专利名称：防灾安全监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种安全监控装置，尤其涉及一种为运行中的客运专线提供安全 监测预警系统。
背景技术：
日本是高速铁路运营最早的国家，最高运营速度275公里/小时，根据日本国土交 通省的资料，日本由于地震灾害造成脱轨事故一起，风灾造成翻车事故两起，死亡11人。可 见气候和地质灾害给高速铁路带来的危害极大。我国地域辽阔，地质条件各异，在铁路沿线 经常出现长时期大风大雨天气，并且我国客运专线最高运营速度350km/h，由于列车运营速 度的提升，危险性的增加，对于防灾安全监控系统，无疑提出了更高的要求。作为国内高速 运行的客运专线，防灾安全监控系统必将承担在各种灾害气候和突发灾害情况下(如风、 雨、雪、地震和异物侵限)确保列车安全的重要责任，而一个功能完善运行可靠的铁路大风 监测预警系统，对保障列车运行安全、尽可能提高铁路运输效率和及时采取灾害应急措施， 具有极为重要的现实意义。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于发明一种可以通过风、雨、地震、异物侵限子系统为 运行中的列出提供安全监测预警系统。本实用新型是这样实现的防灾安全监控系统包括有大风、雨量、地震、异物侵限 监控子系统各子系统分由显示报警设备、逻辑判断生成设备、数据采集处理设备、现场监 控设备、列控中心及电源设备组成；其中逻辑判断生成设备分别与显示报警设备、数据采集 处理设备相连，现场监测设备又连接数据采集处理设备和列控中心及电源设备。所述风监控子系统中报警设备由监控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务器 连接数据库服务器组成；数据采集处理设备由监控单元组成；现场监测设备由风速风向仪 连接数据传输单元组成，其中数据传输单元连接监控单元。所述雨量监控子系统中报警设备由监控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务 器连接数据库服务器组成，其应用服务器还连接有与工务段雨量主机接口 ；数据采集处理 设备由监控单元组成；现场监测设备由由雨量计连接数据传输单元组成，其中数据传输单 元连接监控单元。所述地震监控子系统中报警设备由监控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务 器连接数据库服务器组成；数据采集处理设备由监控单元组成；现场监测设备由地震仪连 接采集器组成，其中采集器连接监控单元；列控系统、牵引供电系统分别与监控单元连接。所述异物侵限监控子系统中报警设备由监控终端组成；逻辑判断生成设备由应用 服务器连接数据库服务器组成；数据采集处理设备由监控单元组成；现场监测设备由异物 监测传感器连接轨旁控制器组成，其中轨旁控制器连接数据采集处理设备的监控单元，监 控单元连接列控系统。[0009]本实用新型相较于现有技术具有的技术效果在于1、防灾系统数据库根据气象行业要求，建立全国客运专线大风、雨专业标准数据 库；根据地震行业要求，建立全国客运专线地震专业标准数据库。2、大风预报为进一步满足调度运营与安全需要，与北京大学、国家气象局开展技 术合作，开展大风预测研究。按照“短时雷雨大风”、“寒潮大风”两个模式建立起来的预报 系统模型，可以满足全国各条客运专线要求；在积累两分钟和五分钟，误差小于5%，满足 系统控制实际需求。根据日本计算，进行准确的预报可在大风天气下使行车效率提高30%
左右o3、传感器冗余两种不同类型、不同测量原理的风速风向传感器，保证各种不同气 候条件下监测数据稳定性，符合可靠性设计的理论和实践，确保了设备可靠性以及安全运 用；针对双套数据，经过长期现场实测数据分析和大量对比试验，研究出具有独立知识产权 的“二合一综合分析处理软件”，优化了数据采集与处理，保证用于控制的数据安全可靠，保 证大风条件下报警的有效性。4、自主研发应用服务器自主研发的应用服务器采用插板式、模块化结构，克服了 传统服务器在多个监测对象情况下难以实现周期性实施监测的问题，保证系统实时性、可 靠性和安全性。5、异物侵限监测传感器异物侵限监测传感器采用自主专利产品“复合材料传感 器”，实现“防控一体化”，克服了各种其他类型异物侵限监测传感器的固有缺陷，提高了安 全性和可靠性。6、地震监控是国家地震局唯一具有工程地震监控业绩的地震研究所开展长期战 略合作，在核电站地震监控和三峡大坝地震监控基础上，经过两年研究提出了 “客运专线地 震监控子系统技术方案”，子系统的功能设计实用和结构设计合理完全可以满足客运专线 需要。在动作可靠性方面，采用了多重冗余的控制方式，误动率降到百万分之一以下。7、灾害模拟试验功能地震和与异物侵限都是小概率灾害事件，但是一旦发生，系 统应该能够迅速及实的控制列车到安全状态。为保证系统动作有效性，设计了试验和自检 功能，可模拟灾害发生，检查系统地动作是否正常，确保灾害发生时设备可靠工作。
图1是本实用新型专线防灾子系统总体结构示意图。图2是本实用新型各子系统由电源统一连接示意图。图3是本实用新型异物侵限监控子系统与列控系统接口电路示意图。图4是本实用新型列控系统接口电路示意图。图5是本实用新型地震监控子系统电路示意图。
具体实施方式
如图1所示是本实用新型的专线防灾子系统总体结构示意图，由图可知防灾安全 监控系统主要由风、雨、地震、异物侵限子系统组成，具体情况如下1、大风监测子系统Lambrecht风速风向传感器和Vaisala超声波式风速风向传 感器安装在GSM-R铁塔或接触网支柱上，由监控单元(最近的GSM-R基站或车站内)为其提供工作电源，均可采集风速、风向、气压、温度等气象信息，采用标准RS-422接口输出数据， 通过SPTYWPA23A型数字信号屏蔽电缆传输到监控单元。监控单元主机对通过数据传输单 元接收的风速风向仪收集的原始数据进行数据采集和数据处理，并将数据传送至监控数据 处理设备即监控终端实时显示。应用服务器进行逻辑判断，产生大风报警或解除报警，调度 员根据报警信息和建议限速值进行限速、停车等操作。所有风速、风向等气象信息及报警信 息均存入数据库服务器，以备查询。2、雨量监测子系统雨量计集成在VAISALA风速风向传感器中，降雨数据与风速、 风向、温度、气压、湿度等信息使用同一通道传至监控单元。监控单元主机对通过数据传输 单元接收雨量器收集的降雨强度、降雨量等原始数据进行处理，并将数据传送至监控数据 处理设备。应用服务器实时对雨量信息进行分析计算，根据预设的报警逻辑生成报警信息， 并及时传送到防灾监控终端和工务终端，列车调度员根据防灾系统提供的雨量报警信息对 列车进行限速操作。所有雨量数据机报警信息均存入数据库服务器，以备查询。系统预留 与工务段雨量监测主机接口，可实时传送雨量监测数据。3、地震监控子系统沿线在分区所、牵引变电所设强震监控点，同时设置监控单 元，实时采集地震信息。当有0. 04g及以上的强震发生时，系统通过与列控系统接口，触发 列控系统阻止列车进入危险区段。当地震强度达到0. 08g时，切断牵引变电站电源，防止供 电系统的故障，造成的火灾、触电等次生灾害的发生。监控单元通过采集器连接地震仪，并 将接收到的数据进行采集和处理，后通过应用服务器进行逻辑判断生成报警实时显示在监 控终端上，并将数据存储在数据库服务器上以备查询。强震监控报警方案成熟、准确率高。 据我公司长期合作单位中国地震局地震研究所在核电站应用案例中所得数据在0. 04g这 样一个报警阈值点，漏警率在10-4以下，虚警率将在10-7以下，保证地震报警有效性。系 统预留P波、S波速度差地震预警功能，需要长时间历史数据的累积，用于P波预警的经验 判断依据，准确排除周围背景噪声对P波监测的影响，实现地震预警，在强震到达前预先做 出判断，在强震波到达前就使列车减速。系统具备震后重点建筑物快速评估功能，可在地 震后对铁路重点建筑物进行快速评估，为地震应急和灾后安全运行管理提供科学的决策依 据。鉴于中国地震局正在建设地震预警系统，因此系统预留与国家地震专业台网的通信接 口，接收灾害预报、预警信息，实现信息共享，有助于提高预警水平。4、异物侵限监控子系统在容易发生异物侵限的地段如公路跨铁路桥梁(以下简 称公跨铁)、公路铁路并行地段(以下简称公铁并行)、隧道口布设异物监测传感器。当异 物侵入铁路限界造成电网断线后，触发列控、联锁系统使列车产生紧急制动，在发生异物侵 限事故所对应的闭塞分区外方停车。异物侵限报警信息通过监控单元将通过轨旁控制器连 接的异物检测传感器采集的数据进行处理，通过应用服务器进行逻辑判断进行控制上传至 监控数据处理设备，在监控终端显示异物侵限报警信息。并将数据存储在数据库服务器上 以备查询。调度员可根据实际情况执行上行临时通车、下行临时通车、调度恢复等操作。为 检验异物侵限监控子系统与列控系统接口是否正常，系统设计现场试验和远程式样功能， 模拟电网断线，实现异物侵限报警、触发列控系统。系统具备远程恢复和故障停用功能，可 实现故障情况下尽快恢复通车，保证行车效率。如图2所示的本实用新型的各子系统由电源统一连接示意图可知各子系统之间 关系。监控单元主机采用模块化结构，可实现风、雨、地震、异物侵限现场监测点的任意组合接入，通过室内UPS和电源模块进行电源转换，为所有现场监测设备和监控单元设备提供 不间断工作电源。应用服务器采用模块化结构实际，根据系统接入风、雨、地震、异物监测点 的数量，配备相应的风、雨、地震、异物功能模块，实现各子系统的接入。如图3所示为本实用新型异物侵限监控子系统与列控系统接口电路示意图，由图 可知异物侵限子系统主要特点以及异物侵限监控子系统设计满足安全可靠性的要求1、动态检测电网完整性设计对异物监测传感器的完整性判断采用动态监测技 术，可有效抑制外界的共模干扰，系统稳定性好、抗干扰能力强、传输距离远，同时还具有自 检功能。2、核心设备的故障_安全设计实时判断电网完整性的核心设备采用AX型继电 器电路，工作模式完全为机械式逻辑判断，抗干扰能力强，精确度高，且符合铁路信号的“故 障-安全”原则。3、动态驱动的继电接口设计与列控系统的I/O接口采用AX型继电器构成的 接口，对继电器采用动态驱动方式，可以在软件或电路发生故障时实现无输出(继电器落 下)，确保行车安全，满足“故障_安全”原则。如图4、图5所示为实用新型列控系统接口电路示意图和地震监控子系统电路示 意图。由图可知与列控系统接口和与牵引供电系统接口 在车站/区间列控中心与其邻近的GSM-R通信基站监控单元之间均敷设1条内屏 蔽数字信号电缆，监控单元通过继电接口，触发列控系统动作。监控单元与列控系统的接口 用继电器接点实现控制列车运行，与异物监控与列控接口不同之处是没有考虑用继电器吸 起作为常态，主要是考虑地震灾害事件发生几率更小，而地震接口继电器出现故障影响更 大。与牵引供电系统接口采用继电器的接口方式，有两种方案1、入口端接口方案优点是电路简单，成本低，但是一旦断电直接反馈到供电局， 影响外电网，恢复供电手续多、速度慢。2、出口端接口方案电路复杂，但断电后外电网不受影响，供电恢复速度快。与牵引供电系统的接口通过继电接点连接，采用双断电路，防止混电，提高安全 性。主要设备技术参数1、现场检测设备1)风速风向传感器表1-1风速风向传感器技术参数表
型号Lambrecht QUATR0-METVaisala WXT520测量原理热场超声波
权利要求防灾安全监控系统包括有大风、雨量、地震、异物侵限监控子系统，其特征在于各子系统分由显示报警设备、逻辑判断生成设备、数据采集处理设备、现场监控设备、列控中心及电源设备组成；其中逻辑判断生成设备分别与显示报警设备、数据采集处理设备相连，现场监测设备又连接数据采集处理设备和列控中心及电源设备。
2.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述风监控子系统中报警设备由监控 终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务器连接数据库服务器组成；数据采集处理设备由 监控单元组成；现场监测设备由风速风向仪连接数据传输单元组成，其中数据传输单元连 接监控单元。
3.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述雨量监控子系统中报警设备由监 控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务器连接数据库服务器组成，其应用服务器还连 接有与工务段雨量主机接口 ；数据采集处理设备由监控单元组成；现场监测设备由由雨量 计连接数据传输单元组成，其中数据传输单元连接监控单元。
4.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述地震监控子系统中报警设备由监 控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务器连接数据库服务器组成；数据采集处理设备 由监控单元组成；现场监测设备由地震仪连接采集器组成，其中采集器连接监控单元；列 控系统、牵引供电系统分别与监控单元连接。
5.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述异物侵限监控子系统中报警设备 由监控终端组成；逻辑判断生成设备由应用服务器连接数据库服务器组成；数据采集处理 设备由监控单元组成；现场监测设备由异物监测传感器连接轨旁控制器组成，其中轨旁控 制器连接数据采集处理设备的监控单元，监控单元连接列控系统。
专利摘要防灾监控系统包括有大风、雨量、地震、异物侵限监控子系统，其特征在于各子系统分由显示报警设备、逻辑判断生成设备、数据采集处理设备、现场监控设备、列控中心及电源设备组成；其中逻辑判断生成设备分别与显示报警设备、数据采集处理设备相连，现场监测设备又连接数据采集处理设备和列控中心及电源设备。作为国内高速运行的客运专线，防灾安全监控系统在各种灾害气候和突发灾害情况下要确保列车安全，建立一个保障列车运行安全、尽可能提高铁路运输效率和及时采取灾害应急措施的铁路大风监测预警系统。
文档编号G01V1/00GK201716812SQ201020179288
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者李健群 申请人:江苏今创安达交通信息技术有限公司