京沪高铁防灾安全监控系统的应用管理

董志峰 上海铁路局徐州工务段

高速铁路对行车安全保障体系有很高的科学要求，除了要求保证线路、机车车辆、牵引供电和通信设备高安全性以外，对各种可能发生的灾害，如自然灾害～强风、暴雨、大雪、地震，突发性灾害～异物侵限、坠物、非法侵入等，都要实施监测，这些灾害虽然发生的概率小，但是危害性大，必须建立防灾安全监控系统，预防灾害的突然袭击。高速铁路的防灾安全监控系统运用对京沪高铁的安全运营举足轻重。徐州工务段作为高铁工务维护部门按照防灾安全监控系统提供的相关灾害信息，开展基础设施的巡检养护及应用管理工作，为保证京沪高速列车运行安全正点、高效舒适作出了积极贡献。

1 高速铁路安全防灾系统概念

高速铁路安全防灾系统是综合调度中心的一个组成部分，是集工程气象学、空气动力学、统计学、故障-安全及计算机网络等技术于一体的集成系统。对危及铁路行车安全的自然灾害（风、雨、雪、地震等）、异物侵限、突发事件等实施实时监测、采集，汇总各类监测设备的监测信息，实施监测信息的分布获取、集中管理、综合运用，全面掌握灾害动态，提供及时准确的灾害报警和预警功能。并依据灾害严重程度立即采取紧急处置措施，防止或减轻灾害引发的损失，避免次生灾害。同时为调整运行计划，下达行车管制、抢修救援、维修等工作提供基础数据依据，是现代化铁路运输系统中不可或缺的主要技术保障。

2 高速铁路安全防灾系统组成

2.1 安全防灾系统组成

高速铁路安全防灾系统一般包括信息采集、信息传输和信息处理三部分。京沪高速铁路（虹徐段）防灾安全监控系统是风监测子系统、雨量监测子系统、异物侵限监控子系统以及地震监测子系统的集成系统，并预留防雪等其它种类防灾监测的接入条件。系统采用统一的处理平台，由风、雨、异物侵限及地震等现场监测设备，防灾电缆，中继站，通信基站（含车站通信机房）防灾监控单元和牵引变电所或分区所主控室防灾监控单元，监控数据处理设备（含维修终端），工务段监控设备，调度所行车调度、工务调度监控设备以及传输通信网络、接口等组成（如图1、2所示）。工务段防灾安全监控设备包括监控终端、工控机UPS电源、打印机等组成。调度终端以图形、文本并伴音响报警方式，提供风、雨、(雪)、地震及设备故障等报警、预警信息和相应的维护预案。

图1 京沪高铁防灾安全监控系统构成示意图（工作过程）

图2 京沪高铁防灾安全监控系统（徐州工务段管内）

2.2 各子系统功能

(1)防风预警监控子系统由风速风向计、发送装置、接收分析记录显示装置组成。在易发生强风及突然大风的高架桥上、山口、河川等地安装风速风向仪，对日常的风速风向实时监测。其信息经汇总、分析，当风速达到警戒标准时，防灾安全监控系统将产生报警信息，并上报调度中心，由调度中心发布列车限速、停运等运行管制命令，从而确保列车运行安全。

风向风速计托架安装在接触网支柱上，垂直于线路方向，安装在托架上的风速风向计高度距轨面4 m。现场控制箱采用小型化结构，固定在接触网支柱的位置（见图3）。

图3 防风预警监控装置（风向风速计）现场照片

图4 雨量监测子系统（"雨鼓式"雨量计）现场照片

(2)雨量监控子系统由数据采集、数据传输、监测终端等设备构成。根据高速铁路沿线气象、水文、灾害历史以及线路的路基、桥梁等设计状况，有针对性地设置监测终端，有效地制订运营及防洪措施。雨量计采用集成在超声波式风速风向计中的最先进的"雨鼓式"雨量计（见图4）。该雨量计为非机械式产品，在使用过程中所以没有沉积物无需维护清洗；雨量计集成在超声波风速风向计中，不需单独安装，可与风监测点同点布设，降雨数据与风速、风向、气温、气压、湿度等信息使用同一通道上传

(3)异物侵限监控子系统是指在公路跨线桥、公路与铁路并行路段等处设置防护网工程和监测系统，将侵限信息及时传输到调度中心，以控制列车运行，保证运行安全。在具体实施中，常常辅以视频监控系统作为突发异物侵限报警信息的补充，为调度中心下达行车管制、救援、维修管理等命令提供决策依据。

(4)地震监控子系统（见图5）可以实现强震检测、报警及联动控制牵引供电系统、信号列控系统等应用功能，并预留P波预警功能。同时，系统预留可根据地震动加速度值设置多重报警门限的功能。京沪高速铁路（虹徐段）防灾安全监控系统地震监测子系统采用力平衡加速度传感器、强震动记录器及传输线缆等组成，安装在沿线变电所或分区所。

图5 地震仪基坑外观及防雷塔 地震基坑及地震仪

3 高速铁路安全防灾系统应用管理

目前京沪高速铁路防灾安全监控系统徐州工务段管内共设风、雨监测点共计19处（其中风速仪16处，雨量点3处），地震监测点3处，终端系统1处（设在段安全生产指挥中心）。

3.1 高速铁路安全防灾系统相关报警处置

3.1.1 风报警处置

列车调度员实时监控防灾安全监控系统的监控终端，当防灾安全监控系统发出风速报警信息 (自动生成限速里程及限速值，下同)后，列车调度员应根据报警信息立即向动车组列车发布限速调度命令（限速里程为报警监测点的相邻两端监测点之间的区段；如终端监测点报警，限速里程则为相邻端监测点至终端监测点前移10 km的区段）。指挥动车组司机应按相应的限速要求运行。当防灾安全监控系统发出禁止运行报警信息时，列车调度员应立即通知报警区段内或接近报警区段的动车组停止运行。

3.1.2 雨报警处置

当降雨量达到临界值时，防灾安全监控系统监控终端自动报警，列车调度员应根据报警信息立即向动车组列车发布限速调度命令，指挥动车组司机按相应的限速要求运行。工务段调度员应根据报警信息立即通知相关车间工区人员进行冒雨检查。

当报警监测点1 h降雨量降至20 mm及以下，且持续30 min以上，可解除限速。工务调度员向列车调度员申请取消动车组临时限速运行的调度命令（通过工务调度监控终端设置取消），并经电话确认。列车调度员接到工务调度员取消限速的申请后（在行车调度监控终端上自动显示），向动车组列车发布取消临时限速运行的调度命令。

3.1.3 地震报警处置。

地震监测系统能准确识别地震波，监测地震加速度，生成强震报警，实现强震应急处置。当二个及以上地震监测点监测出的地震加速度达到0.04 g及以上时，路局调度所、工务段监控终端发出灾害报警信息，防灾安全监控地震子系统自动触发信号系统使安装有ATP的动车组自动停车、触发牵引变电所牵引供电控制装置使接触网停电。

当监控终端显示界面弹出单点报警对话框后，段安全生产指挥中心调度员立即通知高铁车间（工区）相关人员进行现场核查，检查人员检查确认无地震报警解除设备故障后，向工务调度汇报。

当终端显示界面弹出两点报警对话框后，此时为地震报警，系统已经自动触发信号系统使安装有ATP的动车组自动停车、触发牵引变电所牵引供电控制装置使接触网停电。段安全生产指挥中心调度员在接到通知后，立即通知高铁车间（工区）相关人员到报警点进行现场设备检查。检查人员确认设备具备开通条件后，向段安全生产指挥中心调度员汇报。

3.2 高速铁路安全防灾系统的维护管理

(1)工务部门是高速铁路防灾安全监控系统设备维护的牵头单位，工务、通信、电务、供电段共同做好防灾系统的维护管理工作。

(2)高速铁路防灾安全监控系统设备维护的各单位都应建立健全安全防灾系统的修、管、用各项工作制度，在段和高铁车间建立了相关设备台帐、设备检修运用质量手册及相关管理资料，备有防灾安全监控系统网络结构图、调度使用手册、产品操作维护手册及本系统工程竣工资料等技术文件，建立备品备件管理、故障处理及软硬件变更等台帐。工务部门还应结合防洪工作需要建立降雨量、风速等监测资料数据库，全面做好统计分析工作。

(3)鉴于该系统专业性强、技术要求高的特点，设备维护单位与高速铁路安全防灾系统的设备厂商必须建立良好的工作协调机制，双方商定日常定期检查办法和联系方式，明确双方的职责以及维护办法等，确保安全防灾系统始终功能有效、状态良好。其中防灾安全监控地震子系统的监测还应接受地方地震管理部门的指导。

(4)加强设备周期检查和维护。做到对监控终端系统设备每天巡检1次；基站监控单元每月巡检1次；风雨传感器每月巡检1次；异物侵限电网每月巡检1次；地震仪每月巡检1次。为确保及时发现防灾系统设备故障报警，段安全生产指挥中心调度员对监控终端界面每小时检查1次，所有的检查都在专用记录簿上做好检查记录，发现问题及时汇报及时处理，保证防灾安全监控系统正常使用。

(5)严格按照铁路营业线施工作业管理规定，加强对防灾安全监控系统的设备维护作业安全管理。把防灾安全监控系统的设备检修、停用以及软件升级等影响正常使用的设备维护；以及安装在接触网支柱上的风速风向仪、专用托架、现场接线盒以及牵引变电所、分区所内的地震仪及基站监控单元需要进行检查维护全部纳入施工作业计划管理，制定详实的施工组织方案，报路局审批同意后纳入施工计划或临时抢修计划，安排在天窗点内进行维护作业。

4 结束语

高速铁路是建造在自然界的构造物，所以受到灾害和事故的侵袭是不可避免的。但是，只要对各种灾害和事故进行深入的研究，针对不同的灾害和事故，结合高速铁路的实际情况，制定不同的防灾安全对策，就可以将灾害和事故带来的损失降到最低，确保高速铁路的安全运行。京沪高速铁路自今年7月开通以来，防灾安全监控系统运行正常稳定，在发生台风、暴雨等极端天气时防灾安全监控系统及时报警，自动提示降低运行速度，确保了高速列车的运行安全。