铁路防灾安全监测系统简述

1、铁路防灾安全监测系统简述版目 录第一章、 系统介绍第二章、 系统构成第三章、 系统功能第四章、 系统特点第五章、 技术指标第一章 系统介绍 1.1 什么是铁路防灾安全 随铁路不断提速，高速铁路防灾安全成为热点话题，大风、雨雪、泥石流、地震等自然灾害以及桥梁路段的落物，时刻威胁高速铁路运输的安全。第一章 系统介绍 1.2 自然灾害与铁路安全运行海拔较高地区，沙尘暴或特大风暴易导致列车出轨翻车，造成人员伤亡。 列车轨道与公路桥交叉处 ,易出现落物,对高速列车威胁极大。 第一章 系统介绍 1.2 自然灾害与铁路安全运行强烈的地震造成路基严重损坏，导致列车出轨、倾覆和大量人员伤亡。 连日暴雨易造成山体

2、滑坡或泥石流，导致列车脱线、颠覆、人员伤亡和线路中断。第一章 系统介绍 1.3 系统简介风异物侵限雨地震 铁路防灾安全监测系统是保证高速列车行驶安全的重要装备之一。系统对可能发生的自然灾害（风、雨、地震）、异物侵入限界进行监测报警和防护，提供经智能分析后的预警、限速、停运等信息，为运行计划调整、下达行车管制、抢险救援、维修提供依据，保证高速列车安全正点、高效舒适。铁路防灾安全监测时速可达350Km/h客货分离投资万亿四纵四横客运专线铁路已进入高速发展的时代保证高速铁路安全运行的重要装备！第一章 系统介绍 1.4 国内外现状法国系统功能：大风监测、地震监测。风监测系统构成：由马赛调度中心风监测系

3、统主机、沿线12个处理站和通道组成。风监测系统由两套平行的系统组成。地震监测系统由分布在铁路沿线的24个监测站、一个位于马赛的中央站和一个位于国家地震部门内的验证中心组成。第一章 系统介绍 1.4 国内外现状日本日本新干线由COSMOS（类似综合调度系统）的子系统CMS（信息监视控制装置）。具体监控内容如下：风速、雨量、积雪地震长大隧道火灾工作人员进出门的金属防护栅及专用钥匙、ID卡无缝线路温度监控第一章 系统介绍 1.4 国内外现状中国 目前国内铁路防灾系统的现状是因地区差异不同。比如乌鲁木齐地区受风灾最为严重，其防风子系统就相对完善与成熟；西南地区的雨量监测系统就相对完善。 新建的客运专线

4、铁路防灾安全监控系统作为保证行车安全的重要设备，陆续在京津、郑西、武广、沪宁、海南东环等铁路应用。第一章 系统介绍 1.5 设计目的及原则 借鉴国外先进经验，结合我国实际情况，构建安全可靠的铁路防灾安全监控平台。为铁路调度提供一手灾害信息，减少其对铁路高速行车的危害，保证铁路运输的安全。各种灾害监测系统集中，节省资源，统一管理与维护。建立通用数据库，为数据查询与智能分析提供数据基础。第一章 系统介绍 1.5 设计目的及原则信号系统与异物侵限监控系统接口技术条件运基信号2009719号高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁立交桥异物侵限监测方案运技基础（2010）739号新建时速300-350公里客运

5、专线铁路设计暂行规定 TG04/2009铁路客运专线技术管理规定（试行）（300350km/h部分）CTCS-3级列控系统技术创新总体方案（铁运200873号）客运专线列控系统临时限速技术规范（）（科技运2008151号）地面气象观测规范（QX/T61-2007）中国数字强震动台网技术规程铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定（铁建设200739号）信息技术软件生存周期过程（GB/T8566-2007）微型计算机通用规范（GB/T 9813-2000）第一章 系统介绍 1.5 设计目的及原则可扩展性原则预留铁路其他系统接入条件稳定性原则7*24小时不间断运行主要设备工业级标准设备基础原则接口

6、故障不影响其他系统故障自诊断和远程维护防潮、防腐、耐湿、抗风、防雷安全性原则数据保密完整的自检测和分析功能设备运行状态监视及故障报警可维护性原则安全型继电器关键设备双机热备可靠性原则防灾安全监测系统目 录第一章、 系统介绍第二章、 系统构成第三章、 系统功能第四章、 系统特点第五章、 技术指标第二章 系统构成风雨。地震雪异物侵限自然灾害和突发事件监测报警列车限速信息灾害预警信息停运信息运行计划行车管制抢险救援维修依据列车安全运行灾害监测灾害预警第二章 系统构成大风监测雨量监测异物侵限监测地震监测 *第二章 系统构成 2.1 总体架构铁路安全防灾监测系统：现场层设备基站层设备监控数据处理设备应用

7、层设备现场层设备用于现场灾害信息采集，由风速、雨量、雪量、地震、异物传感器等监测设备组成。基站层设备用于对现场采集设备采集的数据进行处理和上报 ，主要由监控单元组成。监控数据处理设备对上报数据进行存储、分析、转发，主要由应用服务器、数据库服务器组成。应用层设备人机界面显示并统计灾害数据，主要由各种应用终端组成。第二章 系统构成 2.1 灾害监测设备（一）风向风速计分类：三杯式、螺旋桨式、超声波式与热场式。客运专线中，多选用超声波式风速风向计，其抗电力牵引电磁干扰能力强，适应复杂、恶劣的环境。芬兰 维莎拉 德国 拉芙特列车环境风速列车运行限速不大于15m/s正常速度运行不大于20m/s限速300

8、km/h大于25m/s限速200km/h不大于30m/s限速120km/h大于30m/s严禁列车进入风区或停车第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（一）风向风速计（安装）风速风向计风速风向计安装支架防护钢管钢管固定卡数据远程传输单元第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（二）雨量计采用非机械式结构的声学原理和现代激光技术可以测量各类降水，包括雾、浓雾、毛毛雨、雨、雨夹雪、冰雹、雪以及各种介于雪和冰雹之间的混合水。雨量计安装方式可参考风速风向计的安装。雨量报警阀值（可根据实际情况修改）（1）小时降雨量监测报警：3050mm/h。（2）24小时+小时降雨量监测报警：100150mm+2030

9、mm。第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（三）雪深计 HSCSR80深度仪测量从探头到被测目标表面的距离智能推算出积雪深度，通过发出超声脉冲，然后再接受回拨，测量这个传播过程时间。传感器内有温度传感器，测量的温度对超声波速度进行修正。第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（四）异物侵限监测设备在铁路线路上存在以下三种异物侵入情况：公路跨铁路桥（以下简称公跨铁）公路与铁路并行（以下简称公铁并行）隧道口 监测方式和原理相同（双电网），只是防护网的设计不同，尤其是公铁并行和隧道口，要根据现场实际情况设计。双电网传感器第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（四）异物侵限监测设备轨旁控制器电网

10、故障指示灯现场恢复按钮现场测试按钮临时通车指示灯蜂鸣器竖直监测网高度200055mm宽度1000010 mm重14kgL形支架水平承重网单元第二章 系统构成 2.7 灾害监测传感器（四）异物侵限监测设备针对现场不同环境隧道口双电网传感器竖直监测电网、H型钢柱、电网框架尺寸：2m（宽）x3m （高）公铁并行结构双电网传感器尺寸：（宽）*0.8m(高)底部采用钢制法兰盘与地面连接，中部加强筋，增强阻拦效果第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（四）异物侵限监测设备与列控系统接口接口均采用AX 1700型继电器，符合故障-安全原则。列控接口电路设计完全符合 信号系统与异物侵限监控系统接口技术条件

11、的要求。第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（五）地震监测传感器 按15-20公里间隔设置地震监控点，每处地震监测点均设置有2套地震监测设备。每套地震监测设备包括地震传感器和强震动记录器各一台。2台地震传感器的安装距离要大于40米。在地震监测点处设置仪器墩，传感器安装于仪器墩上。智能地震传感器是一种通过地震运动估计灾害的检测器，通过内置加速装置估算S波值第二章 系统构成 2.1 灾害监测传感器（五）地震监测传感器地震监测报警模式：S波（横波）报警系统，P波（纵波）检测报警系统。S波报警系统P波检测、报警系统通过强震仪监测出S波，立即发出列车停止运行的控制信息。通过强震仪监测出的P波及强度，

12、判别出震中、方向和震级，利用P波走时快于S波，在对铁路危害较大的S波到达铁路沿线前，提前发出列车停止运行的控制信息。国内铁路尚无数据积累及应用经验，建议先期采用S波监测，预留P波监测报警第二章 系统构成 2.2 监控单元（功能） 监控单元可同时接入多个不同种类监测设备。监控单元设备包括监控主机和异物侵限监测继电电路。 监控主机完成风速风向、雨量等监测信息的采集、初步分析以及对异物侵限监测传感器的实时状态监测，通过网络上传至监控数据处理设备。 异物侵限监测继电电路负责检测异物侵限的发生。发生异物侵限灾害时，触发列控系统，使列车自动停车。 监控主机具备自检和对监测设备检测功能，实现故障诊断、定位及

13、报警；同时，能够将故障信息上传至监控数据处理设备并接受监控数据处理设备的集中检测管理。第二章 系统构成 2.2 监控单元（组成）监控主机模块各种监测功能模块继电器组合模块防雷单元UPS电源机柜监控单元主机模块及各种监测功能模块按双机热备配置、支持热插拔。UPS电源选用在线式产品，按双机冗余配置，供电时间不少于2小时。远程维护管理方便无需人员维护高度稳定可靠监控柜标准化设计严防误报影响行车监控单元特点第二章 系统构成 2.3 传输系统防灾系统传输系统由多业务传送平台（MSTP）网络构成，采用双以太网、TCP/IP协议，满足信息传输的实时性要求。每个基站与监控数据处理设备之间点对点带宽不小于2M。

14、第二章 系统构成 2.4 监控数据处理设备 监控数据处理设备由数据库服务器、应用服务器、磁盘阵列、维护终端、网络交换机、对外通信接口、打印机、防雷单元、UPS等组成。 实时接收监控单元上送的各种信息，并对进行存储、分析处理、显示、打印等，并根据信息内容提供相应级别的灾害报警、预警等信息，根据列车运行管制规则提供限速、停运等建议信息，同时将报警、预警信息上传至调度所。 第二章 系统构成第二章 系统构成 2.4 监控数据处理设备（信息处理流程）第二章 系统构成 2.4 调度所设备（组成）防灾行调终端、通信服务器、网络通信设备构成。通讯服务器双机热备。监控终端2套，一套冷备。第二章 系统构成 2.5

15、 调度所设备（功能）防灾行调终端：设于行车调度台，以图形、文本实时显示风、雨及异物侵限信息，并采用声光报警方式报警。防灾行调终端具有下达临时行车和故障复原功能，能尽快恢复正常运行秩序，提高行车的效率。 系统正常情况下，临时行车和调度恢复功能按钮处于不可用状态。只有当出现异物侵限红色报警后，对应的临时行车功能按钮变为可用状态。当系统检测到异物侵限，并对故障修复后，调度恢复按钮才能可用。正常状态异物报警调度恢复临时行车风向示意图雨量数据图异物侵限点信息第二章 系统构成 2.5 调度所设备（接口）通信接口完成下列功能：（1）预留与运调系统接口，为相关业务调度台提供报警、预警信息。（2）预留通信接口，

16、接收铁路时间同步网授时信号并向监控数据处理设备授时。第二章 系统构成 2.6 工务终端工务终端设于工务处调度室、工务段和桥工段。由工业控制计算机、打印机、UPS、计算机桌椅等组成。以图形、文字和声音等方式，提供风、雨、异物侵限及设备故障等信息和维护预案，并具备信息查询和报表输出功能。发生灾害时，弹出报警界面，以便提醒维修人员及时采取相应应对措施。具备对管辖范围内异物侵限监控子系统设备的工作状态进行远程试验的功能。目 录第一章、 系统介绍第二章、 系统构成第三章、 系统功能第四章、 系统特点第五章、 技术指标第三章 系统功能 3.1 系统软件软件设计为C/S结构，分为数据采集层、数据处理存储层与

17、应用层：数据采集层由监控主机（单元）和多个监测点组成。监控主机安装在机械室内，监测点设备根据需要安装在室外。数据处理存储层接收监控主机的监测数据和设备状态，保存到数据库；对监测数据分析后向工务终端/行调终端发出预警报警信号；对维护终端进行设备状态信息转发。应用层包括工务终端、调度终端、维护终端。第三章 系统功能 3.2 系统功能(一)雨、雪监测预警 连续采集地面雨深、雨量和积雪厚度，通过趋势分析结合视频技术，对可能发生的洪水断路、路基损坏和积雪过深造成的安全隐患发出预警。第三章 系统功能 3.2 系统功能(二)强风监测预警 实时采集大风数据并对历史数据挖掘和分析，建立风速分布连续监测模型，结合

18、路段、车型发出减速停车提示信息。提前10分钟预警值和实测值的平均误差不超过1m/s，提前30分钟预警值平均误差不超过2m/s。第三章 系统功能 3.2 系统功能(三)地震监测预警 通过地震传感器和路基倾斜传感器，实时监测可能发生的地震灾害程度、范围等，将分析的结果向列车调度员发出相应等级的灾难报警。同时地震监测通过继电器与列控和牵引供电系统连接，符合故障导向安全原则。第三章 系统功能 3.2 系统功能(四)落物监测预警 通过红外网激光和探测技术结合图像分析，对公路桥梁跨越铁路的路段重点监控，根据监测分析结果及时准确地发出异物侵限告警信号。同时，异物侵限通过继电器与列控系统相连，符合故障导向安全

19、原则。第三章 系统功能 3.2 系统功能(五)泥石流滑坡监测预警 通过对山体关键部位的位移监测，结合视频图像分析，对正在发生的泥石流滑坡发出紧急灾难告警信号；通过雨量、土壤含水量连续监测建立基础数据库，结合趋势分析计算出突发事件概率，发出相应预警信号，将损失降低到最小。第三章 系统功能 3.2 系统功能(六)查询统计功能 数据库服务器保存历史数据，应用层终端可访问数据库进行查询统计工作，支持多种索引查询条件。目 录第一章、 系统介绍第二章、 系统构成第三章、 系统功能第四章、 系统特点第五章、 技术指标第四章 系统特点数据实时上传和共享实时预警和报警信息准确可靠高端智能图像分析后台数据预测分析

20、处理数据曲线分析统计预警参数灵活修改目 录第一章、 系统介绍第二章、 系统构成第三章、 系统功能第四章、 系统特点第五章、 技术指标第五章 技术指标 5.1 风速风向计（3）气温测量范围： -4060；精度： 1（2）风向测量范围： 0 至360 度精度： 5 度（1）风速测量范围： 0 至60m/s 精度： 0.5m/s(5m/s) （4）气压测量范围：600-1100hpa精度：1.5hPa（+20 时） （5) 降水 精度：5% 强度 一分钟滑动平均值：10s 为准 范围： 0200m/h （6) 相对湿度 范围：100% 精度：25 第五章 技术指标 5.2 雨量计测量精度：20mm/h以下,0.5mm。 20mm/h以上，3%。降雨强度：不小于100mm/h 工作环境温度： 060； 相对湿度： 100%（+25 ）第五章 技术指标 5.3 双电网传感器及轨旁控制器竖直监测电网、L形支架、水平承重网质量总和=100kg。L型支架水平方向附加荷载能力=200kg。竖直监测电网与水平承重网采用结构件进行关联报警。双电网传感器两端设置防护栏，增加施工安全性。第五章 技