铁路行车安全技术保障体系探讨

铁路行车安全技术保障体系探讨

孙洋

郑州铁路职业技术学院，河南郑州

摘要：我国是一个自然灾害多发的国家。地震、风暴、洪水、冰雪灾害、冻雨 、泥石流、滑坡、沙尘暴等各种自然灾害每年此起彼伏，由于灾害及落物等突发事件具有发生的不可预测性和巨大的破坏性，在列车运行速度较高时，哪怕是较小的灾害也可能导致危害国家财产和旅客生命安全的重大事故。

关键字：行车安全 保障系统 灾害预警

铁路安全监测与预警系统保证铁路行车安全，对危及列车运行安全的自然灾害（风、雨、雪、地震等）、异物侵限、突发事件等进行实时监测，采集、汇总各类监测设备的监测信息，实现监测信息的分布获取、集中管理、综合运用，全面掌握灾害动态，提供及时准确的灾害报警和预警功能，依据灾害严重程度立即采取相应的紧急处置措施，防止或减轻因灾害引发的损失，避免次生灾害，并为调整运行计划，下达行车管制、抢险救援、维修等工作提供数据基础依据，是现代化铁路运输系统中不可缺少的重要技术保障。

一、系统构成

铁路安全监测与预警系统由铁路总公司防灾安全管理和各铁路运输企业防灾安全监控两级系统构成，并与调度指挥、应急救援、行车安全监控、客运服务、综合维修、牵引供电、列车控制、中国气象科学数据共享服务网和国家强震监测网相关系统进行信息交换和共享。

二、系统功能

铁路总公司铁路安全监测与预警系统构建全路防灾安全管理统一平台，提供防灾安全的宏观管理、信息共享、决策支持分析。主要功能包括：全路监测网布局、报警阈值设紧急处置措施、监测设备选型、运用情况和应急预案管理等，并提供相关基础数据、监测数据等共享和交换，掌握灾害监测报警和设备运用状态，对各铁路运输企业防灾安全监 控系统的运行情况进行监督和指导，通过对全路灾害监测数据分析，为铁路防灾安全监控系统建设提供决策支持服务。

三、主要子系统

1、异物侵限监测子系统

异物侵限监测子系统主要用于公铁、铁铁立交及其他危险路段落物坠落的监测报警，具体原则如下： 

(1)上跨铁路公路桥，监测公路桥上掉下的汽车、自行车和货物等较大物体；

(2)隧道口，监测隧道上方掉下的石块和树木等较大物体；

(3)高速公路与铁路并行处，监测从公路上冲入的汽车； 

(4)铁路正线线路穿越山区可能发生崩塌、落石等地段，监测正线两侧及上、下行线路间是否存在异物侵入铁路限界。 

异物侵限监测系统是目前异物侵限防灾系统研究、发展的主要形式，一旦发生异物侵限，系统应能及时发出报警，并将侵限信息实时传送到行车调度中心，为下达行车控制、维修管理等指令提供依据，有效避免重大行车事故发生。 

目前异物侵限监测技术主要有双电缆传感器、光缆传感器、红外线、微波和视频监控等。

2、地震监测子系统

对铁路运输工作而言，在过去列车低速运行的条件下，抗震工作主要关注基础设施，如桥梁、隧道、路基等的抗震能力。但当列车运行速度超过200 km/h以后，哪怕是较小震级（里氏4级左右）的地震，即使不会对线路结构造成损害也极有可能会导致列车在高速运行中脱轨，所造成的危害是灾难性的.

当地震发生时，通过地震监测系统对P波和S波的识别、震级推算、震中距、方位等判断，在计算出的震灾影响区段，通过调度命令限速、紧急制动等手段降低列车运行速度，最大限度保障生命财产安全的灾害处理方式。对于地震灾害，考虑到其具有较强的破坏性和较大的影响范围，通常采取紧急制动的方式迫使高速行驶的列车在短时间内减速直至停车。

地震监测及紧急处置系统对铁路沿线地震活动进行实时连续监测，当地震发生时，系统检测到的地震动强度达到地震报警阈值时向运营调度发出警报信号，并紧急断电强制停车。同时，继续监测后续的地震动加速度，以向运营调度提供停车后恢复运营的列车运行管制依据，从而减轻因地震引发的灾害损失并防止因地震引发的次生灾害损失。

3、滑坡、泥石流监测系统

滑坡、泥石流是山区铁路运输线所遇到的最大的自然灾害，常导致铁路断道、淤埋线路、列车脱轨等重大安全事故。为确保雨季山区铁路的运输安全，减少因滑坡、泥石流造成的损失，采用新技术、新设备监测泥石流灾害规律提高防灾水平必不可少。

目前铁路滑坡、泥石流监测系统主要采用位移监测、雨量监测预警、次声波监测预警、泥位监测预警和其他监测手段等5个预警层次的技术。

（1）位移监测

滑坡变形监测：滑坡监测最主要的是其变形的监测。国内外针对滑坡变形监测应用各种各样的测量手段和仪器， 但总的方法分为简易测量法、大地测量法（常规测量）、埋设仪表法、陆地摄影测量法和全球定位系统(GPS)等方法。根据滑体的特性和变形破坏机制以及所处不同的变形阶段等， 合理运用不同的监测方法或手段，达到最佳的监测效果。

简易测量法主要包括地表裂缝观测中的纵剖面排桩法、横向视准线法、三角交会法、裂缝两侧控制观测法等，以及宏观伴生现象观测中的一些简易测量方法。

大地测量法是一种测定滑坡体表面三维位移的方法。由于其不仅能测定相对位移，而且还能测定绝对位移，因而在国内外滑坡监测中广泛应用。

在滑坡体上的一定部位埋设某些测量仪表以监测其变形状态，在国内外应用亦甚广。它既适用于地表，也适用于变形体深部。

陆地摄影测量法是应用摄影的方法进行监测，它不仅工作量小，监测速度快，而且信息量广，可以用于进行滑坡体的面上监测。

（2）雨量监测预警系统

根据雨量的大小预测泥石流是否会发生或发生的可能性大小，即某地的降雨量达到某个值的时候，就可能引发泥石流，预警系统就会发出预警，并且根据不同雨量大小发出不同级别的预警。雨量临界值的确定在雨量预警系统中最为关键。要根据不同的地质构造和周边实际情况来确定，通常积累的基础观测资料越齐全，确定的临界值就越准确。

（3）次声波监测预警。泥石流发生的瞬间，从发生源地会发出特殊的声波(泥石流次声波，以约344m/s的速度、以空气为介质向四周发射，它远大于泥石流的运动速度，强度基本不衰减)。在一定范围内一旦有泥石流发生，立即被次声波监测仪发现，为避灾赢得宝贵时间。

（4）超声波泥位计等。

泥石流已汇集形成后，判断泥石流规模大小的预警。该预警系统由超声波泥位计等一起构成，泥位计安装在预计泥石流经过的山沟处。假若前面两个预警系统均“判断失误”，在泥石流已经发生的情况下，达到一定大小的泥石流经过超声波泥位计监测断面时，泥位计便通过系统发出预警信号。

（5）雷达等其他监测

区域性的泥石流、滑坡的调查与监测主要采用综合分析已有监测资料，特别是群测群防资料的方式，获取泥石流、滑坡危险区的信息，并辅以遥感监测方法。

SAR传感器具有如下的优点:①全天候、全天时成像能力；②成像分辨率与平台高度无关；③雷达波束能穿透云层。泥石流、滑坡发生时常伴有恶劣的天气条件，光学遥感是无能为力的，而SAR却不受任何影响可以照常工作。

上述5个预警系统通过计算机和现代通信技术连成一个整体，根据需要还可与水利部门的监控终端连接，实现预警的实时监控。预警耗时从雨量达到设定值或声波达到设定值到发出信号只需瞬间，算上工作人员反应时间也只需数秒。、

结束语

铁路安全应急指挥系统的实现通过管理技术上的创新，提高职工标准化作业的自觉性，提高了运输生产信息的实时性和运输指挥的有效性。通过管理手段信息化和信息集成，实现了管理的精细化、应急指挥的可视性、实效性和资源的综合利用。通过整合管理机构、职能，体现运输安全管理“分层、分权、分责”的原则，充分发挥运输安全生产指挥系统的最大效能，实现信息资源共享。