高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化研究

●劉媛媛

根據(jù)四川西南交大鐵路發(fā)展有限公司官網(wǎng)報告，異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)對鐵路異物侵限進(jìn)行的實時監(jiān)測，該系統(tǒng)具有自動報警、預(yù)警功能①。2013 年，國內(nèi)相關(guān)科研報告《高速鐵路防災(zāi)系統(tǒng)綜合監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究——高速鐵路防災(zāi)系統(tǒng)提高可靠性技術(shù)研究》中，明確指出對異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)方面的技術(shù)研究是我國高速鐵路發(fā)展的必要條件②。

一、高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)概況

高速鐵路容易發(fā)生自然災(zāi)害以及異物侵限情況的地段主要為隧道口（由于隧道上方經(jīng)常發(fā)生碎石掉落事件）；公路跨越鐵路橋（由于汽車行駛中不可控因素造成）；山區(qū)地段；高速公路與鐵路并行之處。隨后經(jīng)過路網(wǎng)規(guī)模不斷發(fā)展、擴(kuò)大，各地鐵路局按照鐵路路線對災(zāi)害以及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行升級、改進(jìn)。在不斷完善、改進(jìn)侵限監(jiān)測系統(tǒng)的過程中，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)資源存在一些重復(fù)建設(shè)、利用率低以及管理較為困難等問題。所以，2013 年我國正式成立高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限檢測系統(tǒng)鐵路局中心系統(tǒng)，目的是為了對侵限監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行不間斷監(jiān)控、管理，出現(xiàn)系統(tǒng)無法處理的緊急情況能夠及時進(jìn)行處理。

高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)對于我國鐵路發(fā)展具有重要意義，高速鐵路運(yùn)行安全關(guān)系到旅客的生命財產(chǎn)安全問題，而監(jiān)測系統(tǒng)就是鐵路運(yùn)行安全最關(guān)鍵的一項保障。目前我國監(jiān)測系統(tǒng)基本上采用的是有線網(wǎng)絡(luò)，但有線網(wǎng)絡(luò)成本較高，如果大規(guī)模進(jìn)行建設(shè)不僅花費(fèi)金額龐大，而且在山區(qū)、峽谷等險要地勢處建設(shè)和維護(hù)都較為麻煩。無線傳感器具有低消耗、不需布線等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足高速鐵路監(jiān)測需求，也方便工作人員進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，適用于建設(shè)在地勢險要之處。

高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)，主要是由雙電纜傳感器、紅外線、光纖光柵、微波以及視頻監(jiān)控等技術(shù)構(gòu)成的，其中個光纖光柵傳感技術(shù)是保護(hù)鐵路不被異物侵害的最佳監(jiān)測方案③。光纖光柵傳感技術(shù)具有信號距離傳輸遠(yuǎn)、精準(zhǔn)對故障部位定位、不受電磁干擾、體積小、重量輕、堅固耐用、不受氣候影響等多項優(yōu)點(diǎn)。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）國外研究現(xiàn)狀

高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測是世界上許多國家都非常重視的問題，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測這個領(lǐng)域進(jìn)行了多年研究并取了不錯的成果，其中日本、法國研究最為突出。

日本早在上世紀(jì)90 年代就開展了對高速鐵路異物侵限監(jiān)測的研究應(yīng)用，日本新干線是全世界第一個開始使用商業(yè)運(yùn)營的高速鐵路，其中COSMOS 新干線采用的就是綜合運(yùn)輸管理系統(tǒng)，在新干線運(yùn)行沿線容易發(fā)生異物侵限和自然災(zāi)害的位置進(jìn)行了監(jiān)測設(shè)備安裝，通過監(jiān)測系統(tǒng)將異物第一時間發(fā)送回控制中心，其系統(tǒng)具有非常高的安全性，所以日本新干線運(yùn)行以來從未發(fā)生過鐵路事故。

法國與日本一樣，其鐵路監(jiān)測技術(shù)一直處于世界前列水平。由于法國位于大陸板塊連接處經(jīng)常發(fā)生地震等自然災(zāi)害，法國技術(shù)工作人員就在所有高速鐵路隧道口以及經(jīng)常發(fā)生異物侵限位置安裝了防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)上使用雙電纜傳感器進(jìn)行接收信號，不僅監(jiān)測著鐵路行車安全，一旦列車出現(xiàn)危險情況還可以通過開關(guān)停車保證了人員安全問題。

（二）國內(nèi)研究現(xiàn)狀

由于我國是發(fā)展中國家，高速鐵路的發(fā)展起步較于發(fā)達(dá)國家而言相對比較晚，近年來我國對高速鐵路自然災(zāi)害以及異物侵限也逐漸開始重視起來，從最初的僅僅只有理論研究發(fā)展到現(xiàn)在理論、技術(shù)都在進(jìn)行研究。之前我國計劃沒有相關(guān)的設(shè)備研發(fā)和制造企業(yè)，全靠從國外引進(jìn)，而現(xiàn)在國內(nèi)多家研發(fā)、制造企業(yè)也在逐漸崛起，但對高速鐵路監(jiān)測系統(tǒng)的研究發(fā)展還需要持續(xù)努力，由此提高監(jiān)測系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。

三、我國監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

我國自然災(zāi)害以及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計普遍存在內(nèi)容不足、指標(biāo)過少等問題，設(shè)計內(nèi)容沒有全方面考慮自然災(zāi)害和鐵路所處地理位置問題，一些監(jiān)測系統(tǒng)放置點(diǎn)布局不合理，后期人員維修是一個難點(diǎn)。

（一）部分監(jiān)測系統(tǒng)工程質(zhì)量驗收不到位，相關(guān)接口預(yù)留不夠

一些鐵路線還沒有開通就發(fā)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量出現(xiàn)問題，例如雙電網(wǎng)網(wǎng)片表面脫落、電線裸露等。而且在進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)安裝時一些地區(qū)沒有預(yù)留螺栓孔徑，導(dǎo)致后續(xù)安裝、維修困難。

（二）報警里程與現(xiàn)場里程不一致

由于一些監(jiān)測系統(tǒng)竣工后期驗收相關(guān)資料不全，導(dǎo)致處于天氣惡劣環(huán)境的鐵路線上報的里程與實際里程不符合，這些問題在驗收時未能及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致后續(xù)實施工作時難以開展返工，其主要原因在于建設(shè)單位在驗收時沒有按照系統(tǒng)竣工驗收標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行驗收。

（三）檢測系統(tǒng)功能不夠完善，質(zhì)量不高

據(jù)相關(guān)研究調(diào)查表明，我國多數(shù)高速鐵路檢測系統(tǒng)缺少對地震、臺風(fēng)的預(yù)警功能，并且由于降雨量對列車引起的震動敏感問題，在一些震動幅度較大的線路上及時采取了過濾措施也無法消除震動感，因此即便未降雨也會出現(xiàn)雨量值報警。導(dǎo)致這些問題的主要原因是對災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的招標(biāo)文件對其功能和質(zhì)量要求不夠高、不夠全面，導(dǎo)致生產(chǎn)商自行決定其質(zhì)量和功能，最后生產(chǎn)出來的監(jiān)測系統(tǒng)缺少重要功能，質(zhì)量也不夠高。

四、我國監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化的研究對策

（一）加強(qiáng)對工程質(zhì)量驗收的管控

對監(jiān)測系統(tǒng)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善以及規(guī)范，在進(jìn)行相關(guān)制度設(shè)定時一定要依據(jù)我國鐵路線運(yùn)行的實際情況進(jìn)行，設(shè)計人員要進(jìn)行實地調(diào)查。同時，也要加強(qiáng)對工程質(zhì)量驗收的管控力度，對于監(jiān)測系統(tǒng)施工以及竣工要有相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行審核，確保監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量。

（二）供應(yīng)商以及研究部門要積極開發(fā)提高檢測系統(tǒng)可靠性和準(zhǔn)確性

從目前檢測系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤報警地區(qū)統(tǒng)計情況來看，多數(shù)報警錯誤的地區(qū)處于常年大風(fēng)以及雷雨天氣下，所以研究部門要針對監(jiān)測系統(tǒng)的防雷性和防風(fēng)性進(jìn)行研究設(shè)計。對于研究優(yōu)化系統(tǒng)對大風(fēng)、大雨、打雷、地震等自然災(zāi)害防護(hù)尤為重要，要研究解決這些自然天氣對設(shè)備報警錯誤的影響，對于監(jiān)測系統(tǒng)材料的選取、安裝技術(shù)的提高以及電源優(yōu)化等都需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

（三）提高檢測系統(tǒng)質(zhì)量，完善功能系統(tǒng)

應(yīng)進(jìn)一步完善檢測系統(tǒng)各子系統(tǒng)技術(shù)，提高對設(shè)備制作材料的要求。同時要明確相關(guān)質(zhì)量驗收規(guī)定，進(jìn)一步規(guī)范國內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備制造商的制作規(guī)定。

除此之外，對監(jiān)測系統(tǒng)要進(jìn)行定期檢測，在設(shè)備運(yùn)行中后期，由于環(huán)境因素現(xiàn)場前期檢測采集的數(shù)據(jù)可能會發(fā)生波動，為保證其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性。有必要定期進(jìn)行檢測，主要內(nèi)容是加強(qiáng)監(jiān)測系統(tǒng)主要設(shè)備的定期檢查、標(biāo)定。

結(jié)語

我國高速鐵路監(jiān)測系統(tǒng)還處于發(fā)展階段，目前依舊存在一些問題需要相關(guān)部門進(jìn)一步研究解決。要針對監(jiān)測系統(tǒng)安裝的前期、中期、后期三個時間段設(shè)定全方位的監(jiān)控制度和方針，實現(xiàn)建設(shè)、運(yùn)用、維修三個方面的全線優(yōu)化。

注釋：

①李曉宇,劉敬輝.高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)可靠性分析與優(yōu)化研究[J].中國鐵路,2019(05):27- 32

②馬禎. 高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)鐵路局中心系統(tǒng)深化研究與應(yīng)用 [D].中國鐵道科學(xué)研究院,2019

③喻珊珊. 高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)電源改造方案探討[J].數(shù)字通信世界,2018(04):61- 62