京沪高铁虹徐段防灾系统应用优化研究

时间：2024-08-31

荣剑上海铁路局运输处

京沪高铁虹徐段防灾系统应用优化研究

荣剑上海铁路局运输处

通过对京沪高铁上海虹桥至徐州东站间综合防灾系统的应用分析，从防灾系统报警信息处理、报警点设置、规章管理等方面探讨高铁综合防灾系统建设与运用管理的合理优化，并展望了未来防灾体系建设的目标，使防灾安全监控系统更全面地保障高铁列车运行安全。

高铁；防灾系统；应用；优化

京沪高铁防灾系统包含风速、雨量、异物侵限、地震子系统（未投入使用）。自京沪高铁开通运营以来，为高铁列车安全运行提供了有效的保障，已投入运用的风速、雨量、和异物侵限子系统整体运行平稳。异物侵限子系统和列控系统直接联网，当异物侵限导致双电网断线时，向列控系统发送报警信息，使进入报警点闭塞分区内的列车自动停车。风速和雨量报警系统需要工务和列车调度员根据报警信息人工办理。

1 京沪高铁虹徐段综合防灾系统构成

1.1 风速子系统

风速监测子系统由芬兰Vaisala超声波式和德国Lambrecht热场式风向风速计、发送装置、接收分析记录装置组成。为了保证采集数据的可靠性，京沪高铁上每个监测点均配备了两套风向风速计。

1.2 雨量子系统

雨量监测子系统主要由雨量传感器、终端设备以及监测主机设备构成，对沿线的降雨量进行实时检测。大雨限速里程为报警监测点的相邻两端监测点之间的区段，如报警监测点为终端监测点，限速里程为相邻端监测点至终端监测点前移10km/h的区段。

1.3 异物侵限子系统

异物侵限子系统的主要构成设备为双电网传感器，京沪高铁采用第三代竖网双电网传感器。当监测到异物侵限时，系统能够向CTC系统发送异物侵限报警信息，同时通过列控联锁触发列车自动停车，系统同时向调度中心发出报警信息。京沪高铁虹徐段共设置异物侵限报警监测点14处，类型全部为公跨铁。

2 防灾系统应用分析

2.1 风速报警处置

当风速报警时，防灾系统自动弹出报警点和限速值。此时列车调度员根据报警监测点的公里坐标确定限速里程(限速里程为报警监测点的相邻两端监测点之间的区段，如报警监测点为终端监测点，限速里程为相邻端监测点至终端监测点前移10km/h的区段)，立即向相关列车司机发布调度命令并设置列控限速，对来不及发布调度命令的列车，立即通知司机限速运行。环境风速变化时，列车调度员需及时重新发布相应的限速调度命令并重新设定列控限速。当风速不稳或同一地段多处风速报警时，列车调度员须按最低限速值合并发布限速调度命令和设置列控限速（CTCS-3区段一个有源应答器管辖范围内最多只能设置3处列控限速）。限速报警解除后，列车调度员须及时取消列控限速，恢复正常运行。

当风速监测系统发出禁止运行的报警信息后，列车调度员及时通知相关动车组列车司机立即停车。当风速监测系统报警解除后，规章规定由列车调度员通知禁行区段内相关列车限速40km/h按站间行车通过禁行区段，后续列车恢复正常运行。

2.2 雨量报警处置

当降雨量达到临界值时，雨量监测子系统监测终端自动报警（自动生成限速里程及限速值，下同），列车调度员应根据报警信息立即向相关列车司机发布限速调度命令，对来不及发布调度命令的列车，应立即通知司机限速运行。工务段调度员应根据报警信息立即通知相关工区人员进行冒雨检查，调度所工务调度督促巡查工作。雨量报警终端在工务调度台。列车调度员接到工务调度员取消限速的申请后及时向列车发布逐级提速的调度命令。

2.3 异物侵限报警处置

当异物侵限导致双电网断线时，监测终端发出红色报警信息（红网），灾害检测系统同时向列控系统发送报警信息，使进入报警点闭塞分区内的列车自动停车。列车调度员接到监测终端异物侵限红色报警信息后，立即通知区间内已进入报警地点的列车及尚未经过报警地点的列车立即停车。设备恢复使用后，列车调度员将异物侵限监测系统中复原按钮解锁，使系统恢复到正常状态，恢复正常行车组织。

3 存在问题

3.1 风速报警阀值标准不一

京沪高铁跨北京、济南、上海铁路局。三个局的风速报警阀值标准不一致，北京、济南局管内执行铁路总公司的报警标准，上海局管内徐州东至虹桥站间执行更为严格的标准。例如风速在15～20（m/s）时，高铁列车在虹徐段限速200 km/h；而在北京、济南局管内限速300 km/h运行。限速差造成的列车晚点导致动车车底交路持续晚点甚至可能衔接不上。在夏天季风季节大风报警频繁时对京沪高铁运行秩序的影响比较大。各局大风报警标准及限速值情况见表1。

表1 各局大风报警标准及限速值

3.2 调度员人工处置的弊端

规章规定高铁区段临时限速均需发布限速调度命令并设置列控限速（动车组车辆本身限速除外），列控限速的设置与取消需要主调与助调执行“双人确认制度”。由此，发生一处大风报警时，列车调度员须完成确认限速里程与限速值、编写下达限速调度命令、确认司机签收、双人确认设置列控限速、调整限速区段列车运行等工作。由于风速本身不是一个恒定的量，风速变化引起监测系统的报警值变化，在大风多发季节，会发生同一时间几处报警点同时报警和同一报警点因风速变化而不断变化限速值的情况。限速信息的处理从防灾系统的报警到限速命令与列控限速的下达，中间多了列车调度员的环节（列车调度员要从防灾系统报警界面上将限速信息抄下再输入到调度指挥系统中），从而降低了信息传递的可靠性。由于大风报警频发时调度员处置非常繁忙，会造成列车运行调整不及时而引起运行秩序的混乱，更有可能会造成调度员迟发、漏发、错发限速调度命令，给行车安全带来很大隐患。近三年京沪高铁虹徐段8月份大风报警次数见表2。

表2 近三年京沪高铁虹徐段8月份大风报警情况

3.3 雨量子系统功能不完善

雨量报警也需要调度员人工处置，流程跟处置大风报警基本一样，不同的是雨量报警解除的限制条件：当小时雨量降至20mm以下且持续30min后，逐步提速至常速。风速监测系统在风速降低的时候会自动提升相应的限速值直至恢复到正常运行的速度，大雨报警需要工务段人员现场检查后确定。由于工务人员现场检查的只是路基有无塌方、道床有无冲空、临近山体线路有无滑坡、线路有无积水等外部的直观情况，对影响高速列车安全隐患很大的路基不稳因素如路基密实度和水含量等无法实时监控检查。

3.4 隧道口两端未设置异物侵限报警监测点

京沪高铁虹徐段共有隧道10处，目前尚未在隧道口设置异物侵限监测点。对于可能引起的坠石、山体滑坡及塌方等不能实时监测防护，也是影响高速铁路安全行车的隐患。

4 防灾系统优化措施及未来展望

4.1 统一规章标准，优化风速、雨量报警信息处置流程

京沪高铁风速报警阀值宜取一致，统一按铁总标准铁科技〔2009〕212号文关于动车组列车遇大风行车限速的规定执行，将大大减少上海局管内大风报警次数，降低临时限速命令发布、列控限速设置频率，防止错发、漏发调度命令；错设、漏设列控限速，消除大风报警处置的安全隐患，减少限速对高铁列车运行秩序的影响。将风速、雨量报警信息监控单元接入列控系统，对大风、雨量报警信息直接发送到TSRS（临时限速服务器），通过TCC（列控中心）自动生成列控限速并提供列控限速合并功能，由列车调度员根据现场实际情况决定是否下达执行或合并执行。可有效缩短报警处置时间，提高处置准确率。将防灾系统的报警信息与动车组车载设备相连接。司机可以直接接收到关于灾害报警的信息。通过与调度员联系确认后直接控制列车降速或者停车。

4.2 增加雨量报警子系统功能，完善异物侵限报警点设置

在现有雨量子系统中，针对历史降雨量偏大的区段监测点增加路基密实度和水含量检测装置，可加装湿度密度仪等装置实时监测降雨时路基的状态，合理设置报警阀值，及时采取限速或禁行等措施，有效杜绝大雨侵蚀导致路基不稳带来的行车安全隐患。进一步完善异物侵限报警点设置，对虹徐段的10处隧道口两端加装异物侵限报警装置，保证隧道上方落石、坍塌等发生时的及时报警。

4.3 未来建设展望

针对我国自然灾害频发的国情，高铁防灾体系的建设也会越来越完善，除了地震子系统要尽快投入使用外，未来防灾的体系中还应发展建设降雪子系统、隧道事故应急子系统、轨温监测子系统、大雾子系统、梁下水位监测子系统等自然灾害应急预警处理体系，使防灾系统能够不断完善，真正做到立体化、全方位安全预警处理。