高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术.docx
- 文档编号:27923682
- 上传时间:2023-07-06
- 格式:DOCX
- 页数:50
- 大小:1.29MB
高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术.docx
《高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术.docx(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术
题目:
高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术
专业:
土木工程(铁道工程)
学号:
XXXXXXXX
姓名:
XXXX
指导教师:
XXXX
学习中心:
南昌铁路局学习中心
西南交通大学
网络教育学院
2014年11月11日
院系西南交通大学网络教育学院专业土木工程(铁道工程)
年级2012年秋季学号XXXXXXXX姓名XXXX
学习中心南昌铁路局学习中心指导教师王迅
题目高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术
指导教师
评语
是否同意答辩过程分(满分20)
指导教师(签章)
评阅人
评语
评阅人(签章)
成绩
答辩组组长(签章)
年月日
毕业设计任务书
班级土木工程(铁道工程)2012-60班学生姓名XXXX学号XXXXXXXX
开题日期:
2014年06月20日完成日期:
2014年11月15日
题目高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术
题目类型:
工程设计技术专题研究√理论研究软硬件产品开发
一、设计任务及要求
1.按照高速铁路安全运输要求提出自然灾害及异物侵限监测的必要性;
2.高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术在铁路中的应用与技术标准;
3.高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统功能与特点;
4.高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统与其他铁路行车设备借口设置。
二、应完成的硬件或软件实验
1.向莆铁路高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统日常稳定使用;
2.防洪管理工作中风雨监测功能的数据采集。
三、应交出的设计文件及实物(包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等)
1.毕业设计论文
四、指导教师提供的设计资料
1.电子稿件和电子图书;
2.设计指导。
五、要求学生搜集的技术资料(指出搜集资料的技术领域)
1.设计文件源资料;
2.铁路总公司、铁路局相关技术标准;
3.在运营高速铁路相关高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统设计资料。
六、设计进度安排
第一部分 确定论文课题,收集、整理相关资料(2周)
第二部分 根据资料内容及日常工作经验增加主观论点(3周)
第三部分 毕业设计论文文档编写整理(2周)
第四部分 根据指导老师批阅意见对论文修改定稿(1周)
评阅或答辩(周)
指导教师:
年月日
学院审查意见:
审批人:
年月日
诚信承诺
一、本设计是本人独立完成;
二、本设计没有任何抄袭行为;
三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消
本人答辩(评阅)资格。
承诺人(钢笔填写):
年 月 日
摘要
随着中国高铁的发展,“四纵四横”铁路快客通道和六大城际快客系统的实现,高速铁路客运专线的建设和投入运营,有利于从根本上缓解铁路运输紧张的状况,提高铁路运输能力和服务质量,为基本实现现代化提供可靠运力保证;有利于完善综合运输体系,提供质量更高、更丰富的客运服务,满足旅客不同层次的需求;有利于促进资源节约和环境保护,可以发挥节约土地、能源以及安全性等比较优势,降低全社会的运输成本,促进沿线经济社会协调发展;有利于加快铁路现代化进程,带动中国经济建设的迅速发展,提高自主创新能力,并进一步加快中国铁路客运高速化的进程。
目前中国营运高速铁路里程居世界之首,随着高速铁路的发展高速铁路运营安全也普遍受到大家关注。
本文结合高速铁路灾害防御特性,对高速铁路沿线风、雨、雪、地震等自然灾害及路外异物侵入铁路限界等危险因素的预防、监测技术进行介绍,并对国内高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的应用及功能特点进行介绍,并就世界各国自然条件和响应的监测手段与我国进行对比。
本文结合高速铁路灾害防御特性,
本文对国内应用的高速自然灾害及异物侵限监测系统构成及工程设计要求进行介绍,该系统采用统一的处理平台,由调度所设备、监控数据处理设备、监控单元、现场各监测设备及通信网络设备构成。
关键词:
高速铁路、危险因素、自然灾害、异物侵限、监测系统
Abstract
BeenalongwiththedevelopmentofChina'shigh-speedrail,"4lengthlinesand4breadthlines"railwaycrackchannelandtheimplementationofthesixmajorinter-citycracksystem,theconstructionofhigh-speedrailwaypassengerdedicatedlineandputintooperation,tofundamentallyrelievethetensesituationofrailwaytransportation,improvetherailwaytransportcapacityandservicequality,asthebasicmodernizationprovidesreliableguaranteecapacity;Ishelpfulforimprovingtheintegratedtransportsystem,providehigherquality,morerichpassengerservice,meettheneedsofpassengersindifferentlevels;Promoteresourcesavingandenvironmentprotection,canplayaland,energyconservationandthecomparativeadvantagessuchassecurity,reducethetransportationcostofthewholesociety,promotethecoordinateddevelopmentofeconomyandsocietyalong;Tospeeduptherailwaymodernization,drivetherapiddevelopmentofChina'seconomicconstruction,improvetheabilityofindependentinnovation,andfurtheracceleratetheprocessofChinesehighspeedrailwaypassengertransport.NowChinaleadstheworldinoperatinghigh-speedrailwaymileage,withthedevelopmentofhigh-speedrailwayhigh-speedrailwaysafetyisalsowidespreadattention.
Basedonhighspeedrailwaydisasterpreventioncharacteristicsofhighspeedrailwayalongthewind,rain,snow,earthquakeandothernaturaldisastersandtheroadoutsidetheforeignrailwaygaugeriskfactorssuchasprevention,monitoringtechnologyisintroduced,andthedomestichigh-speedrailwaynaturaldisastersandforeigninvasionlimitedapplicationofthemonitoringsystemandintroducesthefunctioncharacteristics,andtheworldnaturalconditionsandresponsemonitoringmeanscomparingwithourcountry.Combiningwiththehighspeedrailwaydisasterpreventionfeatures,
Inthispaper,theapplicationofdomestichighspeednaturaldisastersandforeigninvasionmonitoringsystemstructureandlimitedintroducestheengineeringdesignrequirements,thesystemadoptstheunifiedplatformfortheprocessing,equipment,monitoringdataprocessingequipmentbyscheduling,monitoringunits,on-sitemonitoringequipmentandcommunicationnetworkequipment.
Keywords:
highspeedrailway,riskfactors,naturaldisasters,foreignbodycontaminationlimit,monitoringsystem
第1章前言
铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具,在中国经济社会发展中具有重要作用。
对于铁路运输而言,行车安全是第一位的,特别是对于高速铁路。
随着列车运行速度的提高,可能遇到的各种危险因素也在增多。
大多高速铁路易受大风、暴雨、大雪、地震的影响,为了保障行车安全,提高运输效率,需建设包括风、雨、雪、地震的自然灾害监测系统,使高速铁路具备在大风、暴雨、大雪、地震气象条件下抵御灾害的能力。
另外,过去列车以低速运行时,以人为驾驶为主,当线路上有障碍物时,从目视发现到列车制动停止,时间和距离上尚可保证安全,意外较少。
当高速铁路列车以200km/h及以上的速度运行时,目视瞭望已不能保证行车安全,危险大大增加。
因此,需要考虑异物侵限对行车的影响。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术引进,有效防止自然灾害及突发事件对铁路行车造成影响。
起初应用时原铁道部命名为“高速铁路防灾安全监控系统”后铁路总公司更名为“高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统”。
1.1灾害监测必要性
高速铁路问世35年以来,日、德、法三国共运送了50亿人次旅客。
除德国1998年6月3日的ICE884高速列车行驶在改建线上发生事故以及2011年7月23日中国甬温铁路事故外,各国高速铁路都未发生过重大行车事故,也没有因事故而引起人员伤亡。
这是各种现代交通运输方式所罕见的。
几个主要高速铁路国家,一天要发出上千对的高速列车,即使计入德国发生的事故,其事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。
因此,高速铁路被认为是最安全的。
与此成对比的是,据统计,全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡25万~30万人;1994年全球民用航空交通中有47架飞机坠毁,1385人丧生,死亡人数比前一年增加25%,比过去10年的平均数高出20%。
每10亿人公里的平均死亡数高达140人。
高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行,又有一系列完善的安全保障系统,所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的,高速铁路自然灾害及异物侵限灾害监测系统是安全保障系统中重要一部。
1.2灾害监测系统简介
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统(下文简称:
灾害监测系统)是架构于通信传输系统之上的一套集灾害信息采集、分析、处理和指导、辅助安全行车的平台,主要是对危及铁路运输安全的自然灾害及异物侵限等突发危害进行监测,并提供经处理后的灾害预警信息、限速信息或停运信息等,为运营调度中心运行计划调整、下达行车管制、抢险救援、维修提供依据,以保证列车安全正点、高效、舒适。
第2章灾害监测系统简介
2.1系统概述
2.1.1灾害监测系统基本要求
灾害监测系统应实现对铁路沿线风、雨、雪、地震及上跨铁路的道路桥梁异物侵限的实时监测,为调度指挥及维护管理提供报警信息,具备条件时提供大风、地震监测预警信息。
灾害监测系统应采用铁路局中心系统、现场监测设备两级架构,包括铁路局中心系统、现场监测设备及系统网络等。
图2.1灾害监测系统系统构成图1
图2.2灾害监测系统系统构成图2
2.1.2国内外灾害监测系统简介
由于高速铁路的运行受风、雨、雪、洪涝、轨温、地震主要灾害的威胁,因此各个国家都对灾害的防治十分重视。
经过长期的研究以及运营的实际经验,各国都认为灾害的预防比灾害的治理更加重要,同时也更容易实施,因此,灾害监测系统成为了高速铁路不可或缺的系统。
国外高速铁路及客运专线的防灾安全监控系统主要以法国和日本为代表。
地区名称
日本
法国
德国
中国台湾
系统名称
综合防灾系统
设备状态和自然环境检测报警系统
铁路险情报告系统
天然灾害告警系统
监测对象
地震、风、台风、雨量、雪深、浓雾飘雪、限界障碍
大风、地震、异物侵限和防护开关
水位、风力和狂风强度、落石塌方、雪、防止无授权人员进入沿线基础设施
强风、豪雨、洪水、地震、边坡滑动、坍方、落石
是否为集成系统
是
否
否
否
系统应用典型线路概况
线路名称
山阳新干线
九州新干线
法国地中海线高速铁路
科隆—法兰克福高铁(德国高速铁路属客、货混运型)
台湾高速铁路
建成日期
1975年
2004年
2001年
上半年
2002年
2006年10月31日
线路长度
644公里
137.6公里
295公里
180公里
345公里
速度目标值
最高运行速度为300公里/小时
最高运行速度为260公里/小时
最高运行速度为350公里/小时
最高运行速度300公里/小时
最高运营速度315公里/小时
表2.1世界各地铁路灾害监测系统应用
2.1.2.1日本灾害系统
日本是世界上灾害发生比较频繁的国家之一,因此日本铁路对于灾害的防范工作十分重视。
新干线运营40余年来未发生过因灾害事故导致旅客死亡且保持着极低的安全事故率,这首先归功于其日益完善的安全保障体系。
防灾安全监控系统是日本新干线上的COSMOS系统(综合调度系统)中的一个重要的子系统,沿线设置了地震、风、雨、洪水、雪、轨温及异物侵限等多种监测装置,当出现灾害或突发事件时自动向灾害监测系统发出报警信息,采取紧急处置措施控制列车停车或减速。
图2.32004年10月26日因地震而脱轨的朱鹮325号列车
线别
风
风
预警
地震
地震
预警
雨
雪
异物
轨温
其他
东海道新干线
√
√
√
√
√
√
山阳新干线
√
√
√
√
√
√
东北新干线
√
√
√
√
√
√
√
上越新干线
√
√
√
√
√
√
√
√
北陆新干线
√
√
九州新干线
√
√
既有线
√
√
√
√
水位计
新干线
既有线
合计
地震计
62
163
225
风速计
89
228
317
雨量计
24
553
577
水位计
0
545
545
表2.2日本防灾系统监测点统计表(2005年)
rEDAS是一个既利用电磁波和地震波速度差,也利用地震P波和S波走时差进行地震预警的系统。
系统根据监测到的S波和P波信息快速估计地震参数并结合已有震害统计结果有针对性发布地震预警信号的智能系统,该系统的最大特点是单个台站用P波初动就能确定震源参数。
考虑到多台站系统的复杂性和网络系统的脆弱性,UrEDAS采用单台信号报警,通过实时监测单个观测点处的地面运动。
UrEDAS在检测到地震P波后的3s内估算出震中方位、震级、震中距和震源深度等地震参数并发出第一次警报,在S波到达后计算出更精确的地震参数后再发出第二次警报,由中心台接受各台发布的警报并进行综合处理。
图2.4UrEDAS海岸监测点设置示意图
图2.5UrEDAS海岸地震监测设备
图2.6UrEDAS海岸地震监测终端
2.1.2.2法国灾害系统
法国地中海线的防灾安全监控系统由许多独立的系统组成,主要由风监测、落物监测、地震监测和防护开关等系统组成,系统之间并没有进行整合。
以风监测系统为例,法国风监测系统由现场采集设备(风速计)、车站设备和中心设备组成。
现场采集到的信息通过电缆通道传送至车站设备,车站设备通过分析得出处理方案,一方面将信息送至CTC系统进行控车,另一方面将信息送至告警器。
同时还要将信息送至调度中心。
处理方案根据现场采集的信息和规定的限速标准进行比较而确定。
限速标准的制定是综合考虑了运营商的需要以及灾害的危害程度。
图2.7地中海线灾害监测终端
图2.8地中海线灾害监测设备
图2.9地中海线灾害监测数据传输设备
图2.10地中海线地震监测点站房外观
图2.11地震仪外观及构造
图2.12系统构成示意图
法国乃至欧洲的防灾安全监控系统的设计理念与日本有很大的差别。
它首先对每一种灾害对行车造成的危害进行风险评估,根据危害程度及风险系数划分为“可以接受”和“不能接受”两个层次,对于“可以接受”的灾害忽略不计;对于“不能接受”的灾害进行分析,考虑在具体条件下如何进行风险防范。
而日本则先根据以往的经验设置防灾系统,然后通过运营的实践再不断地对其进行调整。
2.1.2.2国内灾害系统
国内设置防灾安全监控系统的线路主要有:
京津、甬台温、温福、长吉、福厦、京沪、郑西、昌九、沪杭、厦深(北)、成绵乐、南广、甘青
武广、石太、广深、哈大、合蚌、汉宜、盘营、柳南、武汉三线;
沪宁、京石武、海南东环、杭甬、杭宁、西宝、厦深(南)、广西沿海、湘桂、兰新(乌局段);
合武、广珠、向莆、大西
2.2有关设计规范、标准
2.2.1技术管理规程及管理办法
《铁路技术管理规程》(铁道部令第29号);
《铁路客运专线技术管理办法(试行)》(200~250km/h部分)(铁科技〔2009〕116号);
《铁路客运专线技术管理办法(试行)》(300~350km/h部分)(铁科技〔2009〕212号);
2.2.2国家标准
《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008);
《电子计算机场地通用规范》(GB2887-2000);
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50303-2004);
《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001);
《电磁兼容试验和测量技术》(GB/T17626-1998/IEC61000-4:
1992);
《不间断电源设备》(GB/T7260-2003)
《外壳防护等级》(GB4208-2008/IEC60529:
2001);
《微型计算机通用规范》(GB/T9813-2000)
《软件产品质量要求与评价》(GBT25000.51-2010)
2.2.3行业标准
《高速铁路设计规范(试行)》(铁建设〔2009〕209号);
《铁路工程设计防火规范》(TB10063-2007);
《铁路信号设计规范》(TB10007-2006J529-2006)
《铁路通信设计规范》(TB10006-99J529-2006)
《铁路电力设计规范》(TB10008-2007)
《地面气象观测规范》(QX/T61-2007);
《地震台站建设规范强震动台站》(DB/T17-2006);
《中国数字测震台网技术规程》(中国地震局JSGC-01)
《数字强震动加速度仪》DB/T102001;
《环境参数及其严酷等级的分级》(IEC721-3-3:
1994);
《电工电子产品环境试验》(IEC60068-2-14:
1984);
(四)铁道部现行技术政策
《信号系统与异物侵限监控系统接口技术条件》(运基信号〔2009〕719号);
《关于印发〈高速铁路防灾安全监控系统管理办法(暂行)〉的通知》(铁运〔2010〕28号);
《关于印发〈高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁异物侵限监测方案〉的通知》(运技基础〔2010〕739号);
《关于印发〈铁路客运专线技术管理办法(试行)修改补充内容〉的通知》(铁运〔2011〕47号);
《关于印发〈冰雪天气动车组列车限速暂行规定〉的通知》(铁运〔2011〕17号);
铁道部关于铁路防灾安全监控系统有关设施设置要求的通知(铁建设〔2012〕149号)
《CTCS-3级列控系统技术创新总体方案》(铁运〔2008〕73号);
《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》(铁建设〔2007〕39号);
图2.132013年颁布标准规范
第3章系统主要设计原则
3.1标准化、规范化原则
统一系统整体架构;从按线建设防灾体系向区域、路网性防灾体系发展;制定系统技术标准,规范设备选型原则;铁道部相关业务部门共同协商确定(不能一线一议);防灾系统与运营调度系统/CTC系统,信号联锁、列控系统,牵引供电系统,通信系统等信息交换内容及接口标准。
3.2可靠性原则
通过采用合理的系统架构、冗余配置(服务器、监控单元主机、网络、传输通道、传感器冗余)等各种手段确保系统不发生误报及漏报。
通过制定系统的工作环境(考虑现场环境、区间机房极限环境)标准,规范系统设备制造工艺,提高系统可靠性。
不因系统自身的故障影响其他系统的正常工作:
应具备远程恢复等功能,不能因本系统故障、误报影响列控联锁、牵引供电等控制系统动作。
3.3可扩展性原则
系统构建应支持系统容量、系统功能的平滑扩展,设备应采用模块化结构,不能因系统在容量、功能方面的扩展影响已有系统的稳定运行。
3.4安全性原则
应通过制定应用安全、网络安全、接口安全等标准保证防灾系统的安全性;
防灾系统与信号列控联锁、牵引供电系统接口应尽量满足信号、牵引供电系统的安全等级。
3.5可维护性原则
系统应具备自检、设备集中监控等功能,便于集中维护管理;
现场设备应具备便捷的维护管理方式(传感器安装方式等)。
3.6先进性原则
监控数据处理设备、监控单元、传感器及网络设备的选型应采用技术先进的产品。
第4章系统构成
防灾系统:
现场监测设备,现场监控单元,监控数据处理设备,工务终端,调度所设备,传输网络等组成。
灾害监测系统:
铁路局中心系统,现场监测设备。
4.1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高速铁路 自然灾害 异物 监测 技术