控系統(tǒng)。在車載監(jiān)控和遠程監(jiān)控的基礎(chǔ)上，正在積極推進動車組運行安全地面監(jiān)控系統(tǒng)研究，在高鐵進出站、動車所進出庫等咽喉地段安裝地面監(jiān)控系統(tǒng)，綜合識別途經(jīng)動車組的圖像、聲音和溫度等，判斷動車組運行是否正常，確保動車組運行安全。

四、線路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測

（一）軌逆結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測。無縫線路鋼軌受力狀態(tài)在線監(jiān)測。存在斷軌、脹軌風(fēng)險的嚴(yán)寒、高溫地區(qū)，可通過對無縫線路鋼軌溫度、位移、應(yīng)力等參數(shù)的監(jiān)測，對無縫線路鋼軌受力狀態(tài)進行分析預(yù)警；對道岔和伸縮調(diào)節(jié)器運用狀態(tài)進行在線監(jiān)測，確保道岔和伸縮調(diào)節(jié)器運用安全。

（二）路基沉降變形監(jiān)測。對路基工后沉降仍未穩(wěn)定的軟弱地基地段和不同結(jié)構(gòu)物過渡段設(shè)置沉降觀測點，實時監(jiān)測路基變形，為線路行車安全及路基病害治理提供依據(jù)。還要對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁進行安全監(jiān)測。

（三）特長隧逆安全監(jiān)測。新奧法是目前我國隧道施工中多使用的施工法，其方法施工后需要量測的對象主要有：圍巖與噴層接觸應(yīng)力及錨桿內(nèi)力、拱頂下沉、深部位移，隧道周邊的位移等。其中最主要的是對圍巖與噴層接觸應(yīng)力的測量及錨桿內(nèi)力量測。在施工結(jié)束一段時間后，所測得的圍巖與噴層接觸應(yīng)力及錨桿內(nèi)力都應(yīng)該趨于平穩(wěn)，不會有大的變化，通過所測得的數(shù)據(jù)如發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生突變，則預(yù)示著該隧道內(nèi)可能存在安全隱患，應(yīng)盡快前往現(xiàn)場檢查。同時，一般情況下隧道內(nèi)若出現(xiàn)變形，坍塌等危險之前，圍巖與噴層接觸應(yīng)力及錨桿內(nèi)力都是會有較大變化的。

五、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警

如何最大限度地預(yù)防和減少各類自然災(zāi)害對高鐵安全的影響，是鐵路安全技術(shù)必須長期關(guān)注的一項重大課題。綜合視頻監(jiān)視，系統(tǒng)對重點監(jiān)視口標(biāo)和重點治安防范區(qū)域進行實時監(jiān)視，回訪、具有視頻圖像的實時監(jiān)視、存儲、云鏡控制、視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

我國己是高速鐵路大國，投運規(guī)模不斷速擴大。目前鐵路部門首要工作就是做好高鐵安全風(fēng)險防控，做好各種檢測、監(jiān)測、監(jiān)控工作。鐵路部門要深刻認(rèn)識高鐵安全管理特點，全力推進安全技術(shù)創(chuàng)新，不斷完善高鐵安全技術(shù)體系建設(shè)，增強科技保高鐵運行安全的能力，確保高速鐵路持續(xù)安全穩(wěn)定運行。

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