京滬高鐵防災安全監控系統的應用管理

董志峰 上海鐵路局徐州工務段

高速鐵路對行車安全保障體系有很高的科學要求，除了要求保證線路、機車車輛、牽引供電和通信設備高安全性以外，對各種可能發生的災害，如自然災害～強風、暴雨、大雪、地震，突發性災害～異物侵限、墜物、非法侵入等，都要實施監測，這些災害雖然發生的概率小，但是危害性大，必須建立防災安全監控系統，預防災害的突然襲擊。高速鐵路的防災安全監控系統運用對京滬高鐵的安全運營舉足輕重。徐州工務段作為高鐵工務維護部門按照防災安全監控系統提供的相關災害信息，開展基礎設施的巡檢養護及應用管理工作，為保證京滬高速列車運行安全正點、高效舒適作出了積極貢獻。

1 高速鐵路安全防災系統概念

高速鐵路安全防災系統是綜合調度中心的一個組成部分，是集工程氣象學、空氣動力學、統計學、故障-安全及計算機網絡等技術于一體的集成系統。對危及鐵路行車安全的自然災害（風、雨、雪、地震等）、異物侵限、突發事件等實施實時監測、采集，匯總各類監測設備的監測信息，實施監測信息的分布獲取、集中管理、綜合運用，全面掌握災害動態，提供及時準確的災害報警和預警功能。并依據災害嚴重程度立即采取緊急處置措施，防止或減輕災害引發的損失，避免次生災害。同時為調整運行計劃，下達行車管制、搶修救援、維修等工作提供基礎數據依據，是現代化鐵路運輸系統中不可或缺的主要技術保障。

2 高速鐵路安全防災系統組成

2.1 安全防災系統組成

高速鐵路安全防災系統一般包括信息采集、信息傳輸和信息處理三部分。京滬高速鐵路（虹徐段）防災安全監控系統是風監測子系統、雨量監測子系統、異物侵限監控子系統以及地震監測子系統的集成系統，并預留防雪等其它種類防災監測的接入條件。系統采用統一的處理平臺，由風、雨、異物侵限及地震等現場監測設備，防災電纜，中繼站，通信基站（含車站通信機房）防災監控單元和牽引變電所或分區所主控室防災監控單元，監控數據處理設備（含維修終端），工務段監控設備，調度所行車調度、工務調度監控設備以及傳輸通信網絡、接口等組成（如圖1、2所示）。工務段防災安全監控設備包括監控終端、工控機UPS電源、打印機等組成。調度終端以圖形、文本并伴音響報警方式，提供風、雨、(雪)、地震及設備故障等報警、預警信息和相應的維護預案。

圖1 京滬高鐵防災安全監控系統構成示意圖（工作過程）

圖2 京滬高鐵防災安全監控系統（徐州工務段管內）

2.2 各子系統功能

(1)防風預警監控子系統由風速風向計、發送裝置、接收分析記錄顯示裝置組成。在易發生強風及突然大風的高架橋上、山口、河川等地安裝風速風向儀，對日常的風速風向實時監測。其信息經匯總、分析，當風速達到警戒標準時，防災安全監控系統將產生報警信息，并上報調度中心，由調度中心發布列車限速、停運等運行管制命令，從而確保列車運行安全。

風向風速計托架安裝在接觸網支柱上，垂直于線路方向，安裝在托架上的風速風向計高度距軌面4 m?，F場控制箱采用小型化結構，固定在接觸網支柱的位置（見圖3）。

圖3 防風預警監控裝置（風向風速計）現場照片

圖4 雨量監測子系統（"雨鼓式"雨量計）現場照片

(2)雨量監控子系統由數據采集、數據傳輸、監測終端等設備構成。根據高速鐵路沿線氣象、水文、災害歷史以及線路的路基、橋梁等設計狀況，有針對性地設置監測終端，有效地制訂運營及防洪措施。雨量計采用集成在超聲波式風速風向計中的最先進的"雨鼓式"雨量計（見圖4）。該雨量計為非機械式產品，在使用過程中所以沒有沉積物無需維護清洗；雨量計集成在超聲波風速風向計中，不需單獨安裝，可與風監測點同點布設，降雨數據與風速、風向、氣溫、氣壓、濕度等信息使用同一通道上傳

(3)異物侵限監控子系統是指在公路跨線橋、公路與鐵路并行路段等處設置防護網工程和監測系統，將侵限信息及時傳輸到調度中心，以控制列車運行，保證運行安全。在具體實施中，常常輔以視頻監控系統作為突發異物侵限報警信息的補充，為調度中心下達行車管制、救援、維修管理等命令提供決策依據。

(4)地震監控子系統（見圖5）可以實現強震檢測、報警及聯動控制牽引供電系統、信號列控系統等應用功能，并預留P波預警功能。同時，系統預留可根據地震動加速度值設置多重報警門限的功能。京滬高速鐵路（虹徐段）防災安全監控系統地震監測子系統采用力平衡加速度傳感器、強震動記錄器及傳輸線纜等組成，安裝在沿線變電所或分區所。

圖5 地震儀基坑外觀及防雷塔 地震基坑及地震儀

3 高速鐵路安全防災系統應用管理

目前京滬高速鐵路防災安全監控系統徐州工務段管內共設風、雨監測點共計19處（其中風速儀16處，雨量點3處），地震監測點3處，終端系統1處（設在段安全生產指揮中心）。

3.1 高速鐵路安全防災系統相關報警處置

3.1.1 風報警處置

列車調度員實時監控防災安全監控系統的監控終端，當防災安全監控系統發出風速報警信息 (自動生成限速里程及限速值，下同)后，列車調度員應根據報警信息立即向動車組列車發布限速調度命令（限速里程為報警監測點的相鄰兩端監測點之間的區段；如終端監測點報警，限速里程則為相鄰端監測點至終端監測點前移10 km的區段）。指揮動車組司機應按相應的限速要求運行。當防災安全監控系統發出禁止運行報警信息時，列車調度員應立即通知報警區段內或接近報警區段的動車組停止運行。

3.1.2 雨報警處置

當降雨量達到臨界值時，防災安全監控系統監控終端自動報警，列車調度員應根據報警信息立即向動車組列車發布限速調度命令，指揮動車組司機按相應的限速要求運行。工務段調度員應根據報警信息立即通知相關車間工區人員進行冒雨檢查。

當報警監測點1 h降雨量降至20 mm及以下，且持續30 min以上，可解除限速。工務調度員向列車調度員申請取消動車組臨時限速運行的調度命令（通過工務調度監控終端設置取消），并經電話確認。列車調度員接到工務調度員取消限速的申請后（在行車調度監控終端上自動顯示），向動車組列車發布取消臨時限速運行的調度命令。

3.1.3 地震報警處置。

地震監測系統能準確識別地震波，監測地震加速度，生成強震報警，實現強震應急處置。當二個及以上地震監測點監測出的地震加速度達到0.04 g及以上時，路局調度所、工務段監控終端發出災害報警信息，防災安全監控地震子系統自動觸發信號系統使安裝有ATP的動車組自動停車、觸發牽引變電所牽引供電控制裝置使接觸網停電。

當監控終端顯示界面彈出單點報警對話框后，段安全生產指揮中心調度員立即通知高鐵車間（工區）相關人員進行現場核查，檢查人員檢查確認無地震報警解除設備故障后，向工務調度匯報。

當終端顯示界面彈出兩點報警對話框后，此時為地震報警，系統已經自動觸發信號系統使安裝有ATP的動車組自動停車、觸發牽引變電所牽引供電控制裝置使接觸網停電。段安全生產指揮中心調度員在接到通知后，立即通知高鐵車間（工區）相關人員到報警點進行現場設備檢查。檢查人員確認設備具備開通條件后，向段安全生產指揮中心調度員匯報。

3.2 高速鐵路安全防災系統的維護管理

(1)工務部門是高速鐵路防災安全監控系統設備維護的牽頭單位，工務、通信、電務、供電段共同做好防災系統的維護管理工作。

(2)高速鐵路防災安全監控系統設備維護的各單位都應建立健全安全防災系統的修、管、用各項工作制度，在段和高鐵車間建立了相關設備臺帳、設備檢修運用質量手冊及相關管理資料，備有防災安全監控系統網絡結構圖、調度使用手冊、產品操作維護手冊及本系統工程竣工資料等技術文件，建立備品備件管理、故障處理及軟硬件變更等臺帳。工務部門還應結合防洪工作需要建立降雨量、風速等監測資料數據庫，全面做好統計分析工作。

(3)鑒于該系統專業性強、技術要求高的特點，設備維護單位與高速鐵路安全防災系統的設備廠商必須建立良好的工作協調機制，雙方商定日常定期檢查辦法和聯系方式，明確雙方的職責以及維護辦法等，確保安全防災系統始終功能有效、狀態良好。其中防災安全監控地震子系統的監測還應接受地方地震管理部門的指導。

(4)加強設備周期檢查和維護。做到對監控終端系統設備每天巡檢1次；基站監控單元每月巡檢1次；風雨傳感器每月巡檢1次；異物侵限電網每月巡檢1次；地震儀每月巡檢1次。為確保及時發現防災系統設備故障報警，段安全生產指揮中心調度員對監控終端界面每小時檢查1次，所有的檢查都在專用記錄簿上做好檢查記錄，發現問題及時匯報及時處理，保證防災安全監控系統正常使用。

(5)嚴格按照鐵路營業線施工作業管理規定，加強對防災安全監控系統的設備維護作業安全管理。把防災安全監控系統的設備檢修、停用以及軟件升級等影響正常使用的設備維護；以及安裝在接觸網支柱上的風速風向儀、專用托架、現場接線盒以及牽引變電所、分區所內的地震儀及基站監控單元需要進行檢查維護全部納入施工作業計劃管理，制定詳實的施工組織方案，報路局審批同意后納入施工計劃或臨時搶修計劃，安排在天窗點內進行維護作業。

4 結束語

高速鐵路是建造在自然界的構造物，所以受到災害和事故的侵襲是不可避免的。但是，只要對各種災害和事故進行深入的研究，針對不同的災害和事故，結合高速鐵路的實際情況，制定不同的防災安全對策，就可以將災害和事故帶來的損失降到最低，確保高速鐵路的安全運行。京滬高速鐵路自今年7月開通以來，防災安全監控系統運行正常穩定，在發生臺風、暴雨等極端天氣時防災安全監控系統及時報警，自動提示降低運行速度，確保了高速列車的運行安全。