高速鐵路異物侵限監控子系統改進方案

摘 要：通過對福廈、廈深高鐵防災系統施工中的調查和研究，發現防災系統中異物侵限監控子系統與高鐵列控系統的對接方式復雜，涉及到列控軟件的修改，涉及面廣，影響范圍大，工程投資高。本文通過對防災異物侵限監控子系統的工作原理和施工現場的實際調研，提出了防災異物侵限監控子系統的改進方案，將防災異物子系統與列控系統分離，減小防災系統施工對鐵路運輸的影響，減少工程投資，最大程度優化設計方案。

關鍵詞：防災 異物侵限監控子系統 方案改進

中圖分類號：U238 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0009-02

隨著我國高速鐵路通車里程的不斷延伸，為防止或降低自然災害、突發事件對鐵路運輸的影響，對危及高速鐵路列車運行安全的風、雨等災害和異物侵限進行實時監測報警、預警，控制列車限速或停車，列車時速在200 km（含）以上的高速鐵路要設計防災安全監控系統。防災安全監控系統是由風監測、雨量監測及異物侵限監控等子系統組成的集成系統。系統采用統一的處理平臺，由現場監測設備、現場監控單元、監控數據處理設備、傳輸網絡及工務處、工務段、調度所終端等組成。高速鐵路防災安全監控系統設置的異物侵限監控子系統，用來防止較大型物體非正常侵入鐵路限界，對行車安全產生巨大威脅。在有可能落下異物的路塹和隧道口、有可能發生交通事故的公跨鐵立交橋（或公鐵并行段）等處都要設置異物侵入監控設備，在發生異物侵限時，觸發列控系統，利用信號聯鎖關系同步開放禁止信號，保證列車運行安全。

國內目前現有的防災異物侵限監測子系統的設計，當發生異物侵限時，需要將防災異物侵限子系統對鐵路運輸的預警功能通過信號列控系統來實現，給現場的施工帶來很多不便，本文作者（中鐵二十四局廈深高鐵防災系統項目部項目經理）根據福廈、廈深高鐵目前使用的防災系統監控設備提出了一套較為可靠的異物監控子系統的改進方案。

1 既有防災異物監控子系統簡介

1.1 既有既有異物監控子系統工作原理

當發生異物侵限，撞擊防災異物侵限電網，使雙電網傳感器發生斷裂，現場異物侵限信息通過軌旁控制器傳給基站現場監控單元。基站現場監控單元接收并確認異物侵限信息后，將異物侵限信息分兩路同時輸出，一路通過以太網通道傳至辦公樓的防災監控數據處理設備對信息進行處理并將信息傳到防災終端顯示報警信息；另一路通過鐵路信號電纜傳給列控中心，觸發列控系統，通過軌道電路繼電器的落下直接使得異物侵入的區段防護信號機顯示禁止信號。工作流程如圖1，圖2。

1.2 既有異物監控子系統存在主要問題

（1）工程投資大，專業接口復雜。

防災異物侵限子系統的分布不集中，大多數都在鐵路區間，區間防災基站至信號列控中心距離遠，敷設的信號電纜距離長，工程造價大；與信號列控的接口條件復雜，施工難度相當大。

（2）列控軟件修改工作量大。

由于防災異物侵限子系統的接入，在列控中心需要增設獨立的防災接口，并且要修改信號聯鎖及列控軟件，做多次仿真試驗。在既有線施工時，封鎖開通的工作量相當大，嚴重影響列車的行車組織。

（3）運營維護成本高。

高鐵列車運行間隔短，繁忙的干線列車的運行間隔往往只有5 min左右。防災異物侵限子系統接入信號列控系統，若該子系統發生故障，比如信號電纜遭受雷擊燒毀，防災與信號列控的接口出現異常等現象，都將使軌道電路在無異物侵限的情況下出現紅光帶。由于防災異物子系統大多分布在區間，維修人員很難及時處理故障，軌道電路紅光帶占用時間長，將嚴重影響鐵路行車。

2 方案改進的異物監控子系統簡介

2.1 改進型異物監控子系統工作原理

（1）軌旁控制器通過專用電纜與雙電網傳感器、上行軌道、下行軌道進行連接。實時采集、顯示雙電網傳感器的狀態，并將現場狀態傳送至基站設備，并接受基站設備的指令，對上、下行軌道實施占用或放行的操作。（2）無異物侵限時軌旁控制器的異物侵限報警繼電器勵磁吸起，此時防災異物侵限子系統所防護在軌道電路區段視為空閑，異物狀態信息實時傳遞給軌旁控制器，通過軌旁控制器顯示并傳輸至基站監控單元處，由監控處理設備等處理后將現場狀態上傳至監控終端進行顯示。（3）如出現異物侵入導致雙電網斷線后，軌旁控制器的異物侵限報警繼電器失磁落下，此時防災異物侵限子系統所防護在軌道電路區段視為占用，軌道電路紅光帶，信號系統自動采集，該區段防護信號機顯示禁止信號；同時監控終端進行告警顯示。（4）經現場人員確認不影響行車后，調度人員可在在防災終端恢復上行或者下行臨時通車操作；在現場恢復后，調度人員可以及時恢復正常行車狀態。（圖3、圖4、圖5）

2.2 改進型異物監控子系統特點

（1）本方案取消了防災基站與信號列控系統的關聯，節約了大量信號電纜以及接口設備，降低了工程造價；由于不需要介入鐵路信號系統，大大減輕了施工單位的工作量。（2）信號聯鎖以及列控系統不需要做任何修改，減小了對信號系統的影響，確保了信號系統的完整性和相對獨立性，降低了信號系統故障風險。（3）確保了防災異物侵限系統的相對獨立性，無論是施工過程，調試過程還是運行，維護過程對信號系統影響都縮小，使得故障處理時間縮短。（4）軌旁控制器直接與上、下行軌道相連，直接反映軌道區間的狀態，減少了故障點，可以更直接、更快捷地反應現場設備的運行狀態；（5）在軌旁控制器內增設2個偏極繼電器，反映防災異物侵限子系統的狀態，基站防災監控單元通過對繼電器狀態的判斷，控制軌道電路區段的占用或者空閑，設備相對集中，若發生故障容易判斷。

3 結語

本文所闡述的高鐵防災異物侵限子系統改進方案，能夠最大程度減小防災施工對鐵路運輸的影響，節約建設投資，維護更加簡單。避免了防災系統與信號列控系統對接施工以及列控軟件的修改，保證了兩個系統的獨立性和完整性，應用前景十分廣闊。本方案的局限性在于，在將來高鐵防災異物侵限子系統設計中，需要確定防災系統對軌道電路占用或者空閑狀態的確認權，其次本方案中涉及的軌旁控制器研發，也需要一定的過程。解決了這兩個問題，將使高鐵防災系統更加完善。

參考文獻

[1]GB 50009-2001，中華人民共和國國家標準，建筑結構荷載規范[S].

[2]運技基礎[2010]739號高速鐵路防災安全監控系統-公跨鐵立交橋異物侵限監測方案.

[2]TJ/GW088-2013，高速鐵路自然災害及異物侵限監測系統總體技術方案（暫行）[S].

[3]中鐵二院工程集團有限責任公司新建鐵路廈門至深圳防災系統工程設計圖紙.