李耀東

為保證鐵路客運(yùn)專線的安全性，建設(shè)自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱：災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）是極為重要的?；诖?，本文針對(duì)客運(yùn)鐵路面對(duì)的危險(xiǎn)構(gòu)建出一套災(zāi)害監(jiān)測(cè)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(duì)即將發(fā)生的危險(xiǎn)進(jìn)行分析報(bào)警，并將數(shù)據(jù)回饋給調(diào)度室，再由調(diào)度室進(jìn)行列車調(diào)度，避免發(fā)生意外。

災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于要實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，所以對(duì)其本身的安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性以及可維修性都提出了很高的要求。針對(duì)這個(gè)情況，在對(duì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，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(duì)列車行進(jìn)進(jìn)行調(diào)度，確定列車的行進(jìn)速度等因素，保證列車安全行進(jìn)。

1鐵路客運(yùn)專線鐵路災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要監(jiān)控對(duì)象

我國(guó)客運(yùn)專線時(shí)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(duì)列車的影響變大，所以災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：（1）風(fēng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。對(duì)高速列車而言，雖然列車整體呈流線型，該造型對(duì)列車所受的側(cè)向風(fēng)沒有明顯的防護(hù)效果，風(fēng)速監(jiān)測(cè)主要是對(duì)列車側(cè)向瞬時(shí)風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（2）雨監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。降水量可以對(duì)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(cè)子系統(tǒng)。降雪對(duì)鋼軌與車輪間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)、剎車距離影響很大，所以必須要對(duì)降雪量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(huì)對(duì)高速行進(jìn)的列車造成很大的災(zāi)難，所以必須要對(duì)異物侵入鐵路界限進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保列車行駛的安全性。（5）地震監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，高烈度的地震災(zāi)害會(huì)對(duì)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(cè)系統(tǒng)，在發(fā)生對(duì)列車行進(jìn)造成災(zāi)害的地震時(shí)及時(shí)控車避免更大的損失。（6）防雷措施。雷電可能會(huì)破壞災(zāi)害監(jiān)測(cè)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(yùn)專線災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1災(zāi)害監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)布設(shè)原則

中國(guó)地域廣大，東西南北差異巨大。災(zāi)害監(jiān)測(cè)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(xiàng)目和地區(qū)設(shè)置不同的子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)災(zāi)害信息。

（1）風(fēng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。對(duì)于軌道經(jīng)過的橫向山谷地帶或大風(fēng)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)（如新疆百里風(fēng)區(qū)）要選用風(fēng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止列車傾覆脫軌。

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

（3）雪監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。對(duì)于北方及易發(fā)生暴風(fēng)雪地區(qū)，應(yīng)布設(shè)雪監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)鐵路沿線降雪量，防止強(qiáng)降雪造成高速列車制動(dòng)距離不足和傾覆危險(xiǎn)。

（4）異物侵限監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。對(duì)于公路上跨鐵路或隧道口可能會(huì)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(dāng)異物侵入鐵路界限，損毀傳感器，防災(zāi)系統(tǒng)及時(shí)傳輸信號(hào)至列控中心控車。

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

（6）防雷措施。災(zāi)害監(jiān)測(cè)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(bào)。

2.2數(shù)據(jù)比較原則

災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身是為鐵路安全運(yùn)營(yíng)服務(wù)的，系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(bào)警信息正確和系統(tǒng)穩(wěn)定是第一位的。

（1）風(fēng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。每個(gè)風(fēng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置2臺(tái)風(fēng)速風(fēng)向計(jì)采集信息。當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)瞬時(shí)風(fēng)速對(duì)列車有害時(shí)，信息采集板會(huì)進(jìn)行2臺(tái)風(fēng)速計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，消除誤報(bào)信息，防止因?yàn)轭l繁的誤報(bào)信息導(dǎo)致列車降速運(yùn)行，影響列車運(yùn)營(yíng)效率。

（2）雨監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。每個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置1臺(tái)雨量計(jì)，但是信息采集版對(duì)于降雨量的信息采取一段時(shí)間內(nèi)的滑動(dòng)平均值計(jì)算降雨量，防止短時(shí)雷陣雨天氣引起的誤報(bào)導(dǎo)致列車降速運(yùn)營(yíng)。

（3）雪監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。每個(gè)雪監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置1臺(tái)雪深計(jì)并配置1臺(tái)攝像機(jī)對(duì)于鋼軌處的降雪量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降雪量的信息向后臺(tái)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，每1小時(shí)會(huì)有現(xiàn)場(chǎng)照片影像資料做比對(duì)，防止誤報(bào)信息導(dǎo)致列車降速。

（4）異物侵限監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。每個(gè)異物侵限監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器內(nèi)部采取雙電網(wǎng)模式。當(dāng)單電網(wǎng)線路故障，后臺(tái)顯示黃色故障報(bào)警，當(dāng)雙電網(wǎng)全部斷開后，對(duì)應(yīng)繼電器組合常態(tài)吸起的繼電器落下并觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)控制列車停車，后臺(tái)顯示紅色報(bào)警。

（5）地震監(jiān)控子系統(tǒng)。每個(gè)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站設(shè)置2臺(tái)地震儀，2各地震臺(tái)站間距宜為25km。為防止因?yàn)楣こ淌┕せ蚱渌藶橐蛩卣饎?dòng)引起的誤報(bào)，臺(tái)站通過對(duì)兩臺(tái)地震計(jì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，提高抗干擾能力，一個(gè)臺(tái)站兩個(gè)地震計(jì)同時(shí)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)進(jìn)行相似性分析，判識(shí)為地震時(shí)臺(tái)站進(jìn)行報(bào)警，一個(gè)地震計(jì)發(fā)生故障時(shí)該臺(tái)站不報(bào)警。當(dāng)?shù)卣饎?dòng)加速度大于等于40gal則分級(jí)報(bào)警，系統(tǒng)對(duì)未達(dá)到閾值（40gal）的地震事件或非地震事件輸出地震警報(bào)。

數(shù)據(jù)信息比對(duì)是確保災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全準(zhǔn)確運(yùn)行的重要原則。系統(tǒng)必須確保自身報(bào)警信息正確無誤才能保證客運(yùn)專線的安全運(yùn)行。所以災(zāi)害監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)的報(bào)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(hào)電纜走通信信號(hào)的電纜槽道敷設(shè)。為防止線路施工和維護(hù)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(hù)套的型號(hào)，一般為PTYL23或SPTYWPL23型。

2.4災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身防護(hù)體系

災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為了保障列車的安全運(yùn)行，其本身必須擁有良好的防護(hù)措施。對(duì)系統(tǒng)自身防護(hù)體系威脅最大的是雷電，以及各項(xiàng)污染，污染物會(huì)阻塞各項(xiàng)檢測(cè)儀器，使儀器失效。所以本系統(tǒng)前端傳感器采用非機(jī)械式、免維護(hù)傳感器，有效工作時(shí)間長(zhǎng)。其次在傳感器數(shù)據(jù)信息進(jìn)入室內(nèi)設(shè)備前家裝防雷端子，防止信號(hào)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(cè)系統(tǒng)采用“災(zāi)害監(jiān)測(cè)一數(shù)據(jù)比對(duì)傳輸一調(diào)度室（和列車）—列車”的形式構(gòu)建。通過對(duì)各項(xiàng)影響列車行進(jìn)安全的重要因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)比，將信號(hào)傳送到后臺(tái)。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(shí)能夠保證列車的安全，也能在列車行駛時(shí)按照環(huán)境因素為列車駕駛員提供行駛建議，以達(dá)到最大限度確?？瓦\(yùn)專線鐵路安全運(yùn)行的目的。