高速铁路专线防灾系统(李志超)

高速铁路专线防灾系统
（2）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 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，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。
(一)大风监测子系统
大风监测子系统使用的风速计安装在接触网支柱上， 每个监测点设置两套风速计，垂直于线路方向布置，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 下部。当风速超过限制值时，报警信息上传到调度中心， 由列车调度员根据预案发布限速或停运命令。目前中国高 速铁路使用的超声波式风速计兼其雨最监测功能。
（2）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 无缝线路温度监控
高速铁路专线防灾系统
（3）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、沿海地区受风灾最为严重，其防风子系统就相对完善
XFYJ
31 32 33
SYWJF F5
2
SYWJ
1 3
XYWJF XYWJ
2 3 1
Z5
高速铁路专线防灾系统
（三）地震监测子系统 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。传感器判断出地震信号，将立即 作用于当地牵引变电所，切断接触网供电，同时 将信息传送至调度中心，列控系统将自动输出停 车信号。
设计目的及原则
接口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 设备运行状态监视 及故障报警
设备基础 原则 可靠性 原则 稳定性 原则 安全性 原则
可维护性 原则 可扩展性 原则
安全型继电器 关键设备双机热备
预留铁路其他系统接 入条件
7*24小时不间断运行 主要设备工业级标准
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源自危害，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。
高速铁路专线防灾系统
高速铁路专线防灾系统
自然灾害与铁路安全运行
连日暴雨易造成山体滑坡或 泥石流，导致列车脱线、颠 覆、人员伤亡和线路中断。
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。
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3、系统简介 防灾安全监控系统主要是对危及高速铁路列 车运行安全的自然灾（风、雨）、异物侵限及非 法侵入、地震等进行检测报警，提供经处理后的 灾害预警、限速、停运等信息。为列车调度员进 行列车运行计划调整，发布行车限速、抢险救援 等命令提供依据，保证列运行安全。防灾安全监 控系统是确保动车组运行安全的重要基础装备之 一，属重要的行车设备。
数据保密 完整的自检测和分析功能
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第二章、 系统构成及设备组成
风 雨 异物侵限 地震 雪 监测报警
运行计划 灾害预警信息 行车管制 列车限速信息 抢险救援 停运信息
。。。
维修依据
列车安全运行
自然灾害和突发事件
灾害监测
灾害预警
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大风监测
雨量监测 雪监测
异物侵限 监测
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：30～50mm/h。
（2）24小时+小时降雨量监测报警：100～ 150mm + 20～30mm。
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（3）雪深计 HSC－SR80深度仪测量从探头到被测目标表面的距离智能推算出
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高铁地震侦测系统
主地震计—机械式及电子式
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高铁地震侦测系统（台湾高铁设备）
副地震计—电子式
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4、监控系统设备组成
（1）监控单元
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。
F
LWJ1
41 43 42 02-4
4
SYWJ 列控端上行 异物继电器
LWJ2
41 42 43
SFYJ
31 33 32
XFYJ
21 22
LWJ1
51
23 52 53
Z
LWJ2
01-1 51 53 52 02-5 1
01-2
F
61
LWJ1
62 63 02-6
4
XYWJ 列控端下行 异物继电器
LWJ2
61 63 62
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（1）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。 测定瞬时风速、平均风速、瞬时风级、平均风级；测定风向等
列车环境风速
不大于15m/s 不大于20m/s 大于25m/s 不大于30m/s
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2、铁路安全防灾监测系统：
1)现场层设备 3)监控数据处理设备 现场层设备 基站层设备 监控数据 处理设备 应用层设备 2)基站层设备 4)应用层设备
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。 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。
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。
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（二）异物侵限监控子系统
异物侵限监控子系统现场设备包括公路铁桥、公铁并 行、隧道洞门口三类，由监测防护网(内嵌双电网传感器) 、轨旁控制器、安装附件和传输线缆等组成。异物侵限轨 旁控制箱安装在线路外侧(混凝土基础固定)或接触网支柱 上。一旦异物侵限设备发出报警，信息将自动传输到列控 系统，同时发出停车信号。
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
高速铁路专线防灾系统
高速铁路专线防灾系统
检测点
A t0 t3 t1 t2 t1 D C
预警区域：CE
t4 E
t0 B t=0
震源 0
预警时间：t2-t1
设地震在t＝0时刻发生，地震波由震源O垂直的地面A和预警区方向B 的时间t0，传到地震检测点地面C地和预警区方向D的时间为t1，当将检测 点C得到的预警信号以电磁波速度传到预警区E点时，地震波则按每秒几 公里多的速度经t2传向E点，电磁波传输的时间相对地震波传输时间可以 忽略，这样在t1时刻，C接收到地震波的初动以后在很短的时间内发出预 警，E地几乎可以在t1的时刻收到预警，故C点对E地的预警时间为t2-t1。 地震检测点C越靠近A点，t1越趋近t0，预，警时间t2-t1越大。
水平承重网单元 双电网传感器
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（3）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：1.5m（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
高速铁路专线防灾系统
高速铁路专线防灾系统
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。
列车运行限速
正常速度运行 限速300km/h 限速200km/h 限速120km/h 严禁列车进入风区或停车
芬兰 维莎拉
德国 拉芙特
大于30m/s
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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 数据远程传输单元 钢管固定卡
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（2）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。
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第一章
系统介绍
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。
高速铁路专线防灾系统
2、自然灾害与铁路安全运行
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 。
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。
地震监测
高速铁路专线防灾系统
1、高速铁路防灾安全监控系统构成： 高速铁路防灾安全监控系统包括大风监测子 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，并预留融雪等其 他种类防灾监测的接入条件。系统采用统 平台， 由风、雨、光物投限胜地震等现场监测殴备，防 灾电缆，中继站，地价哂站( 方个 站通信机房)防 灾监控单元和牵引变电所(含分凶所)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、工务凋度监控 设备以及传输通信网络.接口 辜织成
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。