滬寧城際鐵路災害監測系統新增風監測點的工程實踐

范紅衛 上海鐵路局上海高鐵維修段

滬寧城際鐵路災害監測系統新增風監測點的工程實踐

范紅衛 上海鐵路局上海高鐵維修段

災害監測系統風監測子系統對高速鐵路沿線大風進行實時監測，有效防止或減少災害對高速鐵路列車運行安全的影響。滬寧城際鐵路個別地段經常發生因大風而晃車的情況，鑒于風速超限直接危及行車安全，經評估需新增6處風監測點。災害監測系統一般在新建高速鐵路時同步建成投入使用，在既有高速鐵路新增風監測設備屬首次，通過本次工程實踐，總結一些施工方法。

災害監測系統；風監測；新增工程

風是空氣流動的現象，用風向和風速表示。風向是風的來向，風速是單位時間內空氣移動的水平距離。高速鐵路風速風向監測設備測量的是空氣相對于地面的水平運動，設備一般由傳感器、數據采集（處理）單元、數據傳輸單元及其他附屬設備等構成，實時監測鐵路沿線的風速風向，并將風速和風向值以數字信號輸出。風速風向監測設備按工作原理可分為風杯式、螺旋槳式、超聲波式、熱場式等。

滬寧城際鐵路全線設置風速風向監測設備32處，2011 至2013年三年間風監測報警統計見表1。

表1 2011至2013年三年間風監測報警統計情況

從表1可以看出四級報警限速250 km/h的最多，三年間所有限速報警幾乎每天2次，可見大風比較頻繁。鎮江至仙林之間山區啞口較多，經常因大風造成晃車或限速，鑒于風速超限直接危及行車安全，經評估需增設風監測點。

1 工程概況

滬寧城際災害監測系統新增6處風監測設備K281+200、K268+200、K266+300、K262+200、K259+500、K245+400。監控單元增加接口板件、配線。數據修改、測試。采集的信息均接入就近通信基站監控單元（見表2）。

表2 新增6處風監測設備

2 主要工程數量（見表3）

表3 主要工程數量

3 主要工、機具（見表4）

表4 主要工、機具

4 施工程序（見圖1）

圖1 施工程序

5 主要工程項目施工方法、標準

5.1 風監測設備安裝

現場風速監測設備由風速風向計與現場控制箱組成，風速風向計采用芬蘭維沙拉超聲波式風速風向計，按雙套配置。風速風向計具有風速、風向、氣溫、氣壓等氣象信息的監測功能。

一般情況下，風速儀的安裝點應選在沒有其它干擾或干擾較小的部位，從而在檢測過程獲得的信號能準確反映自然風特性。為降低線桿和支架對檢測的影響，宜采用“T”型安裝支架。新增的風速風向計都安裝在接觸網支柱上，風速風向計托架垂直于線路方向，安裝方向為與線路方向垂直，并指向線路外側，保證距離軌面（4.0±0.25）m的位置,利用水平儀與垂直校準儀調整好水平度與垂直度。調整并固定風速風向計角度，安裝角度偏差不宜大于±5°。現場控制箱采用小型化結構，便于維護，滿足防水、耐腐蝕等要求。箱體側面與線路平行，箱體門背向來車方向，箱體門開啟朝向線路外側，箱體中心距地面高度宜為1 500 mm。托架、箱體與接觸網支柱之間加裝厚度不小于10 mm的橡膠墊片。現場實際安裝情況見圖2。

圖2 現場實際安裝情況

5.2 電纜安裝

風速風向現場采集設備配線包括風速風向計至風監測數據傳輸單元和監控單元至風監測數據傳輸單元的電纜配線。

5.2.1 風速風向現場采集設備配線應做好防護

（1）采用耐老化波紋管或鋼管防護。

（2）固定防護管卡箍間距不大于1.2 m。

（3）在接觸網支柱上固定線纜時，線纜距H鋼柱邊緣應不小于50 mm。

（4）采用鋼管防護時，彎曲部分采用鋼絲橡膠軟管防護，鋼管與鋼絲橡膠軟管結合部采用喉箍緊固并用密封膠防水。

（5）托架及風監測數據傳輸單元穿線孔處加橡膠墊圈保護。

（6）線纜從風監測數據傳輸單元引入至電纜槽道時，采用鋼絲橡膠軟管防護并與接觸網支柱固定牢固。

5.2.2 風速風向現場采集設備配線應做好準備工作

（1）將電氣特性合格的電纜進行人工牽拉敷設，牽拉速度要均勻，避免打“背扣”及浪涌現象；敷設時，不應破壞外護套，在穿越鋼管時，應在鋼管口加塑料喇叭形護瓦。

（2）對每一根電纜導通、確認。

（3）每根電纜應有標識牌，標明去向。

5.2.3 風速風向現場采集設備配線應按要求進行

（1）風速風向計至風監測數據傳輸單元間配線宜采用帶護套的配線電纜，線把綁扎間距均勻。

（2）監控單元至風監測數據傳輸單元的電纜自風監測數據傳輸單元箱體底部保護管引入箱內并完成成端制作。

（3）芯線余留2～3次做頭余量，芯線均套號管，端頭做成鵝頭彎后與端子連接，備用芯線可盤成彈簧狀放在電纜根部。

5.3 監控單元擴容

新增6處風監測設備，需接入6個對應的監控單元（通信基站），每個監控單元增加1套監控主機板件、1套電源和通信防雷、1套接線端子，電源及數據配線。

5.4 數據修改

6 處監控單元，蘇州監控數據處理設備，路局調度所行車、工務調度監測終端，工務處防洪終端，段調度監測終端進行數據修改。

5.5 系統調試

5.5.1 單機調試

（1）檢查設備配線準確無誤，連接可靠。

（2）單機調試宜在設備加電15 min后進行。

（3）在數據傳輸單元至監控單元的配線端子處，利用調試設備對風速風向現場采集設備進行加電單機調試，調試設備能實時接收風速、風向、傳感器運行狀態等數據。

5.5.2 單項調試

（1）監控單元狀態指示燈顯示正常。

（2）利用調試設備觀察監控單元能同時接收管轄的風速風向計數據。

（3）模擬試驗監控單元及現場采集設備冗余配置及切換功能。①斷開其中一組板卡或通信接口，監控單元采集數據正常；恢復其連接，斷開另一組板卡或通信接口，監控單元采集數據正常；②斷開一路電源，監控單元采集數據正常；恢復供電，斷開另一路電源，監控單元采集數據正常。

5.5.3 系統功能性能調試

（1）在終端設備上顯示、查詢新增6處風監測信息與現場的位置和信息類型一致。

（2）在監控單元機柜接線端子處，模擬風監測設備超量程數據輸入，終端設備顯示數據異常報警。

5.6 系統測試

對新增風監測的功能進行測試。在監控單元模擬大風報警，查看各監測終端是否能正確顯示報警信息。測試標準如下：

（1）限速標準（見表5）。

（2）大風報警條件是連續10 s風速大于12 m/s；解除條件是連續10 min風速小于12 m/s。

（3）風速達到一個限速等級時，系統自動發出相對應的報警信息（自動生成限速里程及限速值）。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，限速里程則為相鄰監測點至終端監測點前移10 km的區段。

（4）監測終端接收不到風速監測點的數據時，監測終端自動報警。