为保证铁路客运专线的安全性，建设自然灾害及异物侵限监测系统（以下简称：灾害监测系统）是极为重要的。基于此，本文针对客运铁路面对的危险构建出一套灾害监测系统，该系统涵盖数据采集器、终端调度室以及列车本身，能够通过数据采集对即将发生的危险进行分析报警，并将数据回馈给调度室，再由调度室进行列车调度，避免发生意外。

铁路客运专线自然灾害及异物侵限监测系统的构建

李耀东

灾害监测系统由于要实现全天候作业，所以对其本身的安全性、稳定性、准确性以及可维修性都提出了很高的要求。针对这个情况，在对灾害监测系统进行构建时，采用“数据采集—数据比较—数据传输—调度室—列车”的形式，由调度室最终对列车行进进行调度，确定列车的行进速度等因素，保证列车安全行进。

1 铁路客运专线铁路灾害监测系统的主要监控对象

我国客运专线时速在200Km/h及以上，所以相较于普速铁路，自然环境因素以及及突发人为灾害对列车的影响变大，所以灾害监测系统包括：（1）风监测子系统。对高速列车而言，虽然列车整体呈流线型，该造型对列车所受的侧向风没有明显的防护效果，风速监测主要是对列车侧向瞬时风速进行监测。（2）雨监测子系统。降水量可以对路基以及轨道系统形成巨大影响，影响行车安全。（3）雪监测子系统。降雪对钢轨与车轮间的滑动摩擦系数、刹车距离影响很大，所以必须要对降雪量进行监测，确保列车在降雪环境下行驶的安全性能。（4）异物侵限子系统。公路横跨铁路桥梁上的坠落异物（如车辆事故或人为抛落物体）、隧道口顶部的落石会对高速行进的列车造成很大的灾难，所以必须要对异物侵入铁路界限进行监测，确保列车行驶的安全性。（5）地震监测子系统。我国地质灾害频发，高烈度的地震灾害会对轨道和路基造成巨大伤害，所以需要在地震带建设地震子监测系统，在发生对列车行进造成灾害的地震时及时控车避免更大的损失。（6）防雷措施。雷电可能会破坏灾害监测系统的电力供应和信息传输，所以在系统内传输设备及供电设备加装防雷装置，避免雷电次生灾害。[1]。

2 铁路客运专线灾害监测系统的构建

2.1 灾害监测各子系统布设原则

中国地域广大，东西南北差异巨大。灾害监测系统根据不同地区的灾害情况按需求构建，根据不同项目和地区设置不同的子系统监测灾害信息。

（1）风监测子系统。对于轨道经过的横向山谷地带或大风灾害频发区（如新疆百里风区）要选用风监测子系统对风速风向进行监测，防止列车倾覆脱轨。

（2）雨监测子系统。对于客专线路经过强降雨地带和低洼地带雨监测子系统能够对单位时间内的降水量进行测量，防止强降雨天气路基损毁和高速列车脱轨。

（3）雪监测子系统。对于北方及易发生暴风雪地区，应布设雪监测子系统，监测铁路沿线降雪量，防止强降雪造成高速列车制动距离不足和倾覆危险。

（4）异物侵限监测子系统。对于公路上跨铁路或隧道口可能会发生异物侵入铁路界限的区段，应布设异物侵限子系统。当异物侵入铁路界限，损毁传感器，防灾系统及时传输信号至列控中心控车。

（5）地震监测子系统。《中国地震动参数区划图》GB18306确定的地震动峰值加速度0.1g及以上的铁路区段设置地震监测子系统。地震数据采集器将采集的地震仪信息进行比较核除干扰信息后将报警传输至列控中心控制列车行进，减少损失。

（6）防雷措施。灾害监测系统各子系统的室外设备与室内设备连接均设置防雷，防止因雷电引起系统损坏或信息误报。

2.2 数据比较原则

灾害监测系统本身是为铁路安全运营服务的，系统自身的数据准确性和稳定性是非常重要的。防灾各子系统在信息采集和数据传输过程中如何保证报警信息正确和系统稳定是第一位的。

（1）风监测子系统。每个风监测点设置2台风速风向计采集信息。当其中一台出现瞬时风速对列车有害时，信息采集板会进行2台风速计的数据进行比对，消除误报信息，防止因为频繁的误报信息导致列车降速运行，影响列车运营效率。

（2）雨监测子系统。每个雨量监测点设置1台雨量计，但是信息采集版对于降雨量的信息采取一段时间内的滑动平均值计算降雨量，防止短时雷阵雨天气引起的误报导致列车降速运营。

（3）雪监测子系统。每个雪监测点设置1台雪深计并配置1台摄像机对于钢轨处的降雪量进行监测，降雪量的信息向后台传输的同时，每1小时会有现场照片影像资料做比对，防止误报信息导致列车降速。

（4）异物侵限监测子系统。每个异物侵限监测点的传感器内部采取双电网模式。当单电网线路故障，后台显示黄色故障报警；当双电网全部断开后，对应继电器组合常态吸起的继电器落下并触发信号系统控制列车停车，后台显示红色报警。

（5）地震监控子系统。每个地震监测台站设置2台地震仪，2各地震台站间距宜为25km。为防止因为工程施工或其它人为因素震动引起的误报，台站通过对两台地震计采集的数据进行校核，提高抗干扰能力，一个台站两个地震计同时监测到数据进行相似性分析，判识为地震时台站进行报警，一个地震计发生故障时该台站不报警。当地震动加速度大于等于40gal则分级报警，系统对未达到阈值（40gal）的地震事件或非地震事件输出地震警报。

数据信息比对是确保灾害监测系统安全准确运行的重要原则。系统必须确保自身报警信息正确无误才能保证客运专线的安全运行。所以灾害监测系统软件的内在逻辑判断极为重要。

2.3 信息传送系统

为确保灾害监测系统的报警信息安全无误的传输到数据中心，室外设备（传感器）和室内设备（数据采集监控单元）之间的信息传输采用铁路专用信号电缆走通信信号的电缆槽道敷设。为防止线路施工和维护过程中的电缆损坏，采用钢带铠装；为避免接触网电压和行车感应电流的影响，采用铝护套的型号，一般为PTYL23或SPTYWPL23型。

2.4 灾害监测系统自身防护体系

灾害监测系统为了保障列车的安全运行，其本身必须拥有良好的防护措施。对系统自身防护体系威胁最大的是雷电，以及各项污染，污染物会阻塞各项检测仪器，使仪器失效。所以本系统前端传感器采用非机械式、免维护传感器，有效工作时间长。其次在传感器数据信息进入室内设备前家装防雷端子，防止信号发送、接收过程出现问题而形成重大安全事故。

   综上所述，灾害监测系统采用“灾害监测—数据比对传输—调度室（和列车）—列车”的形式构建。通过对各项影响列车行进安全的重要因素进行监测和对比，将信号传送到后台。该系统不仅能够在发生重大环境变化或人为事故时能够保证列车的安全，也能在列车行驶时按照环境因素为列车驾驶员提供行驶建议，以达到最大限度确保客运专线铁路安全运行的目的。

（作者单位：中铁电气化局集团有限公司）