董志峰 上海鐵路局徐州工務(wù)段

高速鐵路對行車安全保障體系有很高的科學(xué)要求，除了要求保證線路、機(jī)車車輛、牽引供電和通信設(shè)備高安全性以外，對各種可能發(fā)生的災(zāi)害，如自然災(zāi)害～強(qiáng)風(fēng)、暴雨、大雪、地震，突發(fā)性災(zāi)害～異物侵限、墜物、非法侵入等，都要實施監(jiān)測，這些災(zāi)害雖然發(fā)生的概率小，但是危害性大，必須建立防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，預(yù)防災(zāi)害的突然襲擊。高速鐵路的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)運用對京滬高鐵的安全運營舉足輕重。徐州工務(wù)段作為高鐵工務(wù)維護(hù)部門按照防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)提供的相關(guān)災(zāi)害信息，開展基礎(chǔ)設(shè)施的巡檢養(yǎng)護(hù)及應(yīng)用管理工作，為保證京滬高速列車運行安全正點、高效舒適作出了積極貢獻(xiàn)。

1 高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)概念

高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)是綜合調(diào)度中心的一個組成部分，是集工程氣象學(xué)、空氣動力學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、故障-安全及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)于一體的集成系統(tǒng)。對危及鐵路行車安全的自然災(zāi)害（風(fēng)、雨、雪、地震等）、異物侵限、突發(fā)事件等實施實時監(jiān)測、采集，匯總各類監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測信息，實施監(jiān)測信息的分布獲取、集中管理、綜合運用，全面掌握災(zāi)害動態(tài)，提供及時準(zhǔn)確的災(zāi)害報警和預(yù)警功能。并依據(jù)災(zāi)害嚴(yán)重程度立即采取緊急處置措施，防止或減輕災(zāi)害引發(fā)的損失，避免次生災(zāi)害。同時為調(diào)整運行計劃，下達(dá)行車管制、搶修救援、維修等工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)，是現(xiàn)代化鐵路運輸系統(tǒng)中不可或缺的主要技術(shù)保障。

2 高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)組成

2.1 安全防災(zāi)系統(tǒng)組成

高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)一般包括信息采集、信息傳輸和信息處理三部分。京滬高速鐵路（虹徐段）防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是風(fēng)監(jiān)測子系統(tǒng)、雨量監(jiān)測子系統(tǒng)、異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)以及地震監(jiān)測子系統(tǒng)的集成系統(tǒng)，并預(yù)留防雪等其它種類防災(zāi)監(jiān)測的接入條件。系統(tǒng)采用統(tǒng)一的處理平臺，由風(fēng)、雨、異物侵限及地震等現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備，防災(zāi)電纜，中繼站，通信基站（含車站通信機(jī)房）防災(zāi)監(jiān)控單元和牽引變電所或分區(qū)所主控室防災(zāi)監(jiān)控單元，監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備（含維修終端），工務(wù)段監(jiān)控設(shè)備，調(diào)度所行車調(diào)度、工務(wù)調(diào)度監(jiān)控設(shè)備以及傳輸通信網(wǎng)絡(luò)、接口等組成（如圖1、2所示）。工務(wù)段防災(zāi)安全監(jiān)控設(shè)備包括監(jiān)控終端、工控機(jī)UPS電源、打印機(jī)等組成。調(diào)度終端以圖形、文本并伴音響報警方式，提供風(fēng)、雨、(雪)、地震及設(shè)備故障等報警、預(yù)警信息和相應(yīng)的維護(hù)預(yù)案。

圖1 京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖（工作過程）

圖2 京滬高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)（徐州工務(wù)段管內(nèi)）

2.2 各子系統(tǒng)功能

(1)防風(fēng)預(yù)警監(jiān)控子系統(tǒng)由風(fēng)速風(fēng)向計、發(fā)送裝置、接收分析記錄顯示裝置組成。在易發(fā)生強(qiáng)風(fēng)及突然大風(fēng)的高架橋上、山口、河川等地安裝風(fēng)速風(fēng)向儀，對日常的風(fēng)速風(fēng)向?qū)崟r監(jiān)測。其信息經(jīng)匯總、分析，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到警戒標(biāo)準(zhǔn)時，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)將產(chǎn)生報警信息，并上報調(diào)度中心，由調(diào)度中心發(fā)布列車限速、停運等運行管制命令，從而確保列車運行安全。

風(fēng)向風(fēng)速計托架安裝在接觸網(wǎng)支柱上，垂直于線路方向，安裝在托架上的風(fēng)速風(fēng)向計高度距軌面4 m。現(xiàn)場控制箱采用小型化結(jié)構(gòu)，固定在接觸網(wǎng)支柱的位置（見圖3）。

圖3 防風(fēng)預(yù)警監(jiān)控裝置（風(fēng)向風(fēng)速計）現(xiàn)場照片

圖4 雨量監(jiān)測子系統(tǒng)（"雨鼓式"雨量計）現(xiàn)場照片

(2)雨量監(jiān)控子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測終端等設(shè)備構(gòu)成。根據(jù)高速鐵路沿線氣象、水文、災(zāi)害歷史以及線路的路基、橋梁等設(shè)計狀況，有針對性地設(shè)置監(jiān)測終端，有效地制訂運營及防洪措施。雨量計采用集成在超聲波式風(fēng)速風(fēng)向計中的最先進(jìn)的"雨鼓式"雨量計（見圖4）。該雨量計為非機(jī)械式產(chǎn)品，在使用過程中所以沒有沉積物無需維護(hù)清洗；雨量計集成在超聲波風(fēng)速風(fēng)向計中，不需單獨安裝，可與風(fēng)監(jiān)測點同點布設(shè)，降雨數(shù)據(jù)與風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度等信息使用同一通道上傳

(3)異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)是指在公路跨線橋、公路與鐵路并行路段等處設(shè)置防護(hù)網(wǎng)工程和監(jiān)測系統(tǒng)，將侵限信息及時傳輸?shù)秸{(diào)度中心，以控制列車運行，保證運行安全。在具體實施中，常常輔以視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為突發(fā)異物侵限報警信息的補(bǔ)充，為調(diào)度中心下達(dá)行車管制、救援、維修管理等命令提供決策依據(jù)。

(4)地震監(jiān)控子系統(tǒng)（見圖5）可以實現(xiàn)強(qiáng)震檢測、報警及聯(lián)動控制牽引供電系統(tǒng)、信號列控系統(tǒng)等應(yīng)用功能，并預(yù)留P波預(yù)警功能。同時，系統(tǒng)預(yù)留可根據(jù)地震動加速度值設(shè)置多重報警門限的功能。京滬高速鐵路（虹徐段）防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)地震監(jiān)測子系統(tǒng)采用力平衡加速度傳感器、強(qiáng)震動記錄器及傳輸線纜等組成，安裝在沿線變電所或分區(qū)所。

圖5 地震儀基坑外觀及防雷塔 地震基坑及地震儀

3 高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)應(yīng)用管理

目前京滬高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)徐州工務(wù)段管內(nèi)共設(shè)風(fēng)、雨監(jiān)測點共計19處（其中風(fēng)速儀16處，雨量點3處），地震監(jiān)測點3處，終端系統(tǒng)1處（設(shè)在段安全生產(chǎn)指揮中心）。

3.1 高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)相關(guān)報警處置

3.1.1 風(fēng)報警處置

列車調(diào)度員實時監(jiān)控防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控終端，當(dāng)防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出風(fēng)速報警信息 (自動生成限速里程及限速值，下同)后，列車調(diào)度員應(yīng)根據(jù)報警信息立即向動車組列車發(fā)布限速調(diào)度命令（限速里程為報警監(jiān)測點的相鄰兩端監(jiān)測點之間的區(qū)段；如終端監(jiān)測點報警，限速里程則為相鄰端監(jiān)測點至終端監(jiān)測點前移10 km的區(qū)段）。指揮動車組司機(jī)應(yīng)按相應(yīng)的限速要求運行。當(dāng)防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出禁止運行報警信息時，列車調(diào)度員應(yīng)立即通知報警區(qū)段內(nèi)或接近報警區(qū)段的動車組停止運行。

3.1.2 雨報警處置

當(dāng)降雨量達(dá)到臨界值時，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控終端自動報警，列車調(diào)度員應(yīng)根據(jù)報警信息立即向動車組列車發(fā)布限速調(diào)度命令，指揮動車組司機(jī)按相應(yīng)的限速要求運行。工務(wù)段調(diào)度員應(yīng)根據(jù)報警信息立即通知相關(guān)車間工區(qū)人員進(jìn)行冒雨檢查。

當(dāng)報警監(jiān)測點1 h降雨量降至20 mm及以下，且持續(xù)30 min以上，可解除限速。工務(wù)調(diào)度員向列車調(diào)度員申請取消動車組臨時限速運行的調(diào)度命令（通過工務(wù)調(diào)度監(jiān)控終端設(shè)置取消），并經(jīng)電話確認(rèn)。列車調(diào)度員接到工務(wù)調(diào)度員取消限速的申請后（在行車調(diào)度監(jiān)控終端上自動顯示），向動車組列車發(fā)布取消臨時限速運行的調(diào)度命令。

3.1.3 地震報警處置。

地震監(jiān)測系統(tǒng)能準(zhǔn)確識別地震波，監(jiān)測地震加速度，生成強(qiáng)震報警，實現(xiàn)強(qiáng)震應(yīng)急處置。當(dāng)二個及以上地震監(jiān)測點監(jiān)測出的地震加速度達(dá)到0.04 g及以上時，路局調(diào)度所、工務(wù)段監(jiān)控終端發(fā)出災(zāi)害報警信息，防災(zāi)安全監(jiān)控地震子系統(tǒng)自動觸發(fā)信號系統(tǒng)使安裝有ATP的動車組自動停車、觸發(fā)牽引變電所牽引供電控制裝置使接觸網(wǎng)停電。

當(dāng)監(jiān)控終端顯示界面彈出單點報警對話框后，段安全生產(chǎn)指揮中心調(diào)度員立即通知高鐵車間（工區(qū)）相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場核查，檢查人員檢查確認(rèn)無地震報警解除設(shè)備故障后，向工務(wù)調(diào)度匯報。

當(dāng)終端顯示界面彈出兩點報警對話框后，此時為地震報警，系統(tǒng)已經(jīng)自動觸發(fā)信號系統(tǒng)使安裝有ATP的動車組自動停車、觸發(fā)牽引變電所牽引供電控制裝置使接觸網(wǎng)停電。段安全生產(chǎn)指揮中心調(diào)度員在接到通知后，立即通知高鐵車間（工區(qū)）相關(guān)人員到報警點進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備檢查。檢查人員確認(rèn)設(shè)備具備開通條件后，向段安全生產(chǎn)指揮中心調(diào)度員匯報。

3.2 高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)的維護(hù)管理

(1)工務(wù)部門是高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)的牽頭單位，工務(wù)、通信、電務(wù)、供電段共同做好防災(zāi)系統(tǒng)的維護(hù)管理工作。

(2)高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)的各單位都應(yīng)建立健全安全防災(zāi)系統(tǒng)的修、管、用各項工作制度，在段和高鐵車間建立了相關(guān)設(shè)備臺帳、設(shè)備檢修運用質(zhì)量手冊及相關(guān)管理資料，備有防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、調(diào)度使用手冊、產(chǎn)品操作維護(hù)手冊及本系統(tǒng)工程竣工資料等技術(shù)文件，建立備品備件管理、故障處理及軟硬件變更等臺帳。工務(wù)部門還應(yīng)結(jié)合防洪工作需要建立降雨量、風(fēng)速等監(jiān)測資料數(shù)據(jù)庫，全面做好統(tǒng)計分析工作。

(3)鑒于該系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)要求高的特點，設(shè)備維護(hù)單位與高速鐵路安全防災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)備廠商必須建立良好的工作協(xié)調(diào)機(jī)制，雙方商定日常定期檢查辦法和聯(lián)系方式，明確雙方的職責(zé)以及維護(hù)辦法等，確保安全防災(zāi)系統(tǒng)始終功能有效、狀態(tài)良好。其中防災(zāi)安全監(jiān)控地震子系統(tǒng)的監(jiān)測還應(yīng)接受地方地震管理部門的指導(dǎo)。

(4)加強(qiáng)設(shè)備周期檢查和維護(hù)。做到對監(jiān)控終端系統(tǒng)設(shè)備每天巡檢1次；基站監(jiān)控單元每月巡檢1次；風(fēng)雨傳感器每月巡檢1次；異物侵限電網(wǎng)每月巡檢1次；地震儀每月巡檢1次。為確保及時發(fā)現(xiàn)防災(zāi)系統(tǒng)設(shè)備故障報警，段安全生產(chǎn)指揮中心調(diào)度員對監(jiān)控終端界面每小時檢查1次，所有的檢查都在專用記錄簿上做好檢查記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報及時處理，保證防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)正常使用。

(5)嚴(yán)格按照鐵路營業(yè)線施工作業(yè)管理規(guī)定，加強(qiáng)對防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)作業(yè)安全管理。把防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備檢修、停用以及軟件升級等影響正常使用的設(shè)備維護(hù)；以及安裝在接觸網(wǎng)支柱上的風(fēng)速風(fēng)向儀、專用托架、現(xiàn)場接線盒以及牽引變電所、分區(qū)所內(nèi)的地震儀及基站監(jiān)控單元需要進(jìn)行檢查維護(hù)全部納入施工作業(yè)計劃管理，制定詳實的施工組織方案，報路局審批同意后納入施工計劃或臨時搶修計劃，安排在天窗點內(nèi)進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。

4 結(jié)束語

高速鐵路是建造在自然界的構(gòu)造物，所以受到災(zāi)害和事故的侵襲是不可避免的。但是，只要對各種災(zāi)害和事故進(jìn)行深入的研究，針對不同的災(zāi)害和事故，結(jié)合高速鐵路的實際情況，制定不同的防災(zāi)安全對策，就可以將災(zāi)害和事故帶來的損失降到最低，確保高速鐵路的安全運行。京滬高速鐵路自今年7月開通以來，防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定，在發(fā)生臺風(fēng)、暴雨等極端天氣時防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)及時報警，自動提示降低運行速度，確保了高速列車的運行安全。