范红卫 上海铁路局上海高铁维修段

沪宁城际铁路灾害监测系统新增风监测点的工程实践

范红卫 上海铁路局上海高铁维修段

灾害监测系统风监测子系统对高速铁路沿线大风进行实时监测，有效防止或减少灾害对高速铁路列车运行安全的影响。沪宁城际铁路个别地段经常发生因大风而晃车的情况，鉴于风速超限直接危及行车安全，经评估需新增6处风监测点。灾害监测系统一般在新建高速铁路时同步建成投入使用，在既有高速铁路新增风监测设备属首次，通过本次工程实践，总结一些施工方法。

灾害监测系统；风监测；新增工程

风是空气流动的现象，用风向和风速表示。风向是风的来向，风速是单位时间内空气移动的水平距离。高速铁路风速风向监测设备测量的是空气相对于地面的水平运动，设备一般由传感器、数据采集（处理）单元、数据传输单元及其他附属设备等构成，实时监测铁路沿线的风速风向，并将风速和风向值以数字信号输出。风速风向监测设备按工作原理可分为风杯式、螺旋桨式、超声波式、热场式等。

沪宁城际铁路全线设置风速风向监测设备32处，2011 至2013年三年间风监测报警统计见表1。

表1 2011至2013年三年间风监测报警统计情况

从表1可以看出四级报警限速250 km/h的最多，三年间所有限速报警几乎每天2次，可见大风比较频繁。镇江至仙林之间山区哑口较多，经常因大风造成晃车或限速，鉴于风速超限直接危及行车安全，经评估需增设风监测点。

1 工程概况

沪宁城际灾害监测系统新增6处风监测设备K281+200、K268+200、K266+300、K262+200、K259+500、K245+400。监控单元增加接口板件、配线。数据修改、测试。采集的信息均接入就近通信基站监控单元（见表2）。

表2 新增6处风监测设备

2 主要工程数量（见表3）

表3 主要工程数量

3 主要工、机具（见表4）

表4 主要工、机具

4 施工程序（见图1）

图1 施工程序

5 主要工程项目施工方法、标准

5.1 风监测设备安装

现场风速监测设备由风速风向计与现场控制箱组成，风速风向计采用芬兰维沙拉超声波式风速风向计，按双套配置。风速风向计具有风速、风向、气温、气压等气象信息的监测功能。

一般情况下，风速仪的安装点应选在没有其它干扰或干扰较小的部位，从而在检测过程获得的信号能准确反映自然风特性。为降低线杆和支架对检测的影响，宜采用“T”型安装支架。新增的风速风向计都安装在接触网支柱上，风速风向计托架垂直于线路方向，安装方向为与线路方向垂直，并指向线路外侧，保证距离轨面（4.0±0.25）m的位置,利用水平仪与垂直校准仪调整好水平度与垂直度。调整并固定风速风向计角度，安装角度偏差不宜大于±5°。现场控制箱采用小型化结构，便于维护，满足防水、耐腐蚀等要求。箱体侧面与线路平行，箱体门背向来车方向，箱体门开启朝向线路外侧，箱体中心距地面高度宜为1 500 mm。托架、箱体与接触网支柱之间加装厚度不小于10 mm的橡胶垫片。现场实际安装情况见图2。

图2 现场实际安装情况

5.2 电缆安装

风速风向现场采集设备配线包括风速风向计至风监测数据传输单元和监控单元至风监测数据传输单元的电缆配线。

5.2.1 风速风向现场采集设备配线应做好防护

（1）采用耐老化波纹管或钢管防护。

（2）固定防护管卡箍间距不大于1.2 m。

（3）在接触网支柱上固定线缆时，线缆距H钢柱边缘应不小于50 mm。

（4）采用钢管防护时，弯曲部分采用钢丝橡胶软管防护，钢管与钢丝橡胶软管结合部采用喉箍紧固并用密封胶防水。

（5）托架及风监测数据传输单元穿线孔处加橡胶垫圈保护。

（6）线缆从风监测数据传输单元引入至电缆槽道时，采用钢丝橡胶软管防护并与接触网支柱固定牢固。

5.2.2 风速风向现场采集设备配线应做好准备工作

（1）将电气特性合格的电缆进行人工牵拉敷设，牵拉速度要均匀，避免打“背扣”及浪涌现象；敷设时，不应破坏外护套，在穿越钢管时，应在钢管口加塑料喇叭形护瓦。

（2）对每一根电缆导通、确认。

（3）每根电缆应有标识牌，标明去向。

5.2.3 风速风向现场采集设备配线应按要求进行

（1）风速风向计至风监测数据传输单元间配线宜采用带护套的配线电缆，线把绑扎间距均匀。

（2）监控单元至风监测数据传输单元的电缆自风监测数据传输单元箱体底部保护管引入箱内并完成成端制作。

（3）芯线余留2～3次做头余量，芯线均套号管，端头做成鹅头弯后与端子连接，备用芯线可盘成弹簧状放在电缆根部。

5.3 监控单元扩容

新增6处风监测设备，需接入6个对应的监控单元（通信基站），每个监控单元增加1套监控主机板件、1套电源和通信防雷、1套接线端子，电源及数据配线。

5.4 数据修改

6 处监控单元，苏州监控数据处理设备，路局调度所行车、工务调度监测终端，工务处防洪终端，段调度监测终端进行数据修改。

5.5 系统调试

5.5.1 单机调试

（1）检查设备配线准确无误，连接可靠。

（2）单机调试宜在设备加电15 min后进行。

（3）在数据传输单元至监控单元的配线端子处，利用调试设备对风速风向现场采集设备进行加电单机调试，调试设备能实时接收风速、风向、传感器运行状态等数据。

5.5.2 单项调试

（1）监控单元状态指示灯显示正常。

（2）利用调试设备观察监控单元能同时接收管辖的风速风向计数据。

（3）模拟试验监控单元及现场采集设备冗余配置及切换功能。①断开其中一组板卡或通信接口，监控单元采集数据正常；恢复其连接，断开另一组板卡或通信接口，监控单元采集数据正常；②断开一路电源，监控单元采集数据正常；恢复供电，断开另一路电源，监控单元采集数据正常。

5.5.3 系统功能性能调试

（1）在终端设备上显示、查询新增6处风监测信息与现场的位置和信息类型一致。

（2）在监控单元机柜接线端子处，模拟风监测设备超量程数据输入，终端设备显示数据异常报警。

5.6 系统测试

对新增风监测的功能进行测试。在监控单元模拟大风报警，查看各监测终端是否能正确显示报警信息。测试标准如下：

（1）限速标准（见表5）。

（2）大风报警条件是连续10 s风速大于12 m/s；解除条件是连续10 min风速小于12 m/s。

（3）风速达到一个限速等级时，系统自动发出相对应的报警信息（自动生成限速里程及限速值）。限速里程为报警监测点的相邻两端监测点之间的区段，如终端监测点报警，限速里程则为相邻监测点至终端监测点前移10 km的区段。

（4）监测终端接收不到风速监测点的数据时，监测终端自动报警。