山区既有铁路灾害检测报警系统的研究

邹波

【摘 要】本文介绍了一种山区既有线铁路灾害检测报警系统，在自然灾害易发的山区铁路线路防灾点根据地理地貌合理设置由检测网、监测设备、报警设备组成的灾害报警系统，当系统检测到灾害点发生危岩落石、边坡坍塌、泥石流等不可抗等自然灾害时，立即开启现场声光报警和无线报警功能，对铁路工务部门人员和机车司机发出预警，可采取紧急措施，有效避免行车事故。

【关键词】灾害报警 无线列调 行车事故

1引言

我国西南地区山地较多，地理结构比较复杂，既有铁路线路多处在崇山峻岭当中。危岩落石、边坡坍塌和泥石流等自然灾害严重威胁铁路行车安全，一起行车事故将给铁路带来巨大的经济损失并造成很坏的社会影响。在自然灾害易发的山区铁路防灾点设置由检测网、监测设备、报警设备组成的灾害自动报警系统，能够自动检测出灾害并立即自动报警，拦停列车，有效避免行车事故。

2系统工作原理

在既有铁路线路危岩落石、边坡坍塌和泥石流等灾害易发点，根据线路周围地形条件合理设置检测网，通过对安装于检测网上的传感器状态信息进行实时监测来确定检测网状态。当监测发现检测网倾倒时，确认灾害发生，立即启动现场声光报警设备，同时通过无线列调直接对进入列调覆盖范围内的行车司机进行报警，通知其采取紧急措施。现场人员也可根据现场需要对系统进行操作，人工操作系统实现报警、停止报警等功能。

传感器为一种倾角开关传感器，当固定于检测网上的传感器处于正常位置时，传感器输出开关闭合；当传感器向任意方向倾斜到一定角度时，传感器输出开关断开。利用传感器这一特性，将各个传感器用电缆串联起来形成可靠的检测电路，以检测电路的通、断即可准确检测出检测网是否倾倒，从而判断出是否有灾害发生。

3系统设计

灾害检测自动报警系统由检测网、检测单元、信号处理及作业记录单元、检测报警单元、人工控制单元、现场声光报警单元、防雷单元和供电单元组成。基本结构如图1所示：

图1 灾害检测自动报警系统结构图

3.1 检测单元

检测单元用于对检测网状态的检测，其实质是一个环路检测电路。检测传感器、整流二极管、限流电阻、检测继电器线圈与隔离110V交流电源串联形成回路。检测继电器采用偏极继电器，当检测电路当中流过继电器线圈为正向直流电流时，继电器励磁吸起。当设备处于正常监测状态时，检测继电器励磁吸起，回路中任意传感器开路，都将导致检测继电器失磁落下，因而产生检测信号，供后续信号处理电路采集处理。

该检测电路具有了电缆短路和开路的诊断功能。当电缆发生短路故障时，电路的整流二极管失去作用，此时流过检测继电器线圈电流为交流电流，因此导致检测继电器失磁落下，产生检测信号。当电缆发生开路故障时，整个电路环路断开，导致检测继电器失磁落下，产生检测信号。

3.2 人工控制单元

人工控制单元是系统所提供的人机交互界面，主要由按键和开关组成，操作人员可通过其进行对系统的人工操作，手动操作使系统报警或者解除报警。

3.3 信号处理及作业记录单元

信号处理及作业记录单元由CPU、电源、实时时钟模块、输入模块、输出模块、信号隔离模块及记录模块组成。其功能是对检测单元和人工控制单元提供的信号进行处理，根据处理后的信号情况判断现场是否有灾害发生，一旦判断现场发生灾害，立即控制声光报警单元进行现场声光报警，同时向报警检测单元发出报警指令并将操作记录在CPU的作业记录模块内，方便事后查询。

3.4声光报警单元

声光报警单元包括警号和警灯，受信号处理及作业记录单元的控制。当信号处理及作业记录模块判断灾害发生或接收到人工控制报警指令时，开启警灯、警号工作电平，警灯开始闪亮，警号开始鸣响。

3.5检测报警单元

检测报警单元由CPU、语音模块、输入模块、输出模块、无线列调电台、电源监测模块、电源等组成。其中语音模块存储报警所需要语音内容，一旦CPU通过输入模块接收到来自信号处理及作业单元输出的报警指令，立刻控制语音模块将所存储的语音内容通过无线列调电台按规定频率向机车电台发出报警信息，拦停列车。

3.6供电及防雷单元

供电单元是专门设计定做的模块电源，具有多路独立隔离直流电源输出，具有交直流切换的后备电源功能。防雷单元分为电源防雷和天馈线防雷。防止雷电损坏检测设备和无线列调电台设备，配套设置一处独立的防雷地线。

4 与国内外同类技术比较

目前，现有的国内、外山区铁路灾害报警相关研究多立足于高铁的综合性防灾系统，针对对象和面临客观条件都是既有线路有很大不同，且成本造价太高，相对于山区既有线铁路有一定的局限性。少数针对山区既有线铁路的防灾系统均采用间接报警方式，即通过网络或短信将报警信息送到监控部门人员，然后再采取措施拦停列车。本文设计系统在发生灾害时直接通过无线列调电台向机车电台发送语音报警信息，通知司机采取紧急措施。减少了中间环节，报警及时，提高了系统的保障作用。

5 结语

山区既有铁路线路灾害检测自动报警系统具有灾害检测方法实用可靠，报警方式直接高效，易于施工安装和造价成本相对低等优点，能够有效的防止山区既有铁路受到危岩落石、边坡坍塌和泥石流灾害威胁而引起的行车事故，具有良好的社会和经济效益。现该系统已在南宁铁路局上线试用。