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防灾安全监控系统设计实施方案
第六章防灾安全监控系统
目录
一、工程范围
防灾安全监控系统工程包含杭长正线工程,即两条正线和正线车站。
其中,对于线路速度高于等于160km/h的联络线设置防灾安全监控系统,长沙枢纽内联络线工程因列车运行速度低于160Km/h的联络线不考虑防灾安全监控系统。
二、防灾系统设计原则
(1)系统设备组成
杭长客专防灾安全监控系统设备主要由调度所防灾设备、监控数据处理设备、防灾监视终端、防灾监控单元和现场各类信息采集设备组成。
在上海调度所设调度所防灾设备;在南昌西站,长沙综合维修车间、杭州东综合维修车间设防灾监控数据处理设备;沿线相关工务段设监视终端;在沿线的通信基站设防灾监控单元;在各监测点设置风速风向仪、雨量计、监测双电网、轨旁控制器。
(2)风监测子系统
风监测子系统监测铁路沿线的风向风速,具有大风报警和大风预警功能。
风向风速仪设置在特大桥、高桥、山区垭口、河谷、高路堤等地段。
(3)雨量监测子系统
雨量监测子系统监测铁路沿线的雨量,在雨量达到报警门限值时,发出报警信息。
雨量计设置在临近路堤、路堑及隧道口等易产生塌方、水冲线路的处所,宜与风向风速仪同址设置。
(4)异物侵限监测子系统
异物侵限监测子系统监测由公跨铁桥两侧侵入铁路限界的异物。
在沿线的公跨铁桥设置异物侵限监测报警设备。
异物侵限子系统通过通信基站防灾监控单元,与就近的列控中心进行联系,在发生异物侵限时发出停车信息。
(5)与相关专业的接口
通信专业提供防灾专业所需要的数字专用通道,同时,在各异物侵限监测点,通信专业设置视频监控的摄像头,以在发生异物侵限报警时,在工务段、调度所能够察看监测点视频图像。
在异物侵限监测点发生报警时,信号列控系统可以接收报警信息,并将报警信息传递给联锁系统,由列控系统和联锁系统控制列车停车。
铁路沿线两侧设计了综合贯通地线,现场设备及电缆屏蔽层均就近与综合贯通地线相连,其接地电阻小于1Ω。
电力专业在设有防灾监控单元的基站和车站、监控数据处理设备室设置双路电源转换设备,为防灾设备提供电源。
桥梁专业在公跨铁桥两侧预留安装锚栓,作为水平支撑网的安装基础。
房建专业在通信基站设备机房基础上为防灾专业接建房屋,作为防灾设备机房。
。
口条件;调度所防灾设备预留与所属综合维修基地和调度所接口的条件监控数据处理设备预留与地方气象监测信息的接口条件;调度所防灾设备预留与所属综合维修基地和调度所接口的条件。
三、子系统构成
根据《高速铁路设计规范(暂行)》中的要求,对于运行速度350km/h的线路,沿线在极大风速值超过15m/s的地区应设置风速风向监测点。
沿线气象站测得年最大风速均达到或超过15m/s,因此杭长防灾安全监控系统设置风监测子系统。
根据《高速铁路设计规范(暂行)》中的要求,年平均降水量大于200mm应设置雨量监测子系统。
沿线气象站测得年平均降水量均远超过200mm,因此杭长防灾安全监控系统设置风监测子系统。
杭长全线地震动峰值加速度为0.05g小于0.1g,根据《高速铁路设计规范(暂行)》,不设置地震监测子系统。
结合《高速铁路设计规范(试行)》,本线防灾安全监控系统由气象监测(主要包括风向风速监测、雨量监测)、异物监测等子系统组成。
四、系统总体方案
(一)系统结构
根据《高速铁路设计规范(试行)》的相关规定,结合本线铁路技术标准及工程气象等自然条件,杭长客运专线防灾安全监控系统由风监测子系统、雨量监测子系统和异物侵限监控(含公跨铁桥和隧道口)子系统统等组成。
结合调度指挥权限的划分及维修机构的设置情况,杭长客运专线在上海客专调度所新设防灾安全监控终端设备一套,统筹管理全线的防灾报警信息(含浙江段、江西段、湖南段)。
在浙江段、江西段、湖南段分别设置三套防灾监控数据处理设备,处理本段防灾监控数据,并将报警信息传输给上海客专调度所防灾安全监控终端,防灾系统结构框图如下:
1、浙江段
在上海客专调度所新设防灾安全监控终端(供浙江段、江西段、湖南段一起使用),在杭州综合维修车间新设一套监控数据处理设备,在上海局工务处和杭州工务段设置工务终端,沿线区间GSM-R基站根据信息采集点的需要设置相应的防灾监控单元。
系统图如下所示:
浙江段防灾监控系统结构示意图
2、江西段
利用上海客专调度所杭长防灾安全监控监控终端(该终端列入浙江段工程实施),在南昌西站新设一套监控数据处理设备,在南昌局工务处和鹰潭、南昌工务段设置工务终端,沿线区间GSM-R基站根据信息采集点的需要设置相应的防灾监控单元。
系统图如下所示:
江西段防灾监控系统结构示意图
3、湖南段
利用上海客专调度所共用防灾安全监控终端(该终端列入浙江段工程实施),在长沙综合维修车间新设一套监控数据处理设备(负责处理杭长客专湖南段和长昆湖南段的防灾监控数据),在广铁集团工务处和株洲工务段设置工务终端,沿线区间GSM-R基站根据信息采集点的需要设置相应的防灾监控单元。
系统图如下所示:
湖南段防灾监控系统结构示意图
浙江段、江西段、湖南段的防灾监控数据处理设备之间采用2*2M的通道联接,各防灾监控数据处理设备之间能实现互联互通。
(二)防灾系统调度所设备
在上海客专调度所新设防灾安全监控终端设备,包括交换机、UPS电源、监视终端等。
上海客专调度所新设防灾安全监控终端设备在杭长客运专线浙江段工程中实施,江西段和湖南段考虑直接接入。
监视终端通过网络交换机接收从监控数据处理设备传来的数据和报警信息。
监视终端以图形、文本、音响等方式显示风、雨、异物等灾害的报警、预警信息及相应的行车管制预案。
当发生异物侵限报警时,监视终端上自动弹出报警对话框,调度员可以通过操作对话框上的按钮,控制列车临时通车和正常运行。
(三)监控数据处理设备
监控数据处理设备主要负责实时接收各监控单元传送来信息,对实时数据进行存储、分析处理、显示、打印等,并根据信息内容提供相应级别的防灾报警、预警等信息,根据列车运行管制规则提供限速、停运等信息,同时将报警信息上传至调度所。
在杭州综合维修车间新设一套防灾监控数据处理设备,负责处理杭长客专浙江段防灾数据。
在南昌西站新设一套防灾监控数据处理设备,负责处理杭长客专江西段防灾数据。
在长沙综合维修车间新设一套防灾监控数据处理设备,负责处理杭长客专湖南段防灾监控数据,并预留长昆线湖南段的防灾监控数据的接入条件。
(四)工务终端设备
由于工务人员是防灾设备的用户,且负责对防灾设备进行维护管理,因此湖南段在广铁集团工务处和株洲工务段设置防灾监视终端。
监控终端以图形、文本、音响等方式显示风、雨等灾害的报警、预警信息。
工务终端由工控机(含显示器)、激光打印机、告警箱、UPS电源、计算机桌等组成。
(五)基站防灾监控单元
1、设备组成
监控单元由系统模块、各种监测功能模块、继电器组合模块、防雷单元、UPS电源、机柜等组成。
防灾监控单元的供电由基站内防灾电源配电盘分路引入。
监控单元采用模块化结构,各功能子系统均可通过各自子板与监控单元连接,满足风向风速监测、雨量监测等子系统的接入和监控,同时预留其他灾害监测子系统扩展接口。
各监测子项之间相对独立,新增监测子项的接入不影响现有系统的结构。
2、主要功能
通信基站防灾监控单元接收由各个监测点现场控制箱传来的数据和信息,过滤掉其中无效的数据和信息,将其中的有效数据和信息转发给防灾监控数据处理设备。
同时,通信基站防灾监控单元还对接收到的数据和信息做短期的存储。
防灾监控单元对现场监测设备状态信息进行监测管理,同时进行自检,实现故障报警、故障诊断和故障定位,将故障记录等信息上传,并接受监控数据处理设备集中监测管理。
防灾监控单元整体设计采用模块化结构,预留系统扩展接口。
在异物侵限监测双电网同时损毁时,防灾监控单元通过继电接口,将报警信息送至车站(或中继站)列控中心,以控制相应车站或区间的列车实施紧急制动并停止运行。
3、基站防灾监控单元的设置原则
基站防灾监控单元为宽600mm、厚600mm、高2200mm的标准机柜。
每个机柜最多可同时接入4个风、雨监测点和3个异物侵限监测点,当现场监测点数量超出上述数量后,需根据需要增加机柜数量。
通过电缆将风、雨现场监测点与防灾监控单元相联,最大距离应控制在4km以内。
通过电缆将异物监测点与防灾监控单元相联,最大距离应控制在8km以内。
基站防灾监控单元安装于现场探测设备附近的GSM-R基站或车站通信机械室内,与其他通信设备分隔放置,并留出独立的人员进出通道。
监控单元类型表(浙江段)
序号
监控单元类型
数量
监测点类型及数量
风
雨
异物
1
浙江段
监控单元(1风)
20
1
0
0
2
监控单元(2风)
1
2
0
0
3
监控单元(1风1雨)
11
1
1
0
4
监控单元(1异物)
1
0
0
1
5
监控单元(2异物)
2
0
0
2
6
监控单元(3异物)
4
0
0
3
7
监控单元机柜(1风1异物)
2
1
0
1
8
监控单元机柜(1风3异物)
1
1
0
3
9
监控单元(3风1雨)
1
3
1
0
合计
43
39
12
22
监控单元类型表(江西段)
序号
监控单元类型
数量
监测点类型及数量
风
雨
异物
1
江西段
监控单元(1风)
39
1
0
0
2
监控单元(1风1雨)
15
1
1
0
3
监控单元(1异物)
4
0
0
1
4
监控单元(2异物)
2
0
0
2
5
监控单元机柜(1风1异物)
4
1
0
1
6
监控单元机柜(1风2异物)
1
1
0
2
7
监控单元机柜(1风3异物)
1
1
0
3
8
监控单元(1风1雨2异物)
1
1
1
2
9
监控单元(1风1雨1异物)
1
1
1
1
合计
68
62
17
20
监控单元类型表(湖南段)
序号
监控单元类型
数量
监测点类型及数量
风
雨
异物
1
湖南段
监控单元(1风)
6
1
2
监控单元(1风1雨)
1
1
1
3
监控单元机柜(1风1异物)
2
1
1
4
监控单元(1风1雨1异物)
1
1
1
1
5
监控单元(2风1雨)
1
2
1
合计
11
12
3
3
4、信息传输
(1)防灾监控单元主机与气象监控点之间采用串口通信,远程传输时需要增加光隔离长线收发器。
(2)防灾监控单元与异物侵限报警监测点现场控制箱之间通信采用音频信息。
(3)防灾监控单元主机与监控数据处理设备之间采用网线连接
5、与列控中心接口
在发生异物侵限报警时,采用继电接点条件与列控中心的接口,通过信号电缆传输报警条件。
当两路传感器同时被切断时,触发有关继电器动作,输出信号至列控中心,迫使列车紧急停车。
如果两路传感器其中仅有一路被破坏(切断)预警,不会触发励磁继电器,现场监控单元将此预警信号上传给监控数据处理设备。
(六)现场监测点设备
1、气象监测子系统
气象监测子系统主要包括对风速风向、雨量的监测。
(1)现场设备组成
气象监测子系统现场设备由风速风向仪、雨量计、现场控制箱、传输电缆等组成。
(2)气象监测的功能
A.大风监测报警功能
一般情况下,报警时限为风速达到报警门限不大于10秒钟报警;解除报警时限为大风降级后不大于10分钟。
但是,在实际运用中应结合本线的大风特征,及时调整报警时限和解除报警时限。
B.大风监测预警功能
在积累一个完整风季的气象数据基础上,系统应具备大风预警功能并满足以下要求:
a.强对流短时大风,预警时间不少于2分钟;
b.季节性大风,预警时间不少于5分钟。
C、雨量监测的功能
在积累一个完整雨季雨量数据基础上,正确判断可能发生的水害类型,科学分析降雨量与水害发生的关系,确定合理的雨量监测报警门限值。
当雨量值达到设定的报警门限值时,发出报警。
(3)传输电缆
风速风向仪至现场控制箱间采用风速风向仪专用电缆传输;雨量计至现场控制箱采用雨量计自带专用电缆。
现场控制箱至基站防灾监控单元间采用铝护套内屏蔽数字信号电缆,用以提供电源和传递数据。
2、气象监测布点
(1)风监测布点
①布点原则
a.山区垭口、峡谷、河谷等地段,风速计的平均间距1km~5km。
b.轨面高度10m及以上的高架桥、5m及以上的高路堤区段,风速计的平均间距5km~10km。
c.平原区段风速计的平均间距15km~20km。
d.如果距离车站最近的区间风监测点距远端站台的距离超过2000m时,在车站风速较大的一侧靠近咽喉区处增设风监测点。
②布点方案
1)浙江段
2)
风雨监测点布设表(浙江段)
序号
地段名称
风速风向仪安装里程
是否有雨量计
接入基站公里标
1
钱江特大桥
DK3+549
无
DK0+000
2
萧山特大桥
DK19+725
有
DK18+200
3
传芳特大桥
DK25+609
有
DK25+700
4
进化溪特大桥
DK34+830
无
DK35+460
5
萧山蒲阳江特大桥
DK41+830
无
DK42+700
6
俞家特大桥
DK50+885
有
DK49+083
7
直埠特大桥
DK54+850
无
DK56+020
8
诸暨东特大桥
DK64+110
有
DK63+850
9
冠山溪特大桥
DK71+702
无
DK71+120
10
后乐平特大桥
DK77+765
无
DK78+600
11
牌头浦阳江特大桥
DK83+506
无
DK83+506
12
蔡家畈特大桥
DK91+208
无
DK88+500
13
浦江特大桥
DK95+908
有
DK95+630
14
大陈江特大桥
DK100+009
无
DK98+983
15
义乌东特大桥
DK108+497
无
DK109+100
16
下万特大桥
DK113+739
无
DK111+354
17
义乌西特大桥
DK119+964
无
DK120+000
18
义金特大桥
DK135+989
有
DK134+900
19
塘雅特大桥
DK143+634
无
DK143+900
20
东孝特大桥
DK152+550
无
DK151+600
21
金华江特大桥
DK169+358
有
DK169+700
22
蒋堂特大桥
DK178+219
无
DK175+200
23
汤溪特大桥
DK189+417
无
DK189+200
24
汤溪特大桥1
DK192+278
无
DK189+200
25
社阳溪特大桥
DK200+068
无
DK201+200
26
罗家溪特大桥
DK204+376
无
DK203+900
27
灵山港特大桥
DK208+925
有
DK208+510
28
莲塘岗大桥
DK219+128
无
DK220+148
29
上山溪特大桥
DK229+371
有
DK229+920
30
乌溪江特大桥
DK235+300
无
DK235+040
31
江山港特大桥
DK244+388
有
DK247+325
32
园森特大桥
DK255+009
无
DK254+000
33
江山特大桥
DK263+145
无
DK261+700
34
方家山特大桥
DK272+575
无
DK271+900
35
山后1号中桥
DK281+333
有
DK280+830
36
湖塘水库特大桥
DK288+640
无
DK289+300
37
下棚特大桥
DK291+958
有
DK291+700
杭甬场至杭长下行联络线(L3)
L3DK2+351
无
DK18+200
杭甬场至杭长下行联络线(L4)
L4DK2+106
无
2)江西段
风雨监测点布设表(江西段)
序号
地段名称
风速风向仪安装里程
是否有雨量计
接入基站公里标
1
庙底大桥
DK294+081
无
DK295+500
2
上湾特大桥
DK302+227
有
DK305+330
3
野猪罺大桥
DK311+217
无
DK309+435
4
新桥头特大桥
DK320+077
有
DK320+400
5
老坞村特大桥
DK328+340
无
DK328+200
6
上饶信江特大桥
DK338+770
无
DK336+790
7
紫阳大道立交特大桥
DK345+080
无
DK346+100
8
坑头特大桥
DK352+084
有
DK351+300
9
龙井湾特大桥
DK362+144
无
DK361+450
10
西山垄大桥
DK370+418
无
DK370+270
11
莲荷河特大桥
DK380+058
无
DK382+010
12
横峰320国道立交特大桥
DK388+101
无
DK387+200
13
米岭大桥
DK396+749
有
DK397+000
14
弋阳特大桥
DK407+481
无
DK406+600
15
河潭沪昆铁路立交特大桥
DK414+568
无
DK413+935
16
应家坞特大桥
DK421+107
无
DK419+700
17
童家塘大桥
DK431+151
无
DK430+690
18
鹰东大道立交特大桥
DK439+364
无
DK438+500
19
鹰潭信江特大桥
DK452+200
无
DK451+800
20
丁溪大桥
DK460+536
无
DK461+700
21
坞桥特大桥
DK464+060
有
DK464+700
22
古圳二号大桥
DK472+492
无
DK471+880
23
南边大桥
DK480+092
无
DK479+700
24
东乡二号特大桥
DK490+914
无
DK490+500
25
东乡沪昆高速公路立交特大桥
DK498+097
无
DK498+890
26
瓦子陂特大桥
DK505+140
无
DK507+500
27
双溪特大桥
DK516+076
有
DK517+170
28
明和特大桥
DK522+007
无
DK524+480
29
进贤特大桥
DK531+841
无
DK531+200
30
泉岭王家特大桥
DK540+417
有
DK540+200
31
南昌赣江特大桥1
DK551+279
无
DK552+600
32
南昌赣江特大桥2
DK561+280
无
DK560+620
33
肖家特大桥
DK579+996
有
DK580+600
34
梦山特大桥
DK585+191
无
DK586+000
35
英山特大桥
DK589+609
无
DK590+700
36
春山大桥
DK601+042
有
DK601+980
37
章家特大桥
DK609+416
无
DK608+510
38
丁家村特大桥
DK620+361
有
DK620+530
39
上袁家特大桥
DK624+137
无
DK623+250
40
沈家特大桥
DK636+015
无
DK636+800
41
锦江特大桥
DK642+907
有
DK643+900
42
伍家特大桥
DK652+324
无
DK651+250
43
南城特大桥
DK661+987
无
DK660+600
44
田南大桥
DK668+513
有
DK667+904
45
廖家2#特大桥
DK675+883
无
DK676+500
46
龙库特大桥
DK685+940
无
DK685+700
47
造里特大桥
DK694+974
有
DK695+700
48
鹤巢特大桥
DK701+588
无
DK700+180
49
湖泽特大桥
DK712+267
无
DK712+300
50
黄梅塘特大桥
DK719+498
有
DK718+400
51
偌坑特大桥
DK727+271
无
DK727+850
52
丁田特大桥
DK738+256
无
DK737+170
53
江古特大桥
DK744+602
有
DK743+570
54
宜春特大桥
DK750+751
无
DK751+400
55
易家特大桥
DK763+085
无
DK762+808
56
台上特大桥
DK770+018
有
DK770+200
57
宣风袁河特大桥
DK778+870
无
DK778+600
58
下大冲大桥
DK786+993
无
DK786+250
59
年形特大桥
DK794+717
有
DK793+900
60
萍乡高速连接线特大桥
DK803+177
无
DK803+508
61
杨公坝特大桥
DK812+523
无
DK812+110
62
荷尧1#大桥
DK821+944
无
DK822+900
3)湖南段
风雨监测点布设表(湖南段)
序号
地段名称
风速风向仪安装里程
是否有雨量计
接入基站公里标
1
醴陵江特大桥
DK829+446
有
DK829+200
2
大林村特大桥
DK837+344
无
DK839+747
3
古塘冲大桥
DK842+342
无
DK842+510
4
曹家坪特大桥
DK852+745
无
DK853+320
5
贯全湾特大桥
DK860+182
有
DK863+700
6
汤家冲大桥
DK869+962
无
DK867+500
7
芦管冲大桥
DK877+769
无
DK877+200
8
柏加浏阳河特大桥
DK887+926
无
DK887+630
9
柏加浏阳河特大桥1
DK893+366
无
DK893+170
10
长沙浏阳河特大桥
DK903+606
无
DK904+800
11
长沙站车站大桥
DK908+870
有
DK910+870
12
长沙绕城高速特大桥
DK916+884
无
DK917+500
(2)雨量监测布点
①雨量布点原则
A.雨量计的布设位置应临近路堤、路堑等易产生塌方、水冲线路的处所。
B.连续路基区段,无砟轨道线路,雨量计的布设间距一般为20~25km。
C.根据沿线地形、地貌以及地质、植被情况,合理调整雨量计的布设方案,
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