鐵路客運專線自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建

李耀東

為保證鐵路客運專線的安全性，建設(shè)自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱：災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)）是極為重要的?；诖?，本文針對客運鐵路面對的危險構(gòu)建出一套災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋數(shù)據(jù)采集器、終端調(diào)度室以及列車本身，能夠通過數(shù)據(jù)采集對即將發(fā)生的危險進行分析報警，并將數(shù)據(jù)回饋給調(diào)度室，再由調(diào)度室進行列車調(diào)度，避免發(fā)生意外。

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)由于要實現(xiàn)全天候作業(yè)，所以對其本身的安全性、穩(wěn)定性、準確性以及可維修性都提出了很高的要求。針對這個情況，在對災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)進行構(gòu)建時，采用“數(shù)據(jù)采集一數(shù)據(jù)比較一數(shù)據(jù)傳輸一調(diào)度室一列車”的形式，由調(diào)度室最終對列車行進進行調(diào)度，確定列車的行進速度等因素，保證列車安全行進。

1鐵路客運專線鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象

我國客運專線時速在200Km/h及以上，所以相較于普速鐵路，自然環(huán)境因素以及及突發(fā)人為災(zāi)害對列車的影響變大，所以災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)包括：（1）風監(jiān)測子系統(tǒng)。對高速列車而言，雖然列車整體呈流線型，該造型對列車所受的側(cè)向風沒有明顯的防護效果，風速監(jiān)測主要是對列車側(cè)向瞬時風速進行監(jiān)測。（2）雨監(jiān)測子系統(tǒng)。降水量可以對路基以及軌道系統(tǒng)形成巨大影響，影響行車安全。（3）雪監(jiān)測子系統(tǒng)。降雪對鋼軌與車輪間的滑動摩擦系數(shù)、剎車距離影響很大，所以必須要對降雪量進行監(jiān)測，確保列車在降雪環(huán)境下行駛的安全性能。（4）異物侵限子系統(tǒng)。公路橫跨鐵路橋梁上的墜落異物（如車輛事故或人為拋落物體）、隧道口頂部的落石會對高速行進的列車造成很大的災(zāi)難，所以必須要對異物侵入鐵路界限進行監(jiān)測，確保列車行駛的安全性。（5）地震監(jiān)測子系統(tǒng)。我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，高烈度的地震災(zāi)害會對軌道和路基造成巨大傷害，所以需要在地震帶建設(shè)地震子監(jiān)測系統(tǒng)，在發(fā)生對列車行進造成災(zāi)害的地震時及時控車避免更大的損失。（6）防雷措施。雷電可能會破壞災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的電力供應(yīng)和信息傳輸，所以在系統(tǒng)內(nèi)傳輸設(shè)備及供電設(shè)備加裝防雷裝置，避免雷電次生災(zāi)害。

2鐵路客運專線災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1災(zāi)害監(jiān)測各子系統(tǒng)布設(shè)原則

中國地域廣大，東西南北差異巨大。災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)不同地區(qū)的災(zāi)害情況按需求構(gòu)建，根據(jù)不同項目和地區(qū)設(shè)置不同的子系統(tǒng)監(jiān)測災(zāi)害信息。

（1）風監(jiān)測子系統(tǒng)。對于軌道經(jīng)過的橫向山谷地帶或大風災(zāi)害頻發(fā)區(qū)（如新疆百里風區(qū)）要選用風監(jiān)測子系統(tǒng)對風速風向進行監(jiān)測，防止列車傾覆脫軌。

（2）雨監(jiān)測子系統(tǒng)。對于客專線路經(jīng)過強降雨地帶和低洼地帶雨監(jiān)測子系統(tǒng)能夠?qū)挝粫r間內(nèi)的降水量進行測量，防止強降雨天氣路基損毀和高速列車脫軌。

（3）雪監(jiān)測子系統(tǒng)。對于北方及易發(fā)生暴風雪地區(qū)，應(yīng)布設(shè)雪監(jiān)測子系統(tǒng)，監(jiān)測鐵路沿線降雪量，防止強降雪造成高速列車制動距離不足和傾覆危險。

（4）異物侵限監(jiān)測子系統(tǒng)。對于公路上跨鐵路或隧道口可能會發(fā)生異物侵入鐵路界限的區(qū)段，應(yīng)布設(shè)異物侵限子系統(tǒng)。當異物侵入鐵路界限，損毀傳感器，防災(zāi)系統(tǒng)及時傳輸信號至列控中心控車。

（5）地震監(jiān)測子系統(tǒng)?！吨袊卣饎訁?shù)區(qū)劃圖》GB18306確定的地震動峰值加速度0.1g及以上的鐵路區(qū)段設(shè)置地震監(jiān)測子系統(tǒng)。地震數(shù)據(jù)采集器將采集的地震儀信息進行比較核除干擾信息后將報警傳輸至列控中心控制列車行進，減少損失。

（6）防雷措施。災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)的室外設(shè)備與室內(nèi)設(shè)備連接均設(shè)置防雷，防止因雷電引起系統(tǒng)損壞或信息誤報。

2.2數(shù)據(jù)比較原則

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)本身是為鐵路安全運營服務(wù)的，系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)準確性和穩(wěn)定性是非常重要的。防災(zāi)各子系統(tǒng)在信息采集和數(shù)據(jù)傳輸過程中如何保證報警信息正確和系統(tǒng)穩(wěn)定是第一位的。

（1）風監(jiān)測子系統(tǒng)。每個風監(jiān)測點設(shè)置2臺風速風向計采集信息。當其中一臺出現(xiàn)瞬時風速對列車有害時，信息采集板會進行2臺風速計的數(shù)據(jù)進行比對，消除誤報信息，防止因為頻繁的誤報信息導(dǎo)致列車降速運行，影響列車運營效率。

（2）雨監(jiān)測子系統(tǒng)。每個雨量監(jiān)測點設(shè)置1臺雨量計，但是信息采集版對于降雨量的信息采取一段時間內(nèi)的滑動平均值計算降雨量，防止短時雷陣雨天氣引起的誤報導(dǎo)致列車降速運營。

（3）雪監(jiān)測子系統(tǒng)。每個雪監(jiān)測點設(shè)置1臺雪深計并配置1臺攝像機對于鋼軌處的降雪量進行監(jiān)測，降雪量的信息向后臺傳輸?shù)耐瑫r，每1小時會有現(xiàn)場照片影像資料做比對，防止誤報信息導(dǎo)致列車降速。

（4）異物侵限監(jiān)測子系統(tǒng)。每個異物侵限監(jiān)測點的傳感器內(nèi)部采取雙電網(wǎng)模式。當單電網(wǎng)線路故障，后臺顯示黃色故障報警，當雙電網(wǎng)全部斷開后，對應(yīng)繼電器組合常態(tài)吸起的繼電器落下并觸發(fā)信號系統(tǒng)控制列車停車，后臺顯示紅色報警。

（5）地震監(jiān)控子系統(tǒng)。每個地震監(jiān)測臺站設(shè)置2臺地震儀，2各地震臺站間距宜為25km。為防止因為工程施工或其它人為因素震動引起的誤報，臺站通過對兩臺地震計采集的數(shù)據(jù)進行校核，提高抗干擾能力，一個臺站兩個地震計同時監(jiān)測到數(shù)據(jù)進行相似性分析，判識為地震時臺站進行報警，一個地震計發(fā)生故障時該臺站不報警。當?shù)卣饎蛹铀俣却笥诘扔?0gal則分級報警，系統(tǒng)對未達到閾值（40gal）的地震事件或非地震事件輸出地震警報。

數(shù)據(jù)信息比對是確保災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)安全準確運行的重要原則。系統(tǒng)必須確保自身報警信息正確無誤才能保證客運專線的安全運行。所以災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)軟件的內(nèi)在邏輯判斷極為重要。

2.3信息傳送系統(tǒng)

為確保災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的報警信息安全無誤的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，室外設(shè)備（傳感器）和室內(nèi)設(shè)備（數(shù)據(jù)采集監(jiān)控單元）之間的信息傳輸采用鐵路專用信號電纜走通信信號的電纜槽道敷設(shè)。為防止線路施工和維護過程中的電纜損壞，采用鋼帶鎧裝；為避免接觸網(wǎng)電壓和行車感應(yīng)電流的影響，采用鋁護套的型號，一般為PTYL23或SPTYWPL23型。

2.4災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)自身防護體系

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)為了保障列車的安全運行，其本身必須擁有良好的防護措施。對系統(tǒng)自身防護體系威脅最大的是雷電，以及各項污染，污染物會阻塞各項檢測儀器，使儀器失效。所以本系統(tǒng)前端傳感器采用非機械式、免維護傳感器，有效工作時間長。其次在傳感器數(shù)據(jù)信息進入室內(nèi)設(shè)備前家裝防雷端子，防止信號發(fā)送、接收過程出現(xiàn)問題而形成重大安全事故。

綜上所述，災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)采用“災(zāi)害監(jiān)測一數(shù)據(jù)比對傳輸一調(diào)度室（和列車）—列車”的形式構(gòu)建。通過對各項影響列車行進安全的重要因素進行監(jiān)測和對比，將信號傳送到后臺。該系統(tǒng)不僅能夠在發(fā)生重大環(huán)境變化或人為事故時能夠保證列車的安全，也能在列車行駛時按照環(huán)境因素為列車駕駛員提供行駛建議，以達到最大限度確?？瓦\專線鐵路安全運行的目的。